SIEMENSSIMATICS7-200

SF/DIAG

RUNSTOP

1M 0.10.0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 1.0 1.1 1.2 M L1

I0 0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 1.0 1.1 1.2

1L 0.10.0 0.2 0.4 L10.3 0.5 0.6 N AC

Q00 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 1.0 1.1 1.2 CPU 226

AC/DC/RLY

216-2BD23-OXBO

เอกสารประกอบการสอนประจ ารายวชา

รหสวชา ๓๑๐๔ – ๒๐๐๗

คมกรช แสงสรนทร ค.อ.ม.สาขาวศวกรรมไฟฟา

แผนกวชาชางไฟฟาก าลง วทยาลยเทคนคเชยงราย ส านกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา

กระทรวงศกษาธการ

หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพชนสง พทธศกราช ๒๕๔๖

ระบบควบคมในงานอตสาหกรรม

ค ำน ำ

เอกสารประกอบการสอน วชาระบบควบคมในงานอตสาหกรรม รหสวชา 3104-2007 เลมน ไดจดท าขนตรงตามจดประสงครายวชา มาตรฐานรายวชา และค าอธบายรายวชา หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพชนสง พทธศกราช 2546 ของส านกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ เอกสารประกอบการสอนเลมนไดจดท าขน โดยแบงหนวยการเรยนการสอน ออกเปน 9 หนวยการเรยน ซงประกอบดวย ศกษาและปฏบตเกยวกบโครงสรางของโปรแกรมเมเบลคอนโทรลเลอร การเขยนค าสงควบคมการท างานของโปรแกรมเมเบลคอนโทรลเลอร หลกการท างานของเซนเซอรทใชวดและตรวจจบความเรว ความดน อณหภม อตราการไหล ระดบ น าหนก แสง พรอกซมตสวตช อปกรณควบคม ตวตงเวลา ตวนบ ลมตสวตช ฯลฯ การน าเอาโปรแกรมเมเบลคอนโทรลเลอรและคอมพวเตอรมาประยกตใชรวมกบเซนเซอรและอปกรณควบคมแบบตาง ๆ โดยเรยงล าดบจากเรองทเรยนรงาย ๆ ไปหาเรองทมเนอหาซบซอนมากขน โดยค านงถงระยะเวลาการเรยนรทก าหนดให ซงมตวอยางประกอบทกหวขอ เพองายตอการศกษาดวยตนเองและมแบบฝกหดทายหนวยการเรยน เพอทดสอบความรความเขาใจ

หวงวาเอกสารประกอบการสอนเลมน จะเปนประโยชนตอการเรยนการสอน หากมขอเสนอแนะประการใด ผจ ดท ายนดนอมรบไวดวยความขอบพระคณยง คณคาและประโยชนใด ๆ อนเกดจากเอกสารประกอบการสอนน ผจดท าขอมอบเปนเครองบชาพระคณ บดา มารดา ผมพระคณ และ คร-อาจารยทกทาน

คมกรช แสงสรนทร วทยาลยเทคนคเชยงราย

สำรบญ หนา ค าน า ก สารบญ ข หนวยท 1 พนฐานการควบคมในงานอตสาหกรรม 1 แบบทดสอบกอนเรยนหนวยท 1

1. บทน า 2. ประวตและความเปนมาในระบบควบคม 3. พนฐานของระบบควบคม 4. ประเภทของการควบคม

2 7 8 11 12

5. สรป 17 แบบฝกหดประจ าหนวยท 1

แบบทดสอบหลงเรยนหนวยท 1 บรรณานกรม

18 20 23

เอกสารประกอบการสอน มงเนนสมรรถนะอำชพ และบรณำกำรปรชญำเศรษฐกจพอเพยง

รหส 3104-2007 วชาระบบควบคมในงานอตสาหกรรม สาขาวชาชางไฟฟา

หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพชนสง พทธศกราช 2546 ประเภทวชาชางอตสาหกรรม

หนวยท 1 เรอง พนฐานการควบคมในงานอตสาหกรรม

จดท าโดย

นายคมกรช แสงสรนทร

แผนกวชาชางไฟฟาก าลง วทยาลยเทคนคเชยงราย ส านกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ

2

แบบทดสอบกอนเรยนหนวยท 1 เรอง พนฐำนกำรควบคมในงำนอตสำหกรรม

-----------------------------------------

ค ำสง จงเลอกค าตอบทถกตองทสดเพยงขอเดยว (ขอละ 1 คะแนน) 1. อปกรณในกำรควบคมชนแรกทมกำรคนพบและบนทกไวเปนหลกฐำนคออะไร ?

ก. เครองจกรไอน า ข. หมอน า ค. นาฬกาโบราณ ง. นาฬกาทราย จ. เครองจกรดเซล

2. นำยเจมส วตต เปนผประดษฐเครองควบคมควำมเรวแบบใด ? ก. ออปตมล ข. ฟลายบอล ค. สโตแชสตก ง. โรบส จ. อะแดปทฟ

3. ระบบควบคมแบบอตโนมตถกน ำมำใชในโรงงำนมำกขนในป ค.ศ.ใด ? ก. 1952 ข. 1954 ค. 1960 ง. 1970 จ. 1990

3

4. ขอใดอธบำยควำมหมำยของระบบควบคมไดถกตอง ? ก. รปแบบของระบบใด ๆ ทมการจดองคประกอบตาง ๆ ภายในระบบเพอใหมผลตอบสนอง

ของระบบเปนไปตามทตองการ ข. รปแบบของระบบใด ๆ ทมการจดองคประกอบตาง ๆ ภายนอกระบบเพอใหมผลตอบสนอง

ของระบบเปนไปตามทตองการ ค. รปแบบของระบบใด ๆ ทมผลตอบสนองของระบบเปนไปตามทตองการ ง. ระบบควบคมแบบไมตองการคาเอาตพต ซงจะไมมผลตอการควบคมขบวนการของระบบ จ. ระบบควบคมแบบตองการคาเอาตพต ซงจะผลตอการควบคมขบวนการของระบบ

5. องคประกอบพนฐำนของระบบควบคมมกองคประกอบ ?

ก. 2 ข. 3 ค. 4 ง. 5 จ. 6

6. ขอใดคอองคประกอบพนฐำนของระบบควบคม ?

ก. อนพต ข. หนวยประมวลผล ค. หนวยความจ า ง. วาลว จ. อปกรณปอนกลบ

7. ประเภทของกำรควบคมสำมำรถจ ำแนกออกไดกประเภท ?

ก. 6 ข. 5 ค. 4 ง. 3 จ. 2

4

8. ขออธบำยควำมหมำยระบบควบคมแบบเปดไดถกตอง ?

ก. สญญาณดานเอาตพตมผลโดยตรงตอการควบคมโดยตรง ข. สญญาณดานอนพตมผลโดยตรงตอการควบคมโดยตรง ค. คาอนพตทไดจะไมมผลตอการควบคมขบวนการของระบบ ง. คาเอาตพตทไดจะไมมผลตอการควบคมขบวนการของระบบ จ. สญญาณดานอนพตและเอาตพตไมมมผลโดยตรงตอการควบคม

9. ขออธบำยควำมหมำยระบบควบคมแบบปดไดถกตอง ?

ก. คาเอาตพตทไดจะไมมผลตอการควบคมขบวนการของระบบ ข. คาอนพตทไดจะไมมผลตอการควบคมขบวนการของระบบ ค. สญญาณดานเอาตพตมผลโดยตรงตอการควบคมโดยตรง ง. สญญาณดานอนพตและเอาตพตไมมมผลโดยตรงตอการควบคม

จ. สญญาณดานอนพตมผลโดยตรงตอการควบคมโดยตรง 10. ขอใดคอตวอยำงกำรควบคมแบบปด ?

ก. การเปด ปดไฟภายในบาน ข. การควบคมสายพานล าเลยง ค. การควบคมระบบของน าในถง ง. การควบคมอณหภม จ. การควบคมสญญาณไฟจราจร

***************************

หนวยท 1 พนฐำนกำรควบคมในงำนอตสำหกรรม

-----------------------------

1.1 หวขอเรอง 6. บทน า 7. ประวตและความเปนมาในระบบควบคม 8. พนฐานของระบบควบคม 9. ประเภทของการควบคม 10. สรป

1.2 จดประสงคกำรเรยนร

1.2.1 จดประสงคทวไป 1. เพอใหมความร ความเขาใจในพนฐานการควบคมในงานอตสาหกรรม และมเจต-

คตทดตอการเรยนเรองพนฐานการควบคมในงานอตสาหกรรม 2. น าหลกปรชญาเศรษฐกจพอเพยงการมเหตผลและภมคมกนทดไปใชในการเรยน

การสอน

1.2.2 จดประสงคเชงพฤตกรรม 1. บอกประวตและความเปนมาในระบบควบคมได 2. อธบายระบบควบคมได 3. บอกองคประกอบพนฐานของระบบควบคมได 4. จ าแนกประเภทของการควบคมได 5. อธบายความหมายระบบควบคมแบบเปดได 6. อธบายความหมายระบบควบคมแบบปดได 7. มส านกและความรบผดชอบตอสงคม

1.3 คณธรรม-จรยธรรมทมงเนน 1. มมนษยสมพนธ 2. ความมวนย 3. ความรบผดชอบ 4. ความซอสตยสจรต 5. ความเชอมนในตนเอง 6. ปฏบตตามกฎระเบยบ ขอบงคบและขอตกลงของวทยาลยได

1.4 สำระส ำคญ ในการควบคมอณหภม ความดน การตรวจจบต าแหนง อตราการไหล และระดบ เปนตน

ซงการควบคมลวนแตมเปาหมายกคอเพยงตองการรกษาปรมาณทางฟสกสตาง ๆ เอาไวโดยเฉพาะการควบคมในงานอตสาหกรรม และในการควบคมนนจะตองไมมมนษยคอยตรวจสอบหรอดแล เรยกวาระบบควบคมอตโนมต (Automation control system) หรอระบบควบคมแบบปด (Closed- loop control system) ซงมสวนประกอบส าคญอย 3 สวนคอ ตวควบคม ระบบควบคม และอปกรณการปอนกลบ

1.5 บทน ำ ในงานอตสาหกรรมเปาหมายการควบคมคอการทตองการทจะรกษาปรมาณตาง ๆ ทาง

ฟสกส อนไดแก อณหภม อตราการไหล ความดน การตรวจจบต าแหนงและระดบ เปนตน ดงนน เพอใหมคาเทากบหรอคาใกลเคยงกบคาทก าหนดเอาไว ในกรณสภาวะการท างาน และสภาพแวดลอมทมการเปลยนแปลงอยตลอดเวลากตาม ซงระบบควบคมในงานอตสาหกรรมในยคตน ๆ นนกจะใชมนษยท าหนาทเปนผคอยตรวจสอบ ตรวจวดและควบคมการท างานของระบบ ดงแสดงในรปท 1.1 แสดงการควบคมทอาศยมนษย ซงจะเหนวามนษยจะคอยเปนผตรวตสอบและดแลการเปด ปดวาลวอยน าตลอดเวลา การควบคมในลกษณะนกจะใหผลท าใหการควบคมไดไมดเทาทควรซงเนองจากถกจ ากดดวยขดความสามารถของมนษย นนเอง

ดงนน ในปจจบนโรงงานสมยใหมจงไดมการน าเอาเครองควบคมอตโนมตมาใชงาน ดงในรปท 1.2 แสดงการควบคมทใชเครองควบคมอตโนมต ซงเปนการควบคมระดบน าและ การเปด ปดวาลวน าออกอตโนมต โดยไมมมนษยมาคอยควบคมดแล ซงเครองควบคมอตโนมตนจะท าหนาทหลกในการค านวณหาสญญาณควบคม ทเหมาะสมโดยการควบคมจะเปนไปตามหลกเกณฑการควบคมทผใชไดก าหนดไวลวงหนา ระบบการควบคมอตโนมตนนอาจจะมมากมายหลายรปแบบตงแตแบบงาย ๆ ไปจนถงรปแบบทมความซบชอนมาก ๆ ในการเลอกหรอการพจารณากจะขนอยกบขดความสามารถของการควบคมและราคาอปกรณเปนหลก

รปท 1.1 แสดงการควบคมทอาศยมนษย

ปลอยน าเขา (Fluid inlet)

ปลอยน าออก (Fluid outlet)

ระดบสายตา (Sight tube)

รปท 1.2 แสดงการควบคมทใชเครองควบคมอตโนมต

1.6 ประวตและควำมเปนมำในระบบควบคม ในระบบควบคมอตโนมต มการน ามาใชครงแรกเมอประมาณสองพนป โดยการใช

อปกรณในการควบคมชนแรกทมการคนพบและบนทกไวเปนหลกฐาน คอนาฬกาน าโบราณ (Ancient water clock) ของชาวเคตสซบออส (Ktesibios) ในเมองเลกซานเดรย ประเทศอยปต เมอทศวรรษทสามกอนครสตศกราช ซงอาศยหลกการของการรกษาระดบของน าในถงน าเปนการบอกเวลา ดงในรปท 1.3

รปท 1.3 นาฬกาน าโบราณ

น าเขา

ไอน า

ลกลอย

วาลว

วดระดบ (Level measurement)

ชดควบคม (Controller)

ตงคา (Set point)

(IP Converter)

ปลอยน าเขา

ปลอยน าออก

วาลวควบคม (Control valve)

ระบบควบคมแบบปอนกลบในแถบยโรป ไดท าการประดษฐเครองควบคมอณหภมทใชกบเตาเผา (Temperature regulator of a furnace) ขนเปนครงแรกในชวงป ค.ศ. 1572 – 1633 โดยนายคอรเนลส เดรบเบล (Cornelis Drebbel) ชาวฮอลแลนด หลงจากนนในป ค.ศ. 1647 – 1712 นายเดนนส ปาแปง (Dennis Papin) กไดท าการพฒนาสรางอปกรณควบคมความดนส าหรบหมอ ไอน า (Pressure regulator for steam boiler) ขน จนกระทงในป ค.ศ. 1769 กไดมการพฒนาโดยน าเอาระบบควบคมอตโนมตแบบปอนกลบมาใชในกระบวนการอตสาหกรรม จนกระทงเปนทแพรหลายโดยนายเจมส วตต (James Watt) ไดมการประดษฐเครองควบคมความเรวแบบฟลายบอล (Flyball governor) ดงรปท 1.4 ส าหรบการควบคมความเรวของเครองจกรไอน านนจะมโครงสรางพนฐานดงแสดงในรปท 1.4 โดยอาศยความเรวของเครองจกรไอน าทวดไดจากความเรวรอบของเพลาลอหมน (Output shaft) และถกน าไปใชในการเคลอนทของฟลายบอล ซงท าจะหนาทควบคมวาลว (Valve) ปด – เปดไอน าใหมอตราความเรวทเหมาะสม หลกการท างานกคอเมอปรมาณไอน าเรมเขาสเครองจกรมากขน จะท าใหความเรวของเครองจกรคอย ๆ เพมสงขนเรอย ๆ ซงจะจะท าใหการหมนของลกฟลายบอลเคลอนทหางจากเพลาหมนมากขน และสงผลใหวาลวควบคมการปดไอน าเขาสเครองจกรไดนอยลง จงท าใหความเรวลดลง แตในทางกลบกนเมอความเรวลดลง ลกฟลายบอลกจะเคลอนทไมหางจากเพลาหมนมากนกท าใหวาลวควบคมเรมเปดไอน าเขาสเครองจกรในปรมาณทมากขน ซงกจะท าใหความเรวเพมขน ดงนนจะเหนไดวาจากความสมพนธดงกลาว ท าใหความเรวของเครองจกรไอน าถกควบคมในอตราทเหมาะสมไมสงหรอไมต าจนเกนไป

รปท 1.4 ฟลายบอลของเจมส วตต

วคความเรว

ฟลายบอล ไอน าเขา วาลว

เครองจกร เพลาลอหมน

ในป ค.ศ. 1868 นายเจซ แมกซเวล (J.C. Maxwell) ไดอธบายถงคณสมบตความทไมเสถยรภาพของเครองควบคมความเรวแบบฟลายบอลของเจมส วตต ดวยสมการทางคณตศาสตร โดยใชสมการอนพนธ ไดแสดงใหเหนถงความส าคญของสมการหรอแบบจ าลองทางคณตศาสตร (Mathematical model) ทถกน ามาใชวเคราะหและอธบายถงปรากฏการณตาง ๆ ในระบบควบคม ซงจากจดนเองจงเปนจดเรมตนทส าคญของทฤษฎวศวกรรมระบบควบคมและการควบคมในทางคณตศาสตร

ในทฤษฎวศวกรรมระบบควบคมและการควบคม จงเปนสวนส าคญทจะใชในการพฒนาเทคโนโลยไปอกหลายรอยปขางหนา ซงเทคนคเหลานรวมถงการพฒนาระบบควบคมแบบ ออปตมล (Opimal control) ในป ค.ศ. 1950 – 1960 และกอใหเกดความกาวหนาในพฒนาระบบการควบคมแบบสโตแชสตก (Stochastic)โรบส (Robust) อะแดปทฟ (Adaptive) และออปตมล (Optimal) ในป ค.ศ. 1970 จนถง ค.ศ. 1980 ตามล าดบในการน าเอาวธการตาง ๆ เหลานของระบบควบคมไปประยกตใชงานกจะมสวนชวยใหเทคโนโลยตาง ๆ มความกาวหนาอยางรวดเรว อาทเชน การเดนทางในอวกาศ การตดตอสอสารผานดาวเทยม เครองบนความเรวสง หรอแมแตกระทงกระบวนการอตสาหกรรมทางเคมทมประสทธภาพสง เปนตน

ดงนน จากรายละเอยดประวตความเปนมาของล าดบการพฒนาของระบบควบคมทไดกลาวมาขางตนนน สามารถสรปไดพอสงเขปดงนน

ในป ค.ศ. 1769 เจมส วตต (James Watt) ไดท าการประดษฐคดคนเครองจกรพลง ไอน าพรอมทงอปกรณควบคมความเรวโดยอาศยหลกการพนฐานของระบบควบคมแบบปอนกลบ ซงกเปนจดเรมตนของการปฏบตทางอตสาหกรรมครงใหญในเครอสหราชอาณาจกร

ในป ค.ศ. 1800 อล วทน (Eli Whitney) ไดเสนอแนวความคดของระบบควบคมการผลตปนทสามารถเปลยนสวนประกอบตาง ๆ ภายในไดโดยการพฒนาระบบการผลตของอลนนจะตองค านงถงผลตภณฑทผลตในปรมาณมาก ๆ เปนหลก

ในป ค.ศ. 1868 เจซ แมกซเวล (J.C. Maxwell) ไดน าเอาสมการหรอแบบจ าลองทางคณตศาสตรมาอธบายระบบควบคมความเรวของเครองจกรพลงไอน า

ในป ค.ศ. 1913 เฮนร ฟอรด (Henry Ford) ไดท าการประกอบเครองจกรกลทเปนผลตภณฑเกยวกบรถยนต

ในป ค.ศ. 1927 เฮช ดบบลว โบด (H.W.Bode) ไดน าเสนอหลกการวเคราะหวงจรขยายสญญาณแบบปอนกลบ

ในป ค.ศ. 1932 เฮช ไนควสท (H.Nyquist) ไดน าเสนอหลกการวเคราะหเสถยรภาพของระบบควบคม

ในป ค.ศ. 1952 สถาบนเทคโนโลยแมซซาซแซส (Massachusetts Institute of- Technology) พฒนาไดการควบคมเชงเลข (Numerical Control ; NC) ขน เพอน ามาใชในการควบคมแขนกล

ในป ค.ศ. 1954 จอรจ เดวอล (George Devol) ไดท าการพฒนาโปรแกรม “Article -transfer” เพอใชในการออกแบบหนยนตอตสาหกรรม

ในป ค.ศ. 1960 ไดมการน าเอาวธการออกแบบของเดวอลมาออกแบบหนยนต เพอชวยงานเปนครงแรก

ในป ค.ศ. 1970 ไดน าเอาระบบควบคมแบบออปตมล และแบบจ าลองของตวแปร สเตท (State -variable model) ถกน ามาใชในระบบควบคม

ในป ค.ศ. 1980 ไดมการศกษาและออกแบบระบบควบคมแบบโรบส (Robust -control) อยางแพรหลาย

ในป ค.ศ. 1990 ไดน าเอาระบบควบคมแบบอตโนมตถกน ามาใชในโรงงานมากขน ในป ค.ศ. 1994 ไดน าระบบควบคมแบบปอนกลบถกน ามาใชงานแพรหลายขน เชน

ในอตสาหกรรมการผลตรถยนต ตามความตองการในการผลตดวยเครองจกรอนทนสมย

1.7 พนฐำนของระบบควบคม ระบบควบคมคอรปแบบของระบบใด ๆ ทมการจดองคประกอบตาง ๆ ภายในระบบ

เพอใหมผลตอบสนองของระบบเปนไปตามทตองการ สวนใหญจะอาศยพนฐานทฤษฎระบบเชงเสนมาชวยในการวเคราะหพจารณาถงความสมพนธระหวางเหตผล (Cause - effect) ของแตละองคประกอบของระบบไมวาระบบควบคมนนจะมความซบซอนมากนอยเพยงไรกตาม พนฐานของระบบควบคมจะมองคประกอบส าคญ 3 สวนดงน

1) อนพต (Input) คอวตถประสงคของการควบคม 2) กระบวนการ (Process) คอขนตอน หรอหลกการทใชในการควบคม 3) เอาตพต (Output) คอคาทไดรบจรง

อนพต (Input)

เอาตพต (Output) กระบวนการ

(Process)

ตวควบคม(Controller)

กระบวนการ(Process)

อนพต (Input)

เอาตพต (Output)

จากองคประกอบตาง ๆ ขางลางตนสามารถน ามาเขยนแทนบลอกไดอะแกรมอยางงาย ๆ ดงรปท 1.5

รปท 1.5 พนฐานระบบควบคม

1.8 ประเภทของกำรควบคม ในการจ าแนกประเภทของการควบคมมหลายหลกเกณฑดวยกน ซงสามารถแบงไดตาม

ลกษณะงาน ตามลกษณะสมบตของคาเปาหมาย เปนตน ดงนนจงเปนการยากทจะกลาวอยางแนนอนและตายตวกวาการควบคมมกประเภท เพอเปนการลดความสบสนและสอดคลองกบองคประกอบการควบคม การแบงประเภทของการควบคมในทนจะแบงตามเกณฑเปน 2 ประเภทดวยกนคอ

1) ระบบควบคมแบบเปด (Open loop control system) 2) ระบบควบคมแบบปด (Closed loop control system)

1) ระบบควบคมแบบเปด ระบบควบคมแบบเปดหรอเรยกอกอยางหนงวาระบบควบคมแบบไมมการปอนกลบ

ระบบนเปนระบบทงายทสดและมอปกรณภายในทไมยงยาก ระบบนคาเอาตพตทไดจะไมมผลตอการควบคมกระบวนการของระบบ นนหมายความวาจะไมมการน าเอาคาของเอาตพตทไดกลบมาท าการเปรยบเทยบกบคาอนพตทอางอง ทปอนใหกบระบบ ตวอยางเชนการควบคมการเปด ปด ไฟสญญาณไฟจราจร การควบคมสายพานล าเลยง และการควบคมระบบของน าในถง เปนตน ซงสามารถแสดงลกษณะบลอกไดอะแกรมของระบบควบคมแบบเปด ดงรปท 1.6

รปท 1.6 บลอกไดอะแกรมของระบบควบคมแบบเปด

จากรปท 1.7 เปนระบบการควบคมน าระดบ H ในถงโดยวาลวให V2 จะเปนวาลว

ควบคมการไหลเขาของน าในถง แตระบบในนจะไมละเอยดเทยงตรง ถาวาลว V1 มการ

เปลยนแปลงเกดขน เพราะไมไดมการวดอตราการไหลของน าทแนนอนทวาลว V2 และ V1 และจากความสมพนธตาง ๆ จากรปท 1.7 สามารถทจะน ามาเขยนเปนบลอกไดอะแกรม ซงจะไดความสมพนธระหวางอนพตกบเอาตพต ดงในรปท 1.8 ขางลางน

รปท 1.7 การควบคมระดบน าในถง

รปท 1.8 บลอกไดอะแกรมของระบบควบคมน าในถง

จากรปท 1.8 แสดงถงความสมพนธของระบบระหวางอนพตคอระดบน าทตองการนนเองและเอาตพตคอระดบน าในถงทแทจรงนนเอง ทศทางของลกศรทางพงเขาหาระบบควบคมจะแสดงถงอนพต ในสวนลกศรทมทศทางพงออกจากระบบควบคมนนกจะแสดงถงเอาตพต ซงบลอกไดอะแกรมจะเหนวาไมมสญญาณใด ๆ ของระบบปอนกลบไปยงอนพตเลย ดงนนจงเรยกระบบควบคมลกษณะนวา ระบบควบคมแบบเปด

วาลว V1

วาลว V2

H

ตวควบคม(Controller)

ถงน า(Cistern)

วาลว(Value)

ระดบน า ทตองการ

ระดบน า ทแทจรง

ขอสงเกตการควบคมของระบบแบบเปดคอ 1. ไมมการน าสญญาณทางดานเอาตพตปอนกลบมาทางดานอนพต 2. ระบบไมมความซบซอน 3. ระบบใชกบงานทไมตองการความแมนย า เทยงตรงและแนนอน 4. เปนระบบควบคมทประหยด

2) ระบบควบคมแบบปด

ระบบการควบคมแบบปด เปนระบบการควบคมทสญญาณทางดานเอาตพตมผลโดยตรงตอการควบคม ดงนนการควบคมแบบปดกคอการควบคมแบบปอนกลบ (Feedback- control) นนเอง สญญาณปอนกลบนอาจจะเปนสญญาณเอาตพตโดยตรง ระบบการควบคมแบบปด นนจะเหนไดทว ๆ ไปทงในงานอตสาหกรรมหรอตามบานเรอน ตวอยางการควบคมแบบปดไดแก การควบคมอณหภม การควบคมความดน การควบคมอตราการไหล ระบบการควบคมกระบวนการตเยนทใชตามบานเรอน

รปท 1.9 แสดงระบบการควบคมแบบปด

เมอระบบควบคมแบบเปดนนไมเกดความแมนย าในการควบคม ดงน นจงมการสญญาณเอาตพต ซงจะมผลโดยตรงกบระบบควบคมมาใชงาน โดยการน าสญญาจากเอาตพตของระบบปอนกลบมาเปรยบเทยบกบสญญาณอนพตทปอนใหกบระบบ ซงจะน าเอาผลของสญญาณทงสองมาเปรยบเทยบกจะเปนสญญาณคาผดพลาด (Error) เพอใชสญญาณปอนเขาตวควบคม เพอลดความผดพลาดทอาจจะเกดขนในระบบและท าใหเอาตพต ของระบบเขาสคาทเราตองการ (Set- point) ดงแสดงไดในบลอกไดอะแกรม ดงในรปท 1.10

อปกรณปรบกระบวนการ

อปกรณวดคาตวแปร

กระบวนการ

สวนการค านวณ

กระบวนการ

เครองควบคม E +

-

สญญาณเอาตพตควบคม

กระบวนการ

คาตวแปรกระบวนการ

รปท 1.10 บลอกไดอะแกรมของระบบควบคมแบบปด

ตอไปจะกลาวถงตวอยางลกษณะของระบบควบคมแบบปด ซงในทนจะขอยกตวอยางระบบควบคมทบงคบระดบน าในถง ดงรปท 1.11

รปท 1.11 ระบบควบคมน า

ตวควบคม(Controller)

อปกรณปอนกลบ(Feeback devices)

ระบบควบคม(Control systems)

คาผดพลาด (Error)

สญญาณควบคม (Control signals)

เอาตพต (Output)

อนพต (Input)

อปกรณเปรยบเทยบ

(Comparator)

+ -

ปลอยน าเขา

ปลอยน าออก

วาลว V2

วาลว V1

H

ตวควบคม

ลกลอย

จากรปท 1.11 เปนระบบควบคมทรกษาระดบน า ซงการควบคมอตโนมตจะท าหนาทรกษาระดบน าในถงโดยการเปรยบเทยบคาของระดบน าทแทจรงในถง (Actual level) กบระดบน าทตองการ (Desired level) โดยใชลกลอย (Float) เปนตวทท าหนาทคอยตรวจสอบระดบน าในถง จากนนจะท าการแกไขคาผดพลาดนโดยการปรบวาลว (Pneumatic value) ซงเราสามารถจะเขยนแทนระบบควบคมระดบน าดวยบลอกไดอะแกรม ดงรปท 1.12

รปท 1.12 บลอกไดอะแกรมของระบบควบคมระดบน า

ระดบน า ทตองการ

ระดบน า ทแทจรง

ตวควบคม(Controller)

ลกลอย(Float)

วาลว(Value)

ถงน า(Cistern)

1.9 สรป ระบบควบคมคอรปแบบของระบบใด ๆ ทมการจดองคประกอบตาง ๆ ภายในระบบ

เพอใหมผลตอบสนองของระบบเปนไปตามทตองการ สวนมากอาศยพนฐานทฤษฎระบบเชงเสนมาชวยในการวเคราะหพจารณาถงความสมพนธระหวางเหตผล ของแตละองคประกอบของระบบไมวาระบบควบคมนจะมความซบซอนเพยงไรกตาม

การแบงประเภทของการควบคมในทนจะแบงตามเกณฑเปน 2 ประเภทดวยกนคอ 1) ระบบควบคมแบบเปด หรอเรยกอกอยางหนงวาระบบควบคมแบบไมมการปอนกลบ

ระบบนเปนระบบทงายทสดและมอปกรณภายในทไมยงยาก ระบบนคาเอาตพตทไดจะไมมผลตอการควบคมขบวนการของระบบ

2) ระบบควบคมแบบปด เปนระบบการควบคมแบบหนง ซงสญญาณทางดานเอาตพตมผลโดยตรงตอการควบคม ดงนนการควบคมแบบปดกคอการควบคมแบบปอนกลบ นนเอง

แบบฝกหดประจ ำหนวยท 1 เรอง พนฐำนกำรควบคมในงำนอตสำหกรรม

-----------------------------------------

ค ำสง จงอธบายโดยสรปใหไดความหมาย ใจความ หรอสาระใหครบถวน 1. อปกรณในการควบคมชนแรกทมการคนพบและบนทกไวเปนหลกฐาน คออะไร และไดอาศย

หลกการใด ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. ใครเปนผประดษฐเครองควบคมความเรวแบบฟลายบอลขนมาเปนคนแรก ? …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

3. ระบบการควบคมแบบสโตแชสตก โรบส อะแดปทฟ และออปตมล ไดถกน าเอาไปประยกตใชกบงานใดบาง ? …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

4. ในป ค.ศ. 1994 ไดน าระบบควบคมแบบใดมาใชในอตสาหกรรมการผลตรถยนต ? …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

5. ระบบควบคมหมายถงอะไร ? …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

6. องคประกอบพนฐานของระบบควบคมมกองคประกอบ และประกอบไปดวยอะไรบาง ? …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

7. การควบคมจ าแนกประเภทไดกประเภท และมประเภทใดบาง ? …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

8. ระบบควบคมแบบเปดหมายถงอะไร ? …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

9. ระบบควบคมแบบปดหมายถงอะไร ? …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

10. จงยกตวอยางการควบคมแบบเปดและแบบปดมาอยางละ 3 ตวอยาง ? …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

***************************

แบบทดสอบหลงเรยนหนวยท 1 เรอง พนฐำนกำรควบคมในงำนอตสำหกรรม

-----------------------------------------

ค ำสง จงเลอกค าตอบทถกตองทสดเพยงขอเดยว (ขอละ 1 คะแนน) 1. อปกรณในกำรควบคมชนแรกทมกำรคนพบและบนทกไวเปนหลกฐำนคออะไร ?

ก. เครองจกรไอน า ข. นาฬกาโบราณ ค. หมอน า ง. เครองจกรดเซล จ. นาฬกาทราย

2. นำยเจมส วตต เปนผประดษฐเครองควบคมควำมเรวแบบใด ? ก. สโตแชสตก ข. ออปตมล ค. ฟลายบอล ง. อะแดปทฟ จ. โรบส

3. ระบบควบคมแบบอตโนมตถกน ำมำใชในโรงงำนมำกขนในป ค.ศ.ใด ? ก. 1990 ข. 1970 ค. 1960 ง. 1954 จ. 1952

4. ขอใดอธบำยควำมหมำยของระบบควบคมไดถกตอง ? ก. รปแบบของระบบใด ๆ ทมการจดองคประกอบตาง ๆ ภายนอกระบบเพอใหมผลตอบสนอง

ของระบบเปนไปตามทตองการ ข. รปแบบของระบบใด ๆ ทมการจดองคประกอบตาง ๆ ภายในระบบเพอใหมผลตอบสนอง

ของระบบเปนไปตามทตองการ ค. ระบบควบคมแบบไมตองการคาเอาตพต ซงจะไมมผลตอการควบคมขบวนการของระบบ ง. ระบบควบคมแบบตองการคาเอาตพต ซงจะผลตอการควบคมขบวนการของระบบ จ. รปแบบของระบบใด ๆ ทมผลตอบสนองของระบบเปนไปตามทตองการ

5. องคประกอบพนฐำนของระบบควบคมมกองคประกอบ ?

ก. 6 ข. 5 ค. 4 ง. 3 จ. 2

6. ขอใดคอองคประกอบพนฐำนของระบบควบคม ?

ก. หนวยประมวลผล ข. หนวยความจ า ค. อนพต ง. อปกรณปอนกลบ จ. วาลว

7. ประเภทของกำรควบคมสำมำรถจ ำแนกออกไดกประเภท ?

ก. 2 ข. 3 ค. 4 ง. 5 จ. 6

8. ขออธบำยควำมหมำยระบบควบคมแบบเปดไดถกตอง ?

ก. คาอนพตทไดจะไมมผลตอการควบคมขบวนการของระบบ ข. สญญาณดานอนพตมผลโดยตรงตอการควบคมโดยตรง ค. สญญาณดานเอาตพตมผลโดยตรงตอการควบคมโดยตรง ง. สญญาณดานอนพตและเอาตพตไมมมผลโดยตรงตอการควบคม

จ. คาเอาตพตทไดจะไมมผลตอการควบคมขบวนการของระบบ 9. ขออธบำยควำมหมำยระบบควบคมแบบปดไดถกตอง ?

ก. คาอนพตทไดจะไมมผลตอการควบคมขบวนการของระบบ ข. คาเอาตพตทไดจะไมมผลตอการควบคมขบวนการของระบบ ค. สญญาณดานอนพตและเอาตพตไมมมผลโดยตรงตอการควบคม

ง. สญญาณดานเอาตพตมผลโดยตรงตอการควบคมโดยตรง จ. สญญาณดานอนพตมผลโดยตรงตอการควบคมโดยตรง

10. ขอใดคอตวอยำงกำรควบคมแบบปด ?

ก. การควบคมระบบของน าในถง ข. การเปด ปดไฟภายในบาน ค. การควบคมสายพานล าเลยง ง. การควบคมสญญาณไฟจราจร จ. การควบคมอณหภม

***************************

บรรณำนกรม กำรวดและกำรควบคม ชดท 1. พมพครงท 1. กรงเทพมหานคร : ส.เอเซยเพรส (1989) จ ากด, 2555. กำรวดและกำรควบคม ชดท 2. พมพครงท 1. กรงเทพมหานคร : ส.เอเซยเพรส (1989) จ ากด, 2555. กำรวดและกำรควบคม ชดท 3. พมพครงท 1. กรงเทพมหานคร : ส.เอเซยเพรส (1989) จ ากด, 2555. คมอกำรใชงำน PLC SIMATIC S7-200. กรงเทพมหานคร : ม.ป.ท., ม.ป.ป. จรพฒน ลมทอง. ระบบควบคมในงำนอตสำหกรรม. พมพครงท 1. นนทบร : ทมงานสมารทเลรนนง. เซนเซอร ทรำนสดวเซอรและกำรใชงำน. พมพครงท 1.

กรงเทพมหานคร : หางหนสวนสามญสมารทเลรนนง, 2552. ทกษณ โสภาปยะ. ระบบควบคมในงำนอตสำหกรรม/กำรควบคมอตโนมต. พมพครงท 1. กรงเทพมหานคร : สวรรณกจ, 2553. บรษท ออมรอน อเลคทรอนคส จ ากด. กำรใชงำน PLC ระดบ 1. พมพครงท 1. กรงเทพมหานคร : ม.ป.ท., 2550. บรษท ออมรอน อเลคทรอนคส จ ากด. กำรใชงำน PLC ระดบ 2. พมพครงท 3. กรงเทพมหานคร : ม.ป.ท., 2555. บรษท ซเมนส จ ากด. และทมงาน SCMi. คลองแคลว PLC เลม 2. พมพครงท 1.

กรงเทพมหานคร : จปตส, 2550. สมศกด กรตวฒเศรษฐ. หลกกำรและกำรใชงำนเครองมอวดอตสำหกรรม. พมพครงท 28. กรงเทพมหานคร : สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน), 2553. สราวฒ ศรวงษ, ภวดล ภเดนแดน. และกรรชนม ปนโต. คลองแคลว PLC เลม 1. พมพครงท 1.

กรงเทพมหานคร : จปตส, 2548. สมาล อณหวณชย. ระบบควบคม. กรงเทพมหานคร : ว.เพชรสกล จ ากด, 2545.

ศนยหนงสอเมองไทย, 2553. สเธยร เกยรตสนทร. ระบบอตโนมตทำงอตสำหกรรมพแอลซกบกำรควบคมล ำดบ.

กรงเทพมหานคร : ว.พรนท (1991) จ ากด, 2554. ธรศลป ทมวภาต และสภาพร จ าปาทอง. เรยนร PLC ขนตนดวยตนเอง. กรงเทพมหานคร : เอช-เอน การพมพ, 2545.