ใช้งาน PLC ร่วมกับ Servo

ทำไมต้องเรียน High Speed Output

งานในโรงงานหนีไม่พ้นการขับเคลื่อนที่สนใจ ตำแหน่ง และ ความเร็ว เช่น Robot Arm หรือ Linear Actuator ทั้งแบบเส้นตรงและแบบหมุน เบื้องหลังอุปกรณ์เหล่านี้มักเป็น Servo ตอนนี้เป็นการเตรียมความพร้อมก่อน ส่วนตอนต่อไปจะเขียนโปรแกรมควบคุม

หัวข้อที่ซีรีส์จะครอบคลุมเรื่อง Servo

• Servo ทำงานอย่างไร
• วิธีการต่อสายไฟ
• วิธีการใช้งานเบื้องต้น
• การควบคุมการหมุนด้วย Pulse Instruction: PLSF, PLSY, DRVI, DRVA
• การกลับสู่ตำแหน่งเริ่มต้น (Homing)

หลักการทำงาน

ระบบประกอบด้วย 3 ส่วน

1. PLC — เราเขียนคำสั่งให้ออกสัญญาณ High Speed Output หรือ Pulse ไปที่ Drive
2. Servo Drive (Servo Amplifier) — ขยายสัญญาณ (Amplify) ไปขับ Servo Motor
3. Servo Motor — มอเตอร์ที่มี Encoder ฝังอยู่ด้านหลัง ส่งข้อมูลตำแหน่งกลับไปที่ Drive จึงควบคุมได้เที่ยงตรงสูง

ชุดที่ใช้ในคลิปคือ Samkoon R8-2204P-N + 60HK-A01330-CS2B2-A (AC Servo 400W รับสัญญาณแบบ Pulse มาพร้อมสาย Encoder และสาย Power) ถ้าใช้ Servo ยี่ห้ออื่น ดูเพื่อเข้าใจคอนเซปต์แล้วนำไปใช้ได้เช่นกัน

ต้องใช้ PLC รุ่น Transistor เท่านั้น — รุ่น Relay ใช้ออก Pulse ไม่ได้ เพราะหน้าสัมผัส Relay เป็นแผ่นโลหะ สลับเปิดปิดถี่ๆ ระดับ Pulse ไม่ได้และจะเสีย PLC ที่ใช้ในซีรีส์นี้คุม Servo ได้ 4 แกนในตัว

ต่อสาย Control Terminal (CN1)

ช่อง CN1 บน Drive คือ Control Terminal สายควบคุมทั้งหมดเข้าที่นี่

Common ฝั่ง PLC

Output ของ PLC เป็น Transistor แบบ NPN จึงต่อ Common เข้า 0V

• COM0 (Common ของ Y0) → 0V
• COM2 (Common ของ Y4) → 0V ในคลิปใช้สายสีดำพ่วง COM2 เข้ากับ COM0 ที่ต่อ 0V ไว้แล้ว

Enable คืออะไร

ตอนจ่ายไฟให้ Servo เพลายังไม่ถูกล็อก ต้องสั่ง Enable ก่อน Servo ถึงจะพร้อมทำงาน พอ Enable แล้วมอเตอร์จะล็อกตำแหน่งไว้ ถ้ามีคนไปแตะหรือพยายามหมุน มันจะสู้กลับมาที่ตำแหน่งเดิม

สาย Encoder และสายกำลัง

• สาย Encoder เสียบจาก Drive ไปที่ Motor ด้วยสายที่ให้มาในชุดได้เลย
• ไฟเข้า Drive: ไฟบ้าน 220V AC (L กับ N) เข้าที่ขั้ว L1 และ L2
• สายมอเตอร์: 4 เส้นด้านล่างคือ U, V, W และสายกราวด์

สถานะบนหน้าจอ Drive

พอจ่ายไฟให้ PLC และ Drive แล้ว หน้าจอ Drive จะแสดง

• Prd (Position mode ready) — อยู่ใน Position Mode และพร้อมใช้งาน แต่ยังไม่ได้ Enable
• Pru — หลัง Enable Servo แล้ว (Position mode และ Servo running)

ต่อคอมพิวเตอร์กับ PLC ผ่านสาย LAN

ตอนนี้เราจะเขียนโปรแกรมและ Monitor เหตุการณ์ของ Servo คลิปแนะนำให้เปลี่ยนจากสาย USB-C มาใช้ สาย LAN เพราะเสถียรกว่า เวลาสั่ง Drive และ Motor จะมีคลื่นความถี่และคลื่นแม่เหล็กที่อาจรบกวนสายสัญญาณ

1. ใน SamSoar2022 ไปที่ Config → Project Setting → Communication แท็บ Net ส่วน Network Config คือ IP ของ PLC ที่ตั้งเองได้ ค่า Default คือ Local IP 192.168.1.200 (Subnet mask 255.255.255.0)
2. ตรวจว่าคอมพิวเตอร์อยู่วง LAN เดียวกับ PLC: กดปุ่ม Windows พิมพ์ cmd เปิด Command Prompt แล้วพิมพ์ ipconfig ดู IPv4 Address ของ Ethernet adapter (พอร์ต LAN) ในคลิปเป็น 192.168.1.1 ซึ่ง Network ID 192.168.1 ตรงกับ PLC ต่างกันแค่ตัวท้าย (1 กับ 200)
3. ถ้า Network ID ไม่ตรง ไปที่ Control Panel → Network & Internet → Network and Sharing Center คลิก Ethernet → Properties → Internet Protocol Version 4 (TCP/IPv4) แล้วตั้ง IP ของคอมพิวเตอร์ให้อยู่วงเดียวกับ PLC
4. ทดสอบด้วย ping 192.168.1.200 ถ้ามี Reply กลับมาแปลว่าสื่อสารได้
5. ใน SamSoar2022 เปิด Communication Setting เปลี่ยน Connect mode จาก USB เป็น Network กด Setting ตรวจว่า IP ถูกต้อง แล้วกด Test ถ้าขึ้น Success ก็ Download และ Monitor ผ่านสาย LAN แทน USB ได้แล้ว

Enable Servo

สร้าง Network ใหม่ชื่อ High Speed Output ใช้ M500 เป็นตัวสั่ง Enable และเพราะเดินสายให้ Y1 เป็นขา Enable จึงให้ M500 ขับ Y1

Download ผ่านสาย LAN แล้วกด Monitor สั่ง M500 ให้ติด Y1 จะติดตาม พอ Enable แล้วมอเตอร์มีเสียงเล็กน้อยและล็อกตำแหน่ง ถ้าพยายามหมุนเพลาจะสู้กลับมาที่เดิม

สรุป

• ใช้ PLC รุ่น Transistor ส่ง Pulse (Y0 → ขา 43) และทิศทาง (Y4 → ขา 39) ให้ Drive โดยจ่าย 24V จาก PLC เข้าขา 35
• Enable ผ่าน Y1 → DI1 (ขา 9) พร้อม 24V เข้า COM (ขา 11) และต่อ COM0, COM2 ของ PLC เข้า 0V
• ต่อคอมพิวเตอร์กับ PLC ผ่านสาย LAN เพื่อการสื่อสารที่เสถียรกว่าระหว่างคุม Servo

ตอนต่อไปจะเริ่มเขียนคำสั่งควบคุม Servo