เทรนด์ Automation 4.0 จากจีน: PLC, Servo Drive, EtherCAT | คู่มือ Factonation

ภาพรวม

คลิปนี้พาไปดูว่าอุปกรณ์ระบบ Automation 4.0 ที่ประเทศจีนไปถึงไหนแล้ว ไล่ทุก Layer ตั้งแต่ Drive, Control, การแสดงผล ไปจนถึง Cloud (อุปกรณ์ที่โชว์ในคลิปเป็นของ Samkoon)

เวลาเปิดตู้ไฟของเครื่องจักรหนึ่งเครื่อง มักเจออุปกรณ์ 3 กลุ่ม

Drive Layer — ตัวขับเคลื่อน เช่น Servo Drive, VFD หรือถ้า Basic หน่อยก็เป็น Relay ที่ไปขับอุปกรณ์ภายนอกอีกที
Control Layer — Controller หรือ PLC ที่สั่งอุปกรณ์เหล่านั้น
Display Layer — HMI ที่เป็น Interface ระหว่างคนกับ Controller

Drive Layer: หันไปใช้ EtherCAT

Servo Drive แบบที่คุ้นเคยคือคุมผ่าน Control Terminal — PLC ส่งสัญญาณความถี่สูง (Pulse) ไปสั่งจำนวนรอบและทิศทางของมอเตอร์
ถ้าเครื่องมี Drive หลายชุด เช่น 10 หรือ 20 แกน การเดินสาย Control Terminal ไม่ค่อยสะดวก จึงมักสื่อสารผ่านสาย LAN ด้วย EtherCAT ส่งคำสั่งไปขับ Drive โดยตรง ได้ความเร็วและความเสถียรมากขึ้น
แบบ Pulse ยังใช้อยู่ในงานที่มีไม่กี่แกน เพราะ EtherCAT มีต้นทุนสูงขึ้นนิดหนึ่ง แต่ทิศทางโดยรวมไปทาง EtherCAT

Control Layer: PLC รุ่นใหม่

สื่อสารได้มากขึ้น

PLC รุ่นเก่า — แทบไม่มีการสื่อสารไปภายนอก มี RS485 พอร์ตเดียวไว้คุยกับหน้าจอ และพอร์ต USB อาจเป็น Mini หรือ Micro USB
PLC รุ่นใหม่ (ในคลิปโชว์รุ่น FAs) — มี RS485 เพิ่มขึ้น, CAN Bus, Ethernet Port และ USB Type-C
PLC Gen ใหม่เป็น Modular มากขึ้น ต่อส่วนขยายได้ทั้งข้างหน้าและด้านข้าง

High-Speed I/O และ Data Register มากขึ้น

PLC แบบ Compact พอใช้มาถึงจุดหนึ่งจะพบว่าความสามารถด้าน High-Speed Input / Output ยังไม่พอ รุ่นถัดไปจึงเพิ่มสเปคขึ้น

	FAs	HAs (รุ่นถัดไป)
รับ Encoder AB Phase	2 Channel	4 Channel
High-Speed Pulse คุม Servo	4 แกน	8 แกน
Data Register	6,000–8,000 ตัว	34,000 ตัว

PLC ที่รองรับ CODESYS

CODESYS ไม่ใช่ชื่อ PLC แต่เป็นชื่อ Software Environment คือรูปแบบและมาตรฐานการเขียนโปรแกรม
เขียนโค้ดตามมาตรฐาน IEC 61131-3 (Ladder, Function Block ฯลฯ) แล้วติดตั้งให้รันบน PLC รุ่นไหนแบรนด์ไหนก็ได้ที่ใช้ระบบ CODESYS
เหมาะกับโปรเจกต์ใหญ่ที่ซับซ้อน มีตัวแปรเยอะ ใช้ฟังก์ชันคำนวณขั้นสูง และงานที่อาจต้องเปลี่ยน Vendor
แต่ผู้ผลิตที่ใช้ CODESYS มีต้นทุนค่า License สูงขึ้น งานที่ต้องคุมต้นทุนจึงยังใช้โปรแกรมเฉพาะของแต่ละแบรนด์ เช่น Samkoon ใช้ SamSoar ซึ่งภาษา Ladder ของแต่ละแบรนด์คล้ายกันและยังเป็นที่นิยม

PLC รวม Servo (PLC + Servo 2-in-1)

PLC แบบเฉพาะทางที่มี Servo ในตัว ตัวอย่างในคลิปคุมมอเตอร์ได้ 5 แกน แต่ใช้พื้นที่ทั้ง PLC และ Drive เพียงชุดเดียว เพราะรวม Power, Drive ทุกแกน และ I/O ไว้ด้วยกัน ตู้ไฟจึงเล็กลง เดินสายน้อยลง และพัฒนาหรือทดสอบได้ในที่เดียว

Display Layer: HMI

หน้าจอรุ่นเก่ากับรุ่นใหม่

รุ่นเก่า — พอร์ตสื่อสารไม่เยอะ USB ยังเป็นหัวแบบสายปริ้นเตอร์ (Type-B) ความละเอียดการแสดงผลและ CPU ไม่ได้สูงมาก
รุ่นใหม่ — สีคมชัดขึ้นคล้ายหน้าจอ Android มีพอร์ตสื่อสารมากกว่าแค่ Serial เช่น พอร์ต LAN, ต่อ WiFi, มีแบตเตอรี่ภายในไว้เก็บข้อมูลบางอย่าง และมี Buzzer ในตัว — ฟังก์ชันมากขึ้นในขนาดเท่าเดิม

HMI + PLC แบบ 2-in-1

ด้านหน้าเป็นหน้าจอ HMI แต่ด้านหลังมี I/O และขยายได้ เช่น เพิ่ม Analog In, Analog Out, Thermocouple, PT100 หรือ I/O
บางรุ่นต่อ WiFi หรือสาย LAN เข้าอินเทอร์เน็ตได้ และรองรับ Protocol ของงาน IoT
มีหลายขนาด เช่น 7 นิ้ว และ 4 นิ้ว แต่ละรุ่นต่างกันที่การสื่อสารและ I/O เป็นหลัก

Cloud: หน้าจอเป็น Gateway

ปกติการแสดงผลจะจบที่หน้าจอ แต่สมัยนี้หน้าจอเป็น Gateway ที่พาข้อมูลในเครื่องจักรออกไปภายนอก จึงมี WiFi และพอร์ต LAN และรองรับ Protocol อย่าง MQTT, OPC UA, HTTP, HTTPS ทำให้ทำระบบ Automation 4.0 ได้ในราคาไม่แพง เพราะไม่ต้องเพิ่มฮาร์ดแวร์ หน้าที่ส่งข้อมูลออกไปข้างนอกอยู่ในตัวหน้าจอเลย

สรุป

ประเทศจีนไปค่อนข้างไกลแล้วในการผลิตอุปกรณ์ Automation 4.0 เพราะควบคุมคุณภาพได้ดี มีมาตรฐานการผลิตที่ยอมรับทั่วโลก ร่วมงานกับบริษัทชั้นนำและส่งออกไปหลายประเทศรวมถึงไทย

Factonation เป็น Authorized Distributor ของ Samkoon ในไทย สนใจสินค้าตัวไหนสอบถามทาง Admin ได้