การออกแบบแผงควบคุมไฟฟ้า
Overview ภาพรวมของแบบแผงควบคุมไฟฟ้า ประกอบด้วยองค์ประกอบต่างๆ ดังนี้
1. เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supplies
เพาเวอร์ซัพพลายแบบกระแสตรงที่มีคุณภาพมีความสำคัญเป็นอย่างมากต่อเสถียรภาพของแผงควบคุมทั้งหมด เพาเวอร์ซัพพลายทำหน้าที่แปลงไฟ AC เป็นไฟฟ้ากระแสตรง แบบ DC
2. อุปกรณ์ป้องกัน Circuit Breaker & Fuse
ช่วยลดความเสี่ยงอันเกิดมาจากความผิดพลาดของกระแสไฟฟ้า ไม่ว่าจะเป็นกระแสไฟฟ้าเกินหรือลัดวงจร อุปกรณ์ป้องกัน จะมีความรวดเร็ว และปลอดภัยที่สุดที่จะช่วยป้องกันการเกิดไฟไหม้หรือความเสียหายอื่นๆ
3. ไทม์เมอร์และรีเลย์ Timers
and Relays
อุปกรณ์ควบคุมภายในแผงไฟฟ้า มีตั้งแต่รีเลย์ที่เป็นเครื่องกลไฟฟ้า (electromechanical) และไทม์เมอร์แบบฟังก์ชั่นเดียวจนถึงแบบ ‘Solid-State’ ไม่ว่าจะเป็นไทม์เมอร์และรีเลย์ยี่ห้อใด อุปกรณ์จำพวกนี้ส่วนใหญ่ล้วนผลิตจากประเทศอิตาลี
4. คอนแทคเตอร์และ Motor Protection
Contactors, overloads,
relay และ motor protection circuit breaker เป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญในการป้องกันและควบคุมการทำงานของมอเตอร์ ซึ่งอุปกรณ์จำพวกนี้ส่วนใหญ่จะผลิตจากประเทศอิตาลี
5. Programmable Logic Relay (PLR)
หลายท่านอาจคุ้นแค่คำว่า Programmable Logic Controller หรือ PLC แต่อาจจะไม่คุ้นกับ Programmable Logic Relay (PLR) เท่าไหร่นัก
ซึ่งสามารถอธิบายสั้นๆได้เลยว่า PLR ก็คือ PLC แบบง่ายๆ เป็นสมาร์ทรีเลย์ สามารถนำมาใช้ในงานที่ไม่จำเป็นต้องมีระบบควบคุมที่ซับซ้อน
แทนที่ PLC ได้
6. Safety Relays and Controllers
อุปกรณ์จำพวกนี้รับสัญญาณจากเซ็นเซอร์
โดยจะควบคุมตามจุดต่างๆ พร้อมทั้งทำหน้าที่หยุดเครื่องจักรก่อนที่อุบัติเหตุจะเกิดขึ้น
7.
Programmable Logic Controller (PLC)
PLC เป็นระบบควบคุมยอดนิยมสำหรับแผงควบคุม ที่ช่วยออกแบบในเรื่องความรวดเร็วและความยืดหยุ่นในการเขียนโปรแกรม นอกจากนี้ยังสามารถอินเตอร์เฟซอุปกรณ์อย่าง HMIs และ ตัวเลือกในการสื่อสารและการควบคุมระยะไกลอีกด้วย
8. Signal Conditioning, Isolation and Barrier
สัญญาณจากเครื่องจักรมักจะต้องมีการปรับสภาพ (Conditioning) และการแยกออกจากกัน (Isolation) ก่อนที่จะส่งผ่านเข้า PLCs หรือตัวควบคุมอื่นๆ
9. Terminals Block
อุปกรณ์ Terminal Block ช่วยในการติดตั้งและต่อสายไฟให้ได้อย่างง่ายดาย
10. Variable Speed Drives (Inverters)|
วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการควบคุมมอเตอร์สามเฟส คือ การใช้ไดร์ฟปรับความเร็ว ไดร์ฟมีอีกชื่อหนึ่งว่าอินเวอร์เตอร์ ไดร์ฟทำหน้าที่ควบคุมความเร็วรอบของมอเตอร์รวมทั้งแรงบิดและการเบรก
10A Soft-StartsSoft – Start เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการสตาร์ทมอเตอร์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ เปี่ยมไปด้วยประสิทธิภาพ รวมทั้งความฉลาดในการแก้ปัญหา
11. Temperature and Process Controllers
(ตัวควบคุมอุณหภูมิและควบคุม Process)
การควบคุมอุณหภูมิ การไหล ความดัน หรือความเร็วมักจะเป็นส่วนสำคัญส่วนหนึ่งในการผลิต และอินพุทจากวิศวกรก็เป็นสิ่งสำคัญ อุปกรณ์ส่วนใหญ่รองรับการควบคุมแบบง่ายๆ อย่างการเปิด/ปิด หรือการควบคุมแบบเต็มรูปอย่าง PID และยังรองรับความหลากหลายของ input รวมไปถึงแรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้า Thermocouples และอุปกรณ์ Resistance
12. Power Meters มิเตอร์วัดค่าไฟฟ้า
วิศวกรจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องมีการรับรู้ถึงสถานะของพลังงานไฟฟ้าตั้งแต่ พลังงาน (Power), กำลัง (Energy), แรงดัน (Voltage), กระแส (Current) จนถึงฮาร์มอนิก (Harmomic) , และ Power Factor ในเทคโนโลยีสมัยใหม่ มิเตอร์อะนาล็อคจะถูกแทนที่ด้วยมิเตอร์แบบดิจิตอล ทั้งนี้มิเตอร์วัดค่าไฟฟ้ามีตั้งแต่ แค่วัดพลังงานไฟฟ้า
หรือแบบที่ใช้วัดค่าเดียว จนถึงดิจิตอลมัลติมิเตอร์ และ Power Analyzer. มิเตอร์ที่ทันสมัยจะเป็นแบบโมดูลที่สามารถต่อเพิ่ม Option การสื่อสารส่งสัญญาณ Input/Output เป็นอะนาล็อกหรือดิจิตอล เพิ่มหน่วยความจำ (Memory) และส่งสัญญาณไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ผ่านทางระบบมาตรฐานอย่าง RS485, RS232 USB Profibus หรือเครือข่ายอีเธอร์เน็ต (Ethernet) ได้
13. Human Machine Interface (HMI)
หน้าจอสัมผัส HMI
เป็นที่นิยมสำหรับผู้ควบคุมเครื่องจักร เพราะมันรวมฟังก์ชั่นของปุ่มกดตัวบ่งชี้สถานะและจอแสดงผลไว้ในหน้าจอเดียว และยังสามารถกำหนดค่า พร้อมทั้งปรับแต่งเพื่อให้ตรงกับความต้องการของแต่ละเครื่องจักรอีกด้วย
14. Digital Display Meter มิเตอร์จอแสดงผลแบบดิจิตอล
แผงมิเตอร์จะเป็นตัวบอกข้อมูลสำคัญ ที่ช่วยให้วิศวกรรู้ถึงสถานะของเครื่องและกระบวนการผลิต ไม่ว่าจะเป็น V, I, P, ความเร็วรอบอุณหภูมิ แผงมิเตอร์บางมิเตอร์จะสามารถที่เพิ่มการ์ด Option ส่งสัญญาณ Output หรือ Communication แบบ RS485, RS232 Modbus Profibus USB, Device NET
15. Push Button
อุปกรณ์เล็กๆ
ที่มีความสำคัญต่อระบบควบคุมไฟฟ้า ไม่ว่าจะเป็น PILOT LAMP ที่ทำให้เรารู้สถานะของไฟฟ้า เครื่องจักรหรือสัญญาณอื่นๆ ว่าทำงานอยู่หรือผิดปกติหรือไม่ ส่วน Push Button จะเป็นปุ่มกดที่คนใช้งานสามารถสั่งการทำงานระบบต่างๆ ให้เป็นไปตามฟังก์ชั่น หรือสั่งหยุดการทำงานในสภาวะฉุกเฉิน
16. Enclosures กล่องไฟฟ้า
กล่องไฟฟ้ามักจะเป็นจุดเริ่มต้นของการสร้างแผงควบคุมและจะได้รับเลือกเพื่อตอบสนองความต้องการในการทนต่อสภาพต่างๆของสิ่งแวดล้อม มีตั้งแต่ IP40 จนถึง IP68 และ IP69k แบบที่ทนรังสี UV ได้
17. Switch Disconnectors and Fused Disconnectors
การใช้งานพลังงานไฟฟ้า มีตั้งแต่กระแสที่ไม่สูงมาก
จนถึงกระแสไฟฟ้าสูงเป็นหลักพันแอมป์ ทั้งนี้เพื่อความปลอดภัยของผู้ใช้งานควรจะต้องมีอุปกรณ์ตัดต่อวงจรที่มีประสิทธิภาพสูง เพื่อเพิ่มความปลอดภัยในระบบ และสะดวกต่อการใช้งานรวมถึงการซ่อมบำรุงอุปกรณ์และระบบไฟฟ้า
18. Emergency Push Button
สวิทซ์หยุดฉุกเฉินมีไว้สำหรับหยุดการดำเนินงานเครื่องจักรในภาวะฉุกเฉิน