ห้องปฏิบัติการระบบโรงงานอัตโนมัติ (Factory Automation Laboratory)
ห้องปฏิบัติการนี้ตั้งอยู่ที่อาคารปฏิบัติการคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ วิทยาเขตปราจีนบุรี ห้องปฏิบัติการระบบโรงงานอัตโนมัติทำหน้าที่ให้บริการด้านการเรียนการสอนให้แก่นักศึกษาหลักสูตรวิศวกรรมเครื่องมือวัดและอัตโนมัติ โดยมีจุดประสงค์มุ่งเน้นให้นักศึกษาเห็นภาพรวมของระบบโรงงานอัตโนมัติสมัยใหม่หรือ Smart Factory การโปรแกรมควบคุมและสามารถออกแบบระบบอัตโนมัติที่มีพื้นฐานมาจากมาตรฐาน ISA95 (International Society of Automation) ที่เริ่มต้นมาจากอุปกรณ์ภาคสนามหรือที่เรียกว่า Field Devices เชื่อมโยงข้อมูลเข้าสู่ระดับถัดไปคือตัวควบคุมประเภท PLC (Programmable Logic Controller) โดยอ้างอิงมาตรฐานการเขียนโปรแกรมแบบ IEC 61131-3 ซึ่งเป็นมาตรฐานสากลของการเขียนภาษาที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมแบบจิกซึ่งในห้องปฏิบัติการระบบโรงงานอัตโนมัติได้รองรับการเรียนการสอนในรูปแบบของ 1. Ladder Diagram (LD) 2. Function Block Diagram (FBD) 3. Structured Text (ST) 4. Sequential Function Chart (SFC) มีอุปกรณ์ PLC ที่สนับสนุนการเรียนการสอนที่ใช้งานกันในภาคอุตสาหกรรมจากผู้ผลิตที่ได้การยอมรับทั่วโลกคือ 1. SIEMENS 2. ALLEN BRADLEY 3.MITSUBISHI 4.SCHNEIDER (MODICON) 5. OMRON ชั้นถัดไปคือการควบคุมและแสดงผลข้อมูลในระยะไกล หรือที่เรียกว่า Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) มีจุดประสงค์ให้นักศึกเรียนรู้และวางแผนการทำโครงการของระบบ SCADA เรียนรู้การเชื่อมโยงข้อมูลเข้าสู่โปรแกรม SCADA ผ่าน OPC Server เรียนรู้การอ้างอิงการตั้งชื่อ Tag name ตามมาตรฐาน ISA เรียนรู้การเขียนกราฟฟิกตามมาตรฐาน ISA 101 เรียนรู้การสร้างฐานข้อมูลเพื่อบันทึกค่ากระบวนการผลิต เรียนรู้การสร้างระดับสัญญาณ Alarm โดยโปรแกรมที่ใช้สนับสนุนการเรียนการสอนมีด้วยกันสองโปรแกรมคือ ICONICS MC-WorX64 และ Wonderware Intouch และสุดท้ายคือการทำระบบ Industrial Internet of Things (IIoT) จากชั้น Shop floor ให้สามารถเข้าถึงหรือติดตามข้อมูลได้ในทุกๆที่ของการเข้าถึงของ Internet ผ่านโปรแกรม Node-Red
Facilities
ชุดปฏิบัติการ MATERIAL HANDING SYSTEM ON WEB APPLICATION AND INDUTRIAL INTERNET OF THINGS
ชุดฝึกลำเรียงชิ้นงานอัตโนมัติผ่าน Web Application เพื่อต้องการให้นักศึกษาเข้าใจแนวคิดของระบบโรงงานอัตโนมัติสมัยใหม่ที่เป็นการนำพื้นที่การผลิต (Shop floor) เชื่อมโยงกับระบบสารสนเทศที่ลูกค้า (Customer) สามารถเลือกสินค้าและติดตามสถานะของสินค้าที่ต้องการได้โดยตรงผ่านเครือข่าย Internet โดยชุดทดลองจะแบ่งออกเป็นสี่ส่วนของการเรียนรู้ดังต่อไปนี้
- ผู้ทดลองจะมีทักษะการโปรแกรมตัวควบคุม PLC FX3U ของบริษัท Mitsubishi Factory Automation ที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมผ่านอุปกรณ์ตัวตรวจวัด (Sensor) และตัวขับเคลื่อน (Actuator) เพื่อจัดการขบวนการผลิตให้ได้ตามที่ต้องการของแผนการผลิต
- ในขั้นถัดมาผู้ทดลองจะมีทักษะในการเชื่อมโยงข้อมูลจากตัวควบคุมอุตสาหกรรม PLC ไปสู่หน้าจอทัสกรีนผ่านการออกแบบหน้าจอเพื่อให้ผู้ปฎิบัติงานสามารถสื่อสารกับเครื่องจักรอุตสาหกรรมได้หรือที่นิยมเรียกว่า Human Machine Interface (HMI)
- เพื่อตอบโจทย์การนำเทคโนโลยี Internet of Things ผู้ทดลองจำเป็นต้องเข้าใจการทำให้อุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรม PLC เป็นหนึ่งใน Things ของเครือข่าย Internet โดยเชื่อมโยงโมดูล WiFi ผ่านโปรโตคอล Modbus RTU ซึ่งเป็นช่องทางการสื่อสารที่ง่ายและมีราคาถูก
- สุดท้ายผู้ฝึกจะมีทักษะการการสร้าง Webserver และ Database เบื้องต้นผ่านโปรแกรม Python3 แล้วติดตั้งลงบน Cloud เพื่อติดตามและควบคุมสถานะการผลิตในชั้น Shop floor ได้บนหน้า Web Application
Material Handing System with Web Application is a new model of smart factories to encourage students to understand data acquisition that is interfaced from shop – floor level to information technology (IT). This system has a study plan as follows: - Students have a programming skill for controlling FX3U model of PLC, Mitsubishi Factory Automation, widely used in industries.
- Students are able to interface field devices including proximity sensors, electrical motors, and solenoid valves to PLC and monitor status of tracking package in shop floor with Human Machine Interface (HMI).
- Students are able to apply a PLC as one in things of IoT technology via WiFi module on Modbus RTU protocol.
- Finally, students have an idea of making webserver and database with Python3 installed on cloud computer to monitoring and supervisory control inside shop floor in everywhere, to which Internet is connected.
ชุดปฏิบัติการ Inventory Automated Warehouse Management System
ในปัจจุบันการจัดการระบบคลังสินค้าอัตโนมัติเป็นอีกปัจจัยที่ทำให้โรงงานสมัยใหม่มีการจัดการวัสดุที่เป็นต้นทางการผลิตมีความเป็นระบบระเบียบในการนำเข้าและเรียกใช้งานอีกทั้งยังเป็นการลดของเสียจากการนำวัตถุดิบเข้ามาเก็บใน Stock นานๆ ในชุดฝึกนี้เป็นการจำลองการทำงาน Automated Storage & Retrieval System (ASRS) ที่ใช้แขนกลสองชนิด Articulate และ Cartesian เข้ามาช่วยในการจัดเก็บชิ้นงานตามชั้นต่างๆและเบิกจ่ายสินค้าอัตโนมัติแทนแรงงานมนุษย์ โดยที่แขนกลทั้งสองตัวสามารถสื่อสารข้อมูลระหว่างกันได้เพื่อทราบสถานะของวัตถุดิบที่ต้องจะจัดเก็บและเบิกจ่าย โดยการจัดเก็บและการเบิกจ่ายชิ้นงานจะมีโปรแกรมจัดการคงคลังสินค้าที่สื่อสารกับตัวแขนกลได้อย่างอัตโนมัติเพื่อสร้างเป็นรายงานที่มีข้อมูลของตำแหน่งที่จัดเก็บเบิกจ่าย, วันเวลาจัดเก็บเบิกจ่าย, หรือชนิดของชิ้นงานที่จัดเก็บเบิกจ่ายโดยปราศจากพนักงานบันทึกข้อมูลเพื่อป้องกันความผิดพลาด
ชุดปฏิบัติการโครงข่ายการสื่อสารขั้นสูงของตัวควบคุมอัตโนมัติ
การสื่อสารข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรมคือพื้นฐานสำคัญสำหรับโรงงานอัตโนมัติยุคอุตสาหกรรม 4.0 ที่ในพื้นที่การผลิต (Shop floor) ประกอบไปด้วยเครื่องจักรอุตสาหกรรมหลายสิบหรือหลายร้อยตัวที่มีตัวควบคุมเช่น PLC สั่งงานตัวเครื่องจักรให้มีการผลิตเป็นไปตามที่วางแผน นอกจากนี้หากโรงงานต้องการขยายพื้นที่การผลิตการเพิ่มตัวควบคุมจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะต้องอยู่ในแผนการออกแบบทางวิศวกรรม ในสถานีการนี้มีจุดประสงค์
- เพื่อฝึกให้นักศึกษามีทักษะในการเขียนโปรแกรมรับส่งข้อมูลระว่างตัว PLCs บนโปรโตคอลอุตสาหกรรมเช่น CC-Link Industrial Ethernet Field ที่มีความเร็วในการสื่อสารข้อมูลอยู่ที่ 1 GB/Sec. และ Ethernet TCP/IP ที่มีความเร็วในการสื่อสารข้อมูลอยู่ที่ 100 MB/Sec.
- เพื่อฝึกให้รู้จักการเชื่อมโยงโครงข่ายการสื่ออุตสาหกรรมแบบต่างๆ เช่น แบบ Star topology, Ring Topology, และแบบ Bus Topology
- เพื่อฝึกให้รู้จักการตรวจสอบเบื้องต้นหากการสื่อสารล้มเหลว
- เพื่อฝึกให้รู้จักการสื่อสารจากระดับ Operation Technology (OT) ไปยังระดับ Information Technology (IT) เพื่อสร้างรายงานการผลิตแบบอัตโนมัติ
นอกจากนี้ในชุดฝึกดังกล่าวยังมีอุปกรณ์ Barcode Scanner เพื่อรองรับการอ่านค่าชิ้นงานที่มีการจำแนกคุณลักษณะเฉพาะ
ชุดปฏิบัติการจำลองโรงงานอัตโนมัติบนเครือข่ายระบบ SCADA
ในปัจจุบันกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จะใช้ PLC เป็นการควบคุมกระบวนการ ต่างๆ ในกระบวนการที่แตกต่างกันจึงใช้ PLC ต่างยี่ห้อเพื่อที่จะรองรับการทำงานของกระบวนการ การ นำข้อมูลจาก PLC ต่างยี่ห้อกันเข้าไปควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆโดยแสดงผลผ่านหน้าจอ HMI ของกระบวนการต่างๆ ปัญหาที่เกิดขึ้นทำให้ PLC ที่แตกต่างยี่ห้อกันไม่สามารถ รับ/ส่ง ข้อมูลที่แตกต่าง กันได้โดยตรง ส่งผลไปถึง Program ที่จะเข้ามาช่วยในการแสดงผลระยะไกลของกระบวนการต่างๆผ่าน หน้าจอ Monitor เช่น HMI , SCADA จึงทำให้ไม่สามารถควบคุมทั้งระบบได้ในที่เดียวกัน จึงต้องใช้ จำนวนผู้ปฏิบัติงานเพิ่มมากขึ้นเพื่อคอยควบคุมและดูแลกระบวนการต่างๆของ
โดยสถานีงานนี้คือการรวบรวมข้อมูลจาก PLC ที่ต่างยี่ห้อเข้าด้วยกัน เพื่อนำไป แสดงผลบน SCADA ซึ่งทำหน้าที่เก็บรวบรวมข้อมูลที่ได้จากระบบควบคุมทั้งหมด เพื่อให้ผู้ใช้งาน สามารถ นำไปใช้งานได้ และระบบ SCADA ในปัจจุบันสามารถ สื่อสาร ควบคุม และประมวลผลข้อมูล อินพุตและ เอาต์พุต ของอุปกรณ์ที่แตกต่างยี่ห้อกันได้ ซึ่ง SCADA จะติดต่อกับ Controller ผ่าน OPC Server ทำ หน้าที่เป็นตัวกลางในการสื่อสารข้อมูลกับ Controller จำนวนมาก จึงนำไปแสดงผลแบบ Realtime และ ส่งข้อมูลเหล่านี้ไปยัง Database เพื่อนำไปวิเคราะห์ข้อมูลเชิงลึกของกระบวนการต่างๆว่า ลำเลียงได้เร็ว หรือช้า สามารถลดต้นทุนดีหรือไม่ ลดทรัพยากรมนุษย์ที่ไม่จำเป็น มีการทำงานที่สัมพันธ์กันหรือไม่ มี การเปลี่ยนแปลงระบบได้เร็วหรือช้า จึงอยากพัฒนากระบวนการให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น รวดเร็ว แม่นยำ สามารถต่อยอดได้ เพิ่มมูลค่า
รายวิชาที่ใช้ทำการเรียนการสอน
- 010723233 Programmable Logic Control
- 010723332 IIoT and SCADA
- 010723331 Factory Automation System
Contact Person
Assoc. Prof. Dr. Natee Thong-un
Supervisor
Phone: 037-217-300
Email: natee.t@eng.kmutnb.ac.th
Jirayut Hansot
Technical support
Phone: 037-217-300
Email: jirayut.h@eng.kmutnb.ac.th
Contact us
Factory Automation Lab (FAL)
Engineering Experimental Building
Department of Instrumentation and Electronics Engineering
Faculty of Engineering,
King Mongkut’s University of Technology North Bangkok Prachinburi Campus, 129 Moo 6, Noenhom, Muang, Prachinburi 25230 Thailand.
อาคารปฏิบัติการคณะวิศวกรรมศาสตร์
ภาควิชาวืศวกรรมเครื่องมือวัดและอิเล็กทรอนิกส์
คณะวิศวกรรมศาสตร์
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ วิทยาเขตปราจีนบุรี 129 ม.21 ตำบลเนินหอม อำเภอเมือง จังหวัดปราจีนบุรี 25230 ประเทศไทย