ระบบการควบคุมเครื่องจักรและระบบอัตโนมัติ สำหรับโรงพิมพ์และโรงงานอุตสาหกรรม โดยใช้พีแอลซีและซอฟแวร์ (ตอนที่ 6) (Machine control system and Automation system for Printing houses and Industrial plants using PLC and Software Part 6)

8 กุมภาพันธ์ 2026

ระบบการควบคุมเครื่องจักรและระบบอัตโนมัติ
สำหรับโรงพิมพ์และโรงงานอุตสาหกรรม โดยใช้พีแอลซีและซอฟแวร์ (ตอนที่ 6)

(Machine control system and Automation system for Printing houses and Industrial plants using PLC and Software Part 6)

โดย วิรัช เดชาสิริสิงห์ ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบโรงงานอัตโนมัติและการลดต้นทุนในโรงงานและกระบวนการผลิต
[email protected]

สำหรับข้อมูลก่อนจบบทความในเล่มที่แล้ว ได้มีการอธิบายถึง Photoelectric Sensor ชนิดต่างๆที่ทำงานแตกต่างกัน

สำหรับข้อมูลในเล่มนี้ จะเป็นการอธิบายเพิ่มเติมของ Photoelectric Sensor ที่มีลักษณะการทำงานและใช้งานแตกต่างกันออกไป ดังนี้

Convergent

เป็นโฟโต้เซ็นเซอร์ชนิดหนึ่งที่อยู่ในกลุ่มของ Diffuse Mode โดยโฟโต้เซ็นเซอร์แบบ Convergent นั้นถูกออกแบบมาให้ตรวจจับวัตถุในลักษณะของการจำกัดพื้นที่ หรือย่านในการตรวจจับ โดยจะตรวจจับชิ้นงาน หรือวัตถุเฉพาะที่อยู่ในย่านการตรวจจับเท่านั้น โดยอาศัยการสร้างพื้นที่ในการตรวจจับจากการทำมุมของตัวส่งและตัวรับภายในเซ็นเซอร์เอง

Divergent

เป็นโฟโต้เซ็นเซอร์ชนิดหนึ่งที่อยู่ในกลุ่มของ Diffuse Mode โดยโฟโต้เซ็นเซอร์แบบ Divergent ถูกออกแบบมาให้แก้ปัญหาในการตรวจจับวัตถุที่มีความมันวาว หรือมีขนาดเล็กๆ ซึ่งในบางครั้งการใช้ตัวเซ็นเซอร์แบบธรรมดานั้น ไม่สามารถตรวจจับและทำให้การทำงานผิดพลาดได้

แต่สำหรับ Divergent นั้น จะอาศัยหลักการทำงานโดยการลดย่านในการตรวจจับให้สั้นลง เพื่อให้สามารถตรวจจับวัตถุที่มีความมันวาวได้ โดยจะทำให้เกิดการกระจายแสง หรือสะท้อนกลับของแสงแบบกระจาย แต่จะมีแสงบางส่วนเท่านั้นที่สะท้อนมาตรงกับตัวเซ็นเซอร์ ซึ่งเป็นผลทำให้ให้ระยะในการตรวจจับสั้นลง

การแบ่งประเภทตามลักษณะการใช้งาน

Foreground Suppression (Adjustable)

สำหรับชิ้นงานหรือวัตถุที่มีสีหรืออัตราการสะท้อนไม่เท่ากันทั้งชิ้นงาน แต่ด้านหลังมี Background ที่มีสีเดียวกันที่สม่ำเสมอ เราอาจจะใช้ตัวเซ็นเซอร์แบบ Foreground Suppression ในการตรวจจับเฉพาะ Background แล้วให้ตัวชิ้นงานที่วิ่งผ่านเป็นตัวตัดลำแสงหรือบังลำแสงแทนก็ได้

Fiber Optic Sensor

เป็นโฟโต้เซ็นเซอร์ชนิดหนึ่งที่ออกแบบมาให้ตรวจจับวัตถุที่มีขนาดเล็กมากๆ หรือต้องการติดตั้งภายในพื้นที่จำกัด แต่ยังคงรูปแบบหรือวิธีการในการทำงานเหมือนโฟโต้เซ็นเซอร์ทั่วๆ ไป เพียงแต่มีการแยกในส่วนของตัวกำเนิดแสง ตัวรับแสง ออกจากเลนส์หรือท่อนำแสง ซึ่งในส่วนของ Fiber Optics Sensor นั้นจะใช้การนำแสงไปยังจุดที่ต้องการตรวจจับผ่านสายไฟเบอร์ และรับแสงกลับมายังตัวรับสัญญาณผ่านทางสายไฟเบอร์เช่นกัน องค์ประกอบของเซ็นเซอร์ประเภทนี้มีดังนี้

Amplifier

เป็นส่วนที่ใช้ในการกำเนิดแสงและรับแสง รวมถึงการสั่งงานเอาท์พุตด้วย ซึ่งแสงที่ Amplifier สร้างขึ้นจะเป็นแบบ Visible Light เท่านั้น Fiber Cable เป็นส่วนที่ใช้ในการนำแสงไปยังวัตถุที่ต้องการตรวจจับ ซึ่งจะมีรูปแบบ หรือ โหมดการทำงานเหมือน Photoelectric Sensor นั่นก็คือแบบ Opposed Mode, Through Beam และ Diffuse mode, Proximity mode ซึ่งรูปร่างของสายไฟเบอร์ออฟติกก็มีให้เลือกหลากหลายขึ้นอยู่กับความต้องการของการใช้งาน

ตัวอย่างและโครงสร้างของสายไฟเบอร์ออฟติคแบบต่างๆ

ประเภท Special Photoelectric Sensor

นอกเหนือจาก Photoelectric sensor แบบต่างๆ ที่ได้แนะนำในข้างต้นแล้ว ยังคงมี Photoelectric Sensor ชนิดพิเศษที่ถูกออกแบบมาให้ใช้กับงานที่มีความเฉพาะเจาะจงเป็นพิเศษ เช่น งานที่ต้องการตรวจจับและแยกแยะความแตกต่างของสี หรืองานที่ต้องการตรวจจับแผ่นพลาสติกหรือฟิล์มที่มีความเงา หรือตรวจจับตำแหน่งมาร์คต่างๆ บนบรรจุภัณฑ์หรือสิ่งพิมพ์ต่างๆ หรือเซ็นเซอร์ที่ต้องการใช้ในงานตรวจวัดระยะทาง ตัวอย่างของ Special Photoelectric Sensor ได้แก่

True Color Sensor

สำหรับงานตรวจจับของเหลวในขวดพลาสติกใสที่มีสีที่แตกต่างกันบนสายพานคอนเวย์เยอร์เดียวกันนั้น เป็นงานยากมากถ้าใช้ Photoelectric sensor แบบธรรมดา เนื่องจากความต้องการแยกว่าขวดใดเติมน้ำหรือไม่ได้เติม รวมถึงการติดสลากหรือไม่ได้ติด

แต่สำหรับการใช้งานตัว True Color Sensor ในงานประเภทนี้นั้น เป็นเรื่องง่าย เนื่องจากใช้หลักการของแสงสีขาว ที่เกิดจากการผสมกันของสี นั่นก็คือ แดง เขียว และน้ำเงิน แสงที่ได้จากการสะท้อนกลับมานั้นจะผ่านวงจรกรองแบบอิเล็กทรอนิกส์ ช่วยให้สามารถแยกแยะระหว่างขวดใสหรือขวดที่มีการย้อมสีได้ โดยเราสามารถโปรแกรมภาคเอาท์พุตทั้ง 3 ได้ว่า จะให้เอาท์พุตไหนทำงานเมื่อตรวจจับสีใดได้

ตัวอย่างการใช้งาน True Color Sensor

Laser Sensor

สำหรับงานตรวจจับตำแหน่งวัตถุ หรือ งานที่ต้องการทราบว่าชิ้นงานมีหรือไม่มีนั้น ถ้าเป็นชิ้นงานที่มีขนาดเล็กและมีพื้นผิวไม่เรียบ หรือค่อนข้างทึบแสงนั้น การใช้งานตัว Photo sensor แบบทั่วๆ ไปอาจจะพอใช้งานได้ แต่จะขาดความเที่ยงตรง หรือต้องการติดตั้งในระยะที่ใกล้กับชิ้นงานมาก

แต่ถ้าเราใช้แหล่งกำเนิดแสงที่เป็นลักษณะของ Laser ทั้ง Class 1 และ Class 2 เช่น Photoelectric sensor Q4X จะสามารถลดข้อจำกัดในการใช้งานเหล่านี้ได้เนื่องจากมีความละเอียด แม่นยำและกำลังสูง สามารถแยกแยะวัตถุที่มีสีเข้มบนพื้นหลังที่เข้มเหมือนกันได้

ตัวอย่างการใช้งาน Laser Sensor

Clear Object Detection Sensor

การใช้งานเซ็นเซอร์แสงในงานตรวจจับวัตถุที่มีลักษณะเป็นแผ่นใสและมีความบาง ให้มีประสิทธิภาพแม่นยำนั้น เป็นเรื่องที่ค่อนข้างยาก ในปัจจุบันมีเซ็นเซอร์ที่เป็น Clear Object Detection Sensor ซึ่งจะใช้หลักการทำงานของแสงเลเซอร์ หรือคลื่นอัลตราโซนิค ซึ่งมีความเร็วสูงและเหมาะกับงานประเภทนี้

ตัวอย่างการใช้งาน Clear Object Detection Photoelectric Sensor ในงานตรวจจับวัตถุใส

Area Sensor

เป็นเซ็นเซอร์ที่ออกมาเพื่อใช้ในงานกั้นพื้นที่ หรือจำกัดพื้นที่การทำงานให้กับคน เครื่องจักร หรือหุ่นยนต์ โดยตัวของเซ็นเซอร์เองจะประกอบไปด้วยตัว Photoelectric sensor แบบ opposed mode หลายๆ คู่ วางอยู่ห่างๆ กันตามความต้องการเช่น 1,2 หรือ 4 เซนติเมตร โดยเซ็นเซอร์เหล่านี้จะมีระยะทางในการทำงานที่สามารถตรวจจับได้ตั้งแต่ 3-7 เมตรขึ้นไป

ตัวอย่างการใช้งาน Area Sensor และ Light Curtain Sensor

Laser Distance Sensor

สำหรับงานบางประเภทที่ต้องการใช้ตัวเซ็นเซอร์ในการวัดระยะทางโดยไม่จำเป็นต้องสัมผัสกับชิ้นงาน การใช้งานตัวอุลตราโซนิกเซ็นเซอร์อาจจะให้ความละเอียดไม่เพียงพอ ปัจจุบันความก้าวหน้าทางด้านเทคโนโลยีเลเซอร์มีมากขึ้นทำให้ต้นทุนในการผลิตลดลง จึงได้มีการนำเอาแสงเลเซอร์มาเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือวัด L-Gauge เป็นเลเซอร์เซ็นเซอร์ที่สามารถวัดค่าระยะทางได้สูงถึง 250 m. และมีสัญญาณอนาล็อกเอาท์พุต 4-20 mA. เพื่อใช้สำหรับงานที่ต้องการควบคุมได้

ตัวอย่างการใช้งาน Laser Distance Sensor ในงานวัดและควบคุมระยะทาง

Slot Sensor

โฟโตเซ็นเซอร์แบบก้ามปู ซึ่งเป็นชื่อเรียกตามลักษณะ และ โครงสร้างของตัวเซ็นเซอร์เอง เป็นเซ็นเซอร์ชนิดพิเศษที่มีระยะในการตรวจจับที่คงที่ แต่จะอาศัยการปรับความไวในการตรวจจับขึ้นอยู่กับชนิดและขนาดของวัตถุที่ต้องการตรวจจับโดย จากตัวอย่างเป็นการใช้ Slot Sensor ในการนับจำนวนตัวหลอดฉีดยาพลาสติกที่กำลังถูกลำเรียงออกจากแม่พิมพ์ โดยการลำเรียงชิ้นงานเหล่านี้จะมีการแกว่งไปมา แต่สำหรับ Slot sensor แล้ว จะสามารถตรวจจับได้อย่างแม่นยำ จากข้อมูลทั้งหมดนี้ คงทำให้ท่านได้เข้าใจถึง แบบพื้นฐานของ Photoelectric sensor ทุกประเภท ซึ่งได้แก่ แบบตัวรับ ตัวส่ง แยกกัน (Opposed Mode) แบบสะท้อนกับแผ่นสะท้อน (Retroreflective Mode) และแบบสะท้อนกับวัตถุ (Diffuse Mode) จะเห็นได้ว่าทั้ง 3 แบบนี้ คือ ประเภทพื้นฐานของ Photoelectric sensor ที่สามารถทำไปพัฒนาเพื่อประยุกต์ใช้งานในแบบต่างๆได้ จึงจำเป็นต้องมีความเข้าใจ เพื่อให้เกิดการนำไปเลือกใช้ได้อย่างถูกวิธี

ตัวอย่างการใช้งาน Slot Sensor ในงานนับจำนวนชิ้นงาน

Vision Sensor / Machine Vision (เซ็นเซอร์ตรวจจับด้วยภาพ)

Vision Sensor วิชันเซนเซอร์คืออะไร?

Vision Sensor เป็นส่วนหนึ่งของระบบ Machine vision หรือ เครื่องจักรที่ใช้ระบบประมวลผลภาพในกระบวนการตรวจสอบชิ้นงาน ซึ่งถูกใช้สำหรับคัดกรองชิ้นงานในส่วนของกระบวนการควบคุมคุณภาพในการผลิต Vision Sensor จะใช้การถ่ายภาพชิ้นงานด้วยกล้องดิจิตอลความเร็วสูง จากนั้นจะทำการประมวลผลภาพที่ได้กับภาพมาตรฐานว่ามีข้อแตกต่างกันอย่างไร เพื่อส่งผลให้ตัวคอนโทรลเลอร์สั่งงานต่อไป Vision Sensor สามารถทำงานได้ดีในกระบวนการตรวจสอบแบบซ้ำๆ ช่วยเพิ่มความเร็วในการผลิตได้รวดเร็วมากยิ่งขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถเก็บข้อมูลชิ้นงานที่ได้จากการถ่าย เพื่อเป็นหลักฐานการตรวจสอบผ่านระบบฐานข้อมูลการผลิตได้อีกด้วย ทั้งหมดนี้คือโซลูชั่นในการตรวจจับปัญหาในกระบวนการผลิต ซึ่งสามารถทำงานได้เร็วกว่าการใช้พนักงานคอยตรวจจับ

Vision Sensor ใช้รูปภาพที่ถ่ายโดยกล้องเพื่อวิเคราะห์ชิ้นงานในลักษณะต่างๆ เช่น การมี การเอียง ความถูกต้องของชิ้นงาน ซึ่งจะแตกต่างกับระบบ Image inspection ทั่วๆ ไป เพราะ Vision sensor จะรวมเอาตัวกล้อง หน้าจอแสดงผลแบบอิเล็กทรอนิกส์ ระบบแสงที่ใช้ถ่ายภาพ และส่วนของคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ในการควบคุมสั่งงาน เข้าไว้ภายในตัว ทำให้ง่ายต่อการใช้งาน และการติดตั้งที่รวดเร็วมากขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้การตรวจจับความผิดปกติของชิ้นงานแบบหลายตำแหน่งได้อีกด้วย

Vision Sensor วิชันเซนเซอร์ใช้ทำอะไรได้บ้าง?

: ตรวจจับความถูกต้อง ของฉลาก

: ตรวจจับระดับน้ำในขวด

: ตรวจจับชนิดของหัวน็อต

: ตรวจจับรูปบนแผ่นดีวีดี

: ตรวจจับจำนวนขาอุปกรณ์

: ตรวจจับฉลากเบี้ยว

: ตรวจจับ Data Matrix Code สินค้า

: ตรวจจับฝา และตำแหน่งขวด

Displacement / Measurement Sensors (เซ็นเซอร์วัดระยะ)

Displacement Sensors คืออะไร? ใช้งานอย่างไร?

การตรวจสอบคุณภาพของชิ้นงานการผลิต เป็นขั้นตอนที่สำคัญมากผู้ผลิตจำเป็นต้องตรวจสอบความเรียบร้อยของชิ้นงานเพื่อให้ได้มาตรฐาน โดยปัจจุบันมีการนำเทคโนโลยีเข้ามาประยุกต์ใช้ในกระบวนการนี้มากมาย โดยเฉพาะการนำ “เลเซอร์” เข้ามาเป็นตัวช่วยในการตรวจสอบชิ้นงาน โดยเฉพาะชิ้นงานที่มีขนาดเล็ก และยังสามารถอ่านค่าได้อย่างละเอียดและรวดเร็วอีกด้วย

Displacement Sensors คืออะไร?

Displacement Sensor คือ อุปกรณ์ตรวจจับตำแหน่ง, ระยะทาง, ขนาด, รูปร่าง, และระดับของชิ้นงาน หรือเรียกอีกอย่างว่า เซนเซอร์วัดระยะ สามารถตรวจจับวัตถุได้โดยที่ไม่จำเป็นต้องสัมผัสกับวัตถุโดยตรง ทำให้ชิ้นงานที่ต้องการตรวจสอบไม่เกิดรอยหรือเกิดการชำรุดเสียหาย

หลักการทำงานของ Displacement Sensors จะใช้ลำแสงเลเซอร์เป็นตัวส่ง ด้วยการยิงลำแสงเลเซอร์ไปยังวัตถุและสะท้อนกลับมายังตัวรับของเซ็นเซอร์ ตัวรับจะทำการประมวลผลค่าแสงที่สะท้อนกลับมา แล้วแสดงผลออกมาในรูปแบบตัวเลขผ่านหน้าจอแสดงผลแบบ Digital สามารถบอกค่าเป็นอนาล็อค และเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์หรือ PLC ได้

เหมาะสำหรับการใช้งานการตรวจสอบชิ้นงานขนาดเล็ก วัดความหนาบาง วัดการแอ่นตัว ด้วยความละเอียดระดับไมครอน จึงมีความเที่ยงตรงและแม่นยำในการตรวจจับวัตถุสูง สามารถแยกแยะวัตถุที่มีความสูงต่างกันเพียงเล็กน้อยได้

ตัวอย่างการใช้งาน Displacement Sensor

• วัดความหนา: การวัดความหนาของเหล็กแผ่นว่ารีดเสมอกันหรือไม่ หรือ ความหนาของกระจกลามิเนตอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานหรือไม่ • วัดความสูงและระดับ: การวัดความสูงและระดับของแผงวงจร หรือ PCB ว่าจัดแนวเสมอกันหรือไม่ มีความผิดปกติบนชิปที่ประกอบบน PCB หรือไม่

• วัดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก: การวัดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของส่วนประกอบทรงกระบอกที่ผลิตในปริมาณมาก เพื่อพิจารณาว่าส่วนประกอบนั้นยอมรับได้หรือไม่ • วัดชิ้นงานบิดงอและความแบน: การวัดพื้นผิวแก้วบิดงอหรือไม่
ส่วนประกอบโลหะขัดเงาแบนหรือไม่ ฯลฯ

• วัดการจัดวางและตำแหน่ง: การวัดการจัดวางโมดูลกล้อง ว่าหน่วยที่นำมาประกอบกันมีตำแหน่งที่ถูกต้องหรือไม่

• วัดรูปทรง 3 มิติ: นอกเหนือจากการตรวจสอบการบิดงอของชิ้นส่วนประกอบแล้ว ยังสามารถวัดการบิดงอในทุกทิศทางบนพื้นผิวที่เรียบ แทนที่จะวัดเพียงเส้นเดียวได้ Displacement Sensor สำหรับอุตสาหกรรม

• เซนเซอร์วัดระยะ มีใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม เช่น งานอุตสาหกรรมยานยนต์ มอเตอร์สปอร์ต เกษตรกรรม การบินและอวกาศ วิทยาการหุ่นยนต์ และอื่นๆ อีกมากมาย

• อุตสาหกรรมยานยนต์และมอเตอร์สปอร์ต (Automotive and Motorsport)ในอุตสาหกรรมนี้ สามารถใช้เซนเซอร์วัดระยะกับระบบบังคับเลี้ยว (Steering system) ระบบคันเร่งแบบไฟฟ้า (Electronic Throttle Control) ระบบกันสะเทือน และการใช้งานอื่นๆ อีกมากมาย

• อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิคส์และเซมิคอนดักเตอร์ (Semiconductor) ชิ้นส่วนที่ป้อนเข้าเครื่องมีการทับซ้อนกันมากกว่าหนึ่งชิ้นหรือไม่ ชิ้นส่วนอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องหรือไม่

• ระบบอัตโนมัติในโรงงาน (Factory Automation) สามารถใช้ Displacement Sensor สำหรับการวัดความเร็วของสายพานลำเลียง ใช้กับเครื่องติดฉลากเพื่อควบคุมคุณภาพกระบวนการพิมพ์บรรจุภัณฑ์

• การใช้งานทางการแพทย์ (Medical Applications) ใช้ Displacement Sensor ในเครื่องจักรทางการแพทย์ เช่น เครื่องเอ็มอาร์ไอ (Magnetic Resonance Imaging: MRI)

อ่านต่อฉบับหน้า…

ข้อมูลอ้างอิง:

Simtec institute.
Factomart Co.,Ltd.

เครดิตภาพประกอบ:

https://th.aliexpress.com/item/1005005480980322.html
https://us.misumi-ec.com/blog/utilizing-proximity-sensors-in-mechanical-system-design/
https://www.ifm.com/de/en/shared/products/zylindersensoren/sensors-for-hydraulic-cylinders
https://www.compomax.co.th/product/steel-face-proximity-sensors/
https://www.dubai-sensor.com/blog/high-temperature-inductive-proximity-sensor-specifications-applications/
https://automationsciencescorp.com/services/
https://www.depac.eu/en/mechanical-seals/industry-solutions/chemicals
https://pantip.com/topic/34886131
https://egelectronics.com/product/dietz-ring-sensor
https://en.dietz-sensortechnik.de/products.html
https://www.designnews.com/motion-control/balluff-s-latest-generation-of-inductive-ring-sensors
https://mall.factomart.com/type-of-photoelectric-sensor/