Logic Valve
ในปัจจุบัน ระบบอัตโนมัติได้เข้ามาสู่อุตสาหกรรมการผลิต และกระบวนการทำงานในโรงงานต่าง ๆ การนำระบบอัตโนมัติเข้ามาไม่เพียงแต่ช่วยลดต้นทุนแรงงาน แต่ยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพ ความแม่นยำ และความปลอดภันในกระบวนการผลิตอีกด้วย ด้วยความสามารถในการทำงานอย่างต่อเนื่อง รวมถึงลดความผิดพลาดจากมนุษย์
การเปลี่ยนแปลงครั้งนี้เกิดขึ้นพร้อมกับการพัฒนาอุปกรณ์ และเทคโนโลยีที่รองรับระบบอัตโนมัติ เช่น หุ่นยนต์อุตสาหกรรม เซ็นเซอร์ และระบบความคุมแบบอิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม ในบางสถานการณ์ หรือในพื้นที่อุตสาหกรรมบางพื้นที่ ที่มีความเสี่ยงสูงต่อการระเบิดหรือมีสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมต่อการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ระบบนิวแมติกส์ยังคงเป็นทางเลือกที่น่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพ หนึ่งในอุปกรณ์ที่เข้ามาตอบโจทย์ตรงนี้ คือ logic valve หรือ วาล์วเงื่อนไข โดยเป็นอุปกรณ์ที่จัดการสัญญาณลม เพื่อควบคุมการทำงานของระบบตามเงื่อนไขที่ต้องการ หน้าที่การทำงานคล้ายกับ Logic gate เพียงแต่เปลี่ยน input-output จากไฟฟ้ามาเป็นลมอัด ซึ่งในบทความนี้ จะพูดถึงรายละเอียด และชนิดของ logic valve ที่ทางบริษัท Pneumax จัดจำหน่าย รวมถึงการประยุกต์ใช้ใน application ต่าง ๆ อีกด้วย
1. Basic logic valve ในกลุ่มของ logic valve กลุ่มแรกที่จะพูดถึง คือ กลุ่ม Basic logic valve แบ่งเป็น 5 ชนิด ซึ่งวาล์วทั้ง 5 ชนิดะจะมี concept การทำงานที่คล้ายคลึงกัน คือ มีการรับสัญญาณ input หากสัญญาณ input ตรงตามเงื่อนไขของ basic logic valve นั้น ๆ ก็จะส่งสัญญาณ output ออกไป ในที่นี้คือลมอัด เพื่อสั่งการวาล์ว หรืออุปกรณ์นิวแมติกส์อื่น ๆ ต่อไป
1.1 Basic logic valve: YES function
YES function เป็น logic valve ที่มีเงื่อนไขการทำงานคล้ายกับ Main valve 3/2 NC กล่าวคือ เมื่อมีสัญญาณลมเข้ามายังพอร์ต A ตัววาล์วจะส่งสัญญาณ Output ไปยังพอร์ต X แต่หากไม่มีสัญญาณจากพอร์ต A ตัววาล์วก็จะไม่ส่งสัญญาณออกไป ข้อแตกต่างหลักจาก Main valve คือ ความดันที่จ่ายมายังพอร์ต A ไม่จำเป็นต้องสูงมากเหมือน Main valve โดยความดันต่ำสุดที่ Yes function จับสัญญาณได้ คือ 0.3 บาร์
1.2 Basic logic valve: NOT function
NOT function เป็น logic valve ที่มีเงื่อนไขการทำงานคล้ายกับ Main valve 3/2 NO กล่าวคือ เมื่อมีสัญญาณลมเข้ามายังพอร์ต A ตัววาล์วจะไม่ส่งสัญญาณ Output แต่หากไม่มีสัญญาณจากพอร์ต A ตัววาล์วก็จะส่งสัญญาณออกไปยังพอร์ต X โดยที่ความดันที่จ่ายมายังพอร์ต A ไม่จำเป็นต้องสูงมาก ความดันต่ำสุดที่ Not function จับสัญญาณได้ คือ 0.3 บาร์
สามารถใช้ Not function ในงาน Application อะไรบ้าง?
-
Application ที่ต้องการให้กระบอกลมยืด-หดอัตโนมัติ โดยที่ติดปัญหาไม่สามารถติด Mechanical valve ที่บริเวณกระบอกลมได้
จากรูปด้านบน จะเป็นการต่อวงจรสำหรับให้กระบอกลมยืด-หดอัตโนมัติ โดยใช้ NOT function แทน mechanical valve
1.3 Basic logic valve: OR function
OR function เป็น logic valve ที่ประกอบด้วย input จำนวน 2 พอร์ต และ output จำนวน 1 พอร์ต โดยเงื่อนไขของวาล์วตัวนี้ คือ หากมีสัญญาณลม input เข้ามา ไม่ว่าจะมาจากพอร์ต input ใดก็ตาม ตัววาล์วจะจ่ายสัญญาณลม output ออกไป แต่หากไม่มีสัญญาณลมเข้ามาเลย วาล์วจะไม่จ่ายสัญญาณลมออกไป
หากมองผ่าน ๆ จะคิดว่าเงื่อนไขการทำงานของ or function คล้ายกับข้อต่อ 3 ทางปกติ แต่ความเป็นจริงแล้วยังมีข้อแตกต่างที่สำคัญมาก ๆ อยู่ นั่นคือ or function หากมี input ที่เข้ามาเพียงพอร์ตเดียว ภายใน or function จะกั้นไม่ให้ลมอัดไหลออกไปยังพอร์ต input อีกพอร์ตที่ไม่มีลม เพื่อให้ลมสามารถสร้างความดันที่พอร์ต output ได้ แตกต่างจากข้อต่อ 3 ทาง ที่หากเกิดกรณีข้างต้น ลมอัดจะไม่สามารถสร้างความดันที่พอร์ต output ได้เลย
สามารถใช้ Not function ในงาน Application อะไรบ้าง?
-
Application ที่ต้องการให้กระบอกลมยืด-หดอัตโนมัติ โดยที่ติดปัญหาไม่สามารถติด Mechanical valve ที่บริเวณกระบอกลมได้
จากภาพจะเป็นการสั่งการกระบอกลมให้หดกลับ โดยกระบอกลมสามารถหดกลับได้จากการสั่งการ 2 แบบ คือ หดด้วย mechanical valve หรือหดด้วยวาล์วปุ่มกด
1.4 Basic logic valve: AND function
And function เป็น logic valve ที่ประกอบด้วย input จำนวน 2 พอร์ต และ output จำนวน 1 พอร์ต เหมือนกับ or function แต่จะแตกต่างกันตรงเงื่อนไขของวาล์ว โดยที่ and function จำเป็นต้องมีสัญญาณลม input มาจากทั้ง 2 พอร์ต ถึงจะจ่ายสัญญาณลม output ออกไป นอกเหนือจากกรณีนี้ and function จะไม่จ่ายสัญญาณ output
สามารถใช้ AND function ในงาน Application อะไรบ้าง?
-
Application ที่ต้องการความ safety เช่น two hand operate หรือ การสั่งงานที่ต้องการให้ครบเงื่อนไขก่อนที่อุปกรณ์จะทำงาน
จากภาพ หากต้องการสั่งการให้กระบอกลมยืดออก จำเป็นต้องครบเงื่อนไขทั้ง 2 ข้อ คือ 1) มีคนกดปุ่ม manual valve และ 2) กระบอกต้องหดสุด (เพื่อที่จะกด mechanical valve) หากขาดเงื่อนไขใด เงื่อนไขหนึ่ง กระบอกจะไม่ยืดออก
1.5 Basic logic valve: Memory function
Memory function มีลักษณะการทำงานคล้าย Main valve 5/2 แบบจ่ายลมทั้ง 2 ด้าน คือ สามารถส่งสัญญาณ output ตามสัญญาณ input ที่ได้รับ และยังคงสามารถคง output นั้นอยู่ แม้ว่าสัญญาณ input จะหายไป และจะเปลี่ยน output เมื่อมีสัญญาณ input สัญญาณไหมเข้ามา
ข้อแตกต่างของ Memory function กับ Main valve 5/2 คือ
-
Memory function มีขนาดตัวที่เล็กกว่า เนื่องจากสัญญาณที่ออกจาก Memory function จะไปเป็นสัญญาณควบคุม จึงไม่จำเป็นต้องมีอัตราการไหลเยอะ แค่มีความดันเพียงพอ จึงไม่ต้องทำขนาดที่ใหญ่เหมือน Main valve ที่จำเป็นต้องจ่ายอัตราการไหลที่สูงไปยังอุปกรณ์ต่าง ๆ
-
Memory function มี manual override ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถเปลี่ยนห้องของวาล์วได้โดยกดปุ่มที่ตัววาล์ว ต่างจาก Main valve ที่ วิธีเดียวที่จะเปลี่ยนห้องการทำงาน คือ จ่ายลมอัดไปยังพอร์ต pilot นั้น ๆ
2. Amplifier, Sender and Receiver ต่อมาจะเป็นกลุ่มของ logic valve อีกกลุ่มหนึ่ง ที่มีฟังชั่นการทำงานแตกต่างจาก basic logic valve ที่กล่าวไป มักใช้ใน application ที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น
2.1 Amplifier
Amplifier เป็นวาล์วที่ใช้ในการเพิ่มความดันของสัญญาณ pilot ให้มีความดันมากขึ้น เนื่องการอุปกรณ์นิวแมติกส์ส่วนใหญ๋ ทั้ง Main valve, Solenoid valve ต่าง ๆ ต้องใช้ความดันขึ้นต่ำ 1.5 – 2.5 บาร์ ในการสั่งการให้วาล์วเปลี่ยนห้อง ดังนั้นหากมีสัญญาณ pilot มาจริง แต่ความดันต่ำกว่าที่กล่าวไป วาล์วต่าง ๆ ก็จะไม่เปลี่ยนห้อง
โดย Amplifier สามารถจับสัญญาณ pilot ที่เข้ามาได้ตั้งแต่ 0.6 บาร์ ถึงต่ำสุดที่ 0.03 บาร์ จากนั้นสามารถเพิ่มความดันและส่งออกไปได้ตั้งแต่ 2-8 บาร์
ข้อควรระวัง : ตัว Amplifier ไม่ได้เพิ่มความดันโดยตรงจากลม pilot ที่เข้ามา แต่จำเป็นต้องต่อลมที่มีความดันตามที่ต้องการให้จ่ายออกไป สรุปง่าย ๆ คือตัว Amplifier จะคล้าย Main valve 3/2 เพียงแต่สามารถจับสัญญาณลม pilot ที่ต่ำมาก ๆ ได้
2.2 Sender and receiver
ตัว Sender กับ Receiver เป็นเซนเซอร์ลมชนิดหนึ่ง ที่ทำงานร่วมกัน คือ Sender (ตัวส่ง) และ Receiver (ตัวรับ) โดยที่ Sender และ Receiver จะติดตั้งหันหน้าในแนวเดียวกัน เว้นช่องว่างไว้สำหรับให้สิ่งของที่จะตรวจจับผ่านระหว่างทั้ง 2 ตัว คล้ายกับการติดตั้งเซนเซอร์ไฟฟ้าสำหรับตรวจจับสิ่งของ และจำเป็นต้องต่อลมจากแหล่งจ่าย 1-2 บาร์ทั้งที่ตัว Sensor และ Receiver โดยเมื่อใช้งาน Sender และ Receiver จะพ่นลมอัดออกมาทาง nozzle ด้านหน้าของทั้งสอง แต่ขนาด nozzle ของ sender จะมีขนาดเล็กกว่า receiver ส่งผลให้ เกิดลมอั้นที่ระบายไม่ได้ภายในตัว receiver เนื่องด้วยลมจาก sender ทำหน้าที่เหมือนกำแพงลมกั้นทางออกของ receiver ทำให้ลมไหลไปยังพอร์ต 2 ซึ่งเป็นพอร์ต output ของ receiver แต่หากมีสิ่งของมากั้นระหว่าง sender และ receiver จะส่งผลให้ลมจาก sender โดยกั้น ทำให้ receiver สามารถระบายลมออกจากตัวได้ และไม่ส่งสัญญาณลมไปยังพอร์ต 2
ถึงแม้ receiver จะสามารถส่งลมออกไปยังพอร์ต 2 ได้ แต่ความดันลมนั้นต่ำมาก ๆ (0.3-0.6 บาร์) ทำให้จำเป็นต้องใช้งานร่วมกับ Amplifier เพื่อขยายสัญญาณ pilot ให้มีความดันมากพอที่จะใช้งานร่วมกับอุปกรณ์นิวแมติกส์
ระยะห่างของ Sender & Receiver ในการใช้งานจะอยู่ที่ 30-80mm ห่างระยะห่างมากกว่านั้นจะส่งผลให้ความดันลมที่พอร์ต 2 ของ receiver ต่ำมากเกินกว่า Amplifier จะสามารถตรวจจับได้
กราฟด้านบนจะบอกความสัมพันธ์ของระยะห่าง ความดันที่ใช้ และความดันของสัญญาณลม output ของ receiver
จากที่กล่าวไป จะเห็นว่า logic valve เป็นเครื่องมือสำคัญในระบบอัตโนมัติ ด้วยความสามารถที่ใช้ลมในการประมวลผลแทนไฟฟ้า ทำให้อุปกรณ์เหล่านี้ตอบโจทย์ในสภาพแวดล้อมที่ไม่รองรับการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ขนาดที่กะทัดรัดและการติดตั้งที่ง่ายยังช่วยให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลาย application
