ระบบ AUTO ควบคุม Air Compressor

1. หลักการและสถาปัตยกรรม

1.1 หลักการ

• PLC ทำอย่างเดียว: เลือก active pressure band ของ Fixed (PB1/PB2) และ active setpoint ของ VSD (SP1/SP2)
• PLC ไม่สั่ง start/stop, load/unload และไม่เขียนค่า pressure หรือ speed เพราะ Elektronikon คุม pressure, load/unload, automatic stop/restart และ protection เองทั้งหมด
• Elektronikon อยู่ใน Local control mode ตลอด start/stop เป็น manual ที่หน้าเครื่อง (maintenance) ระบบภายนอกจึงทำได้แค่เลือก band
• ค่า load/unload ของ PB1/PB2 และค่า SP1/SP2 ตั้งในเครื่องล่วงหน้า เพราะ Mk5 ไม่ยอมให้ gateway เขียนค่าใหม่
• เป้าหมาย: (1) ลดพลังงาน โดย Fixed เดินเต็มโหลดเป็น base และ VSD ตัวเดียวทำ trim (2) สึกเท่ากัน โดยสลับ lead/lag ตามชั่วโมงทำงาน (3) เครื่อง standby รับแทนทันทีด้วย band โดยไม่ต้องรอ PLC
• Fail-safe: ถ้า PLC, RS485 หรือ SCADA ล่ม เครื่องเดินต่อด้วย band ล่าสุด

1.2 สถาปัตยกรรม

2. เงื่อนไขก่อนเริ่ม

ทุกข้อในตารางนี้ต้องปิดก่อนเขียนโปรแกรมจริง

3. Pressure scheme

3.1 บทบาท

3.2 ลำดับแรงดัน

• P_FL1 < P_V1 < P_FU1: ขณะ VSD คุมที่ P_V1 แรงดันอยู่ในช่วง band ของ BASE ทำให้ BASE ค้างสถานะเดิม (loaded หรือ unloaded) ไม่ cycle
• P_FL2 < P_FL1: LAG load หลัง BASE
• P_V1 < P_FU2 < P_FU1: LAG ที่ load แล้วไม่ unload ขณะ VSD trim และเมื่อ demand ลด LAG unload ก่อน BASE
• P_V2 < P_FL2: RESERVE เข้าหลังสุด ขณะนั้น TRIM เดินเต็มรอบ จึงมี VSD modulate อยู่ตัวเดียวเสมอ
• ขอบเขต: P_V2 ต้องสูงกว่า P_process,min พร้อม margin และ P_FU1 ต้องไม่เกิน max working pressure ของเครื่องที่ต่ำที่สุด
• ทุกค่าวัดที่ sensor ของแต่ละเครื่อง ต้องชดเชย pressure drop ของ piping/dryer ตอน commissioning

3.3 Control gap

ถ้าไม่ผ่าน จะมีช่วง demand ที่ VSD เดินคนเดียวไม่พอ แต่ Fixed + VSD ที่รอบต่ำสุดก็เกิน ทำให้ BASE load/unload ถี่ในช่วงนั้น ต้องยอมรับ หรือทบทวนบทบาทจาก datasheet จริง

4. Logic AUTO

4.1 Mode

4.2 Availability (ต่อเครื่อง)

• Automatic stop (ดับรอแรงดันตก) และ Running นับเป็น available ห้ามตีความ automatic stop ว่าเครื่องหยุด
• Debounce: เปลี่ยนเป็น 0 ต้องค้างนาน T_fail เปลี่ยนเป็น 1 ต้องค้างนาน T_recover กันสถานะกระพริบ
• MaintLock มาจาก SCADA ใช้ตอนช่างจะเข้าเครื่อง

4.3 Role manager (แยก 2 คู่: Fixed A/B และ VSD A/B)

1. Failover: lead ไม่ available และ lag available ให้สลับทันทีหลัง debounce (ไม่รอ T_min,switch)
2. Rotation: สลับเมื่อ Hours(lead) − Hours(lag) ≥ H_diff, ทั้งคู่ available, อยู่ในช่วงเวลาที่อนุญาต (เช่น ช่วง demand ต่ำ) และห่างจากการสลับครั้งก่อน ≥ T_min,switch
3. ไม่สลับกลับอัตโนมัติ: เครื่องที่กลับมา available หลัง failover เป็น lag จนถึงรอบ rotation ถัดไป
4. ทั้งคู่ไม่ available: คงบทบาทเดิม ไม่เขียน และแจ้ง alarm

ใช้ running hours เป็นเกณฑ์ ค่า lead ที่เลือกเก็บแบบ retentive (คงอยู่หลัง PLC ไฟดับ)

4.4 Band writer (ต่อเครื่อง)

• เขียนเฉพาะเมื่อ AUTO ON, CommOK และ read-back ≠ desired โดยส่ง FC06 หนึ่งครั้ง
• หลัง T_verify ถ้า read-back ยังไม่ตรง ให้ขึ้น alarm BandMismatch และหยุดเขียนเครื่องนั้นจนกว่า operator กด Resync (ไม่วนเขียนซ้ำ)
• กรณี operator เปลี่ยน band ที่หน้าจอ หรือ controller ไฟดับแล้ว band เปลี่ยน read-back จะไม่ตรง แล้ว PLC เขียนกลับหนึ่งครั้งตามกติกาเดียวกัน
• ลำดับตอนสลับ: promote ก่อน demote เขียนเครื่องใหม่เป็น PB1/SP1 ก่อน แล้วค่อยเขียนเครื่องเดิมเป็น PB2/SP2 ช่วงเปลี่ยนผ่านจะมี band สูงสองตัวชั่วครู่ แทนที่จะเป็นช่วงที่ไม่มี lead ซึ่งทำให้แรงดันตก

4.5 Modbus scheduler (COM port เดียว)

• MODRW ทำงานทีละคำสั่ง ห้ามซ้อน (syntax และ flag ของ AH500 ต้องยืนยัน จากคู่มือ ISPSoft)
• คิว: write ที่ค้าง (เรียง promote ก่อน demote) แล้วจึง read block ของแต่ละเครื่องแบบ round-robin
• CommOK ของเครื่อง = อ่านสำเร็จครั้งล่าสุดภายใน T_comm

4.6 โครงโปรแกรม (pseudo-ST ปรับ syntax ตาม ISPSoft)

(* ===== Role manager: 1 instance ต่อคู่ (Fixed, VSD) ===== *)
(* in : AutoOn, AvailA, AvailB, HoursA, HoursB, RotateEn, InWindow  *)
(* retain : LeadIsA                                                 *)
MinGap(IN := NOT SwapLast, PT := T_MIN_SWITCH);
LeadAvail := SEL(LeadIsA, AvailB, AvailA);
LagAvail  := SEL(LeadIsA, AvailA, AvailB);
LeadHrs   := SEL(LeadIsA, HoursB, HoursA);
LagHrs    := SEL(LeadIsA, HoursA, HoursB);

Swap := FALSE;
IF AutoOn AND LagAvail THEN
    IF NOT LeadAvail THEN
        Swap := TRUE;                                 (* failover *)
    ELSIF RotateEn AND InWindow AND MinGap.Q
          AND (LeadHrs - LagHrs >= H_DIFF) THEN
        Swap := TRUE;                                 (* rotation *)
    END_IF;
END_IF;
IF Swap THEN LeadIsA := NOT LeadIsA; END_IF;
SwapLast := Swap;

(* ===== Band writer: 1 instance ต่อเครื่อง ===== *)
(* Desired: 1 = PB1/SP1 (lead), 2 = PB2/SP2 (lag)               *)
Desired  := SEL(IsLead, 2, 1);
Mismatch := AutoOn AND CommOK AND (Readback <> Desired);
Verify(IN := Mismatch AND Written, PT := T_VERIFY);

IF Resync THEN Inhibit := FALSE; AlmMismatch := FALSE; Written := FALSE; END_IF;
IF NOT Mismatch THEN Written := FALSE; END_IF;
IF Mismatch AND NOT Written AND NOT Inhibit THEN
    WriteReq := TRUE;          (* scheduler ส่ง FC06 แล้วเคลียร์ *)
    Written  := TRUE;
END_IF;
IF Verify.Q THEN Inhibit := TRUE; AlmMismatch := TRUE; END_IF;

5. เหตุผิดปกติและ Security

5.1 พฤติกรรมเมื่อเกิดเหตุ

5.2 Security

• Elektronikon อยู่ใน Local: ช่องทางผ่าน network ทำได้แค่เลือก band ไม่สามารถ start/stop หรือ load/unload
• AH500 Ethernet: รับการเชื่อมต่อจาก IP ของ SCADA เท่านั้น (เมนู IP filter ตาม firmware ต้องยืนยัน) และปิด Modbus TCP server ถ้า SCADA ไม่ได้ใช้
• ขอบเขตการเขียนของ SCADA: เขียนได้เฉพาะ command block (§6.2) และ PLC ตรวจช่วงค่าทุกตัวก่อนใช้
• ตั้ง password ทั้งที่ PLC และไฟล์โปรเจกต์ ISPSoft
• ห้ามต่อพอร์ต Ethernet ของ gateway เข้า network โรงงาน และล็อกตู้ควบคุม

6. Tag list และ Parameters

Register address ทั้งหมดมาจาก Speci5 mapping ของแต่ละเครื่อง ต้องยืนยัน

6.1 PLC ⇄ Gateway (ต่อเครื่อง)

6.2 SCADA ⇄ PLC

6.3 Parameters

7. Commissioning / SAT และ Open items

7.1 Test list

7.2 Open items ต้องยืนยัน

1. รุ่นของ gateway และ topology CAN (1 gateway ต่อ 4 เครื่อง หรือแยก)
2. Speci5 mapping ต้องมี read-back ของ active PB/SP และบิต AutoStop / ManualStopped แยกกัน
3. Active band หลัง comm loss และหลัง controller power cycle
4. Syntax ของ MODRW และการเรียงคำสั่งบน COM port เดียวของ AH500
5. ฟังก์ชัน IP filter ของ AH500 ตาม firmware
6. FAD ของแต่ละเครื่องสำหรับเช็ค control gap

7.3 เอกสารอ้างอิง

• Atlas Copco: Mk5 Gateway Modbus User Guide, doc 2946 2070 00, Ed. 01 (08/06/2017)
• Atlas Copco: Elektronikon Mk5 upgrade sheet, 2935 0093 20 (2012), Mk5 Graphic มี DI 10, DO 9, CAN 2, RS485 1
• Atlas Copco: Elektronikon Mk5 User Manual, หัวข้อ Change the active pressure band