Protocols , Standard และ Signal ที่ใช้ใน Automation และ Instrumentation นั้นมีมากมายหลายแบบ ด้านล่างนี้จะกล่าวถึงคำศัพท์ที่เกี่ยวข้องบางส่วน เพื่อเป็นพื้นฐานหัวข้อแจกแจงให้กับผู้อ่าน ได้ทราบถึงคำศัพท์คร่าวๆ และ สามารถตัดสินใจทำการศึกษาเพิ่มเติมเจาะลึกตัวที่สนใจได้ในโอกาสต่อไป  

HART (Highway Addressable Remote Transducer)

HART (Highway Addressable Remote Transducer) เป็นโปรโตคอลการสื่อสารที่ใช้งานอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติภาคอุตสาหกรรม สำหรับการรับส่งข้อมูลดิจิทัลผ่านสายสัญญาณแบบแอนะล็อกระหว่างอุปกรณ์อัจฉริยะ (Smart Devices) กับระบบควบคุมหรือระบบเฝ้าติดตาม

Modbus

Modbus เป็นหนึ่งในโปรโตคอลการสื่อสารที่มีการใช้งานในระบบอัตโนมัติภาคอุตสาหกรรมมาตั้งแต่ยุคแรก และยังคงได้รับความนิยมเนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่าย Modbus สามารถใช้งานผ่านการสื่อสารแบบอนุกรม ได้แก่ Modbus RTU และ Modbus ASCII รวมถึงผ่านระบบ Ethernet ในรูปแบบ Modbus TCP/IP

PROFIBUS (Process Field Bus)

PROFIBUS (Process Field Bus) เป็นมาตรฐานการสื่อสารแบบ Fieldbus ใช้สำหรับเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติ ซึ่งรองรับการเชื่อมต่อและการสื่อสารกับอุปกรณ์จากผู้ผลิตหลากหลายราย

PROFINET (Process Field Net)

PROFINET (Process Field Net) เป็นการสื่อสารแบบมาตรฐานเปิดสำหรับระบบ Industrial Ethernet และเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาต่อ ยอดจาก PROFIBUS โดยรองรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบตามเวลาจริง (Real-Time Data Exchange) และการบูรณาการร่วมกับระบบเทคโนโลยีสารสนเทศ (IT Systems)

EtherNet/IP (Ethernet Industrial Protocol)

EtherNet/IP (Ethernet Industrial Protocol) เป็นการสื่อสารแบบมาตรฐานเปิดสำหรับการสื่อสารผ่าน Ethernet ซึ่งใช้ Common Industrial Protocol (CIP) บนโครงข่าย Ethernet โดยได้รับการพัฒนาขึ้นโดย Rockwell Automation และปัจจุบันอยู่ภายใต้การบริหารจัดการของ ODVA

Foundation Fieldbus

Foundation Fieldbus เป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบดิจิทัลสำหรับระบบอัตโนมัติในกระบวนการผลิต (Process Automation) ซึ่งมีความสามารถจัดการขั้นสูง เช่น การควบคุมแบบกระจาย (Distributed Control) ฟังก์ชันบล็อกที่มีความซับซ้อน และการรองรับ HSE (High-Speed Ethernet)

OPC (OLE for Process Control)

OPC (OLE for Process Control) เป็นชุดมาตรฐานและข้อกำหนดสำหรับการสื่อสารโทรคมนาคมในภาคอุตสาหกรรม โดย OPC UA (Unified Architecture) เป็นเวอร์ชันล่าสุด ซึ่งรองรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลโดยไม่ขึ้นอยู่กับแพลตฟอร์ม (Platform-Independent Data Exchange)

DeviceNet

DeviceNet เป็นโปรโตคอลเครือข่ายสื่อสารที่ใช้สำหรับเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์อุตสาหกรรมระดับพื้นฐาน เช่น เซนเซอร์และActuator กับอุปกรณ์ระดับสูง เช่น คอนโทรลเลอร์และคอมพิวเตอร์

CANopen

CANopen เป็นโปรโตคอลการสื่อสารที่ใช้ในระบบสมองกลฝังตัว (Embedded Systems) สำหรับงานระบบอัตโนมัติ โดยพัฒนาบนพื้นฐานของ Controller Area Network (CAN) และมีบริการด้านการสื่อสารที่หลากหลาย

Industrial Ethernet

Industrial Ethernet เป็นคำเรียกรวมสำหรับการนำมาตรฐานและโปรโตคอล Ethernet มาใช้ในงานอุตสาหกรรม โดยมักมีการออกแบบอุปกรณ์และขั้วต่อให้มีความทนทานเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม รวมถึงรองรับการควบคุมและการสื่อสารแบบตามเวลาจริง

AS-Interface (Actuator Sensor Interface)

AS-Interface (Actuator Sensor Interface) เป็นโปรโตคอลการสื่อสารที่มีโครงสร้างเรียบง่าย ใช้สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ภาคสนามพื้นฐาน เช่น Actuator และเซนเซอร์ เข้ากับระบบควบคุม โดยได้รับการออกแบบให้ใช้งานง่าย มีต้นทุนต่ำ และทำงานภายใต้โครงสร้างการสื่อสารแบบ Master-Slave

CC-Link (Control & Communication Link)

CC-Link (Control & Communication Link) เป็นโปรโตคอลการสื่อสารที่ได้รับการพัฒนาขึ้นในภูมิภาคเอเชีย และได้รับความนิยมเป็นอย่างมากในประเทศญี่ปุ่น โดยช่วยให้อุปกรณ์จากผู้ผลิตหลายรายสามารถสื่อสารและแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันได้

SERCOS (SErial Real-time Communication System)

SERCOS (SErial Real-time Communication System) เป็น BUS สื่อสารดิจิทัลสำหรับระบบควบคุมการเคลื่อนที่ (Motion Control) ใช้เชื่อมต่อระบบควบคุมการเคลื่อนที่ ชุดขับเคลื่อน (Drives) ระบบ I/O เซนเซอร์ และ Actuator สำหรับเครื่องจักรและระบบควบคุมเชิงตัวเลข (Numerically Controlled Machines and Systems) โดยเหมาะสำหรับงานที่ต้องการการสื่อสารแบบความเร็วสูงและแบบตามเวลาจริง

Interbus

Interbus เป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบอนุกรมที่ใช้ในงานเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติ พัฒนาโดย Phoenix Contact และมีการใช้งานในตลาดมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1987

BACnet (Building Automation and Control Networks)

BACnet (Building Automation and Control Networks) เป็นโปรโตคอลที่ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมอาคาร ครอบคลุมการใช้งานต่าง ๆ เช่น ระบบทำความร้อน ระบบระบายอากาศ และระบบปรับอากาศ (HVAC) ระบบแสงสว่าง ระบบรักษาความปลอดภัย และระบบตรวจจับอัคคีภัย

LonWorks

LonWorks ได้รับการพัฒนาโดย Echelon Corporation และเป็นแพลตฟอร์มเครือข่ายที่ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อตอบสนองความต้องการของงานระบบควบคุม แพลตฟอร์มดังกล่าวสร้างขึ้นบนโปรโตคอลซึ่งเรียกว่า LonTalk และถือเป็นหนึ่งในโปรโตคอลเครือข่ายที่มีความแข็งแกร่งและเหมาะสมสำหรับงานระบบอัตโนมัติ

KNX

KNX เป็นProtocols มาตรฐานเปิดสำหรับระบบอัตโนมัติในอาคารเชิงพาณิชย์และที่อยู่อาศัย อุปกรณ์ KNX สามารถใช้บริหารจัดการระบบต่าง ๆ เช่น ระบบแสงสว่าง ม่านและมู่ลี่ ระบบ HVAC ระบบรักษาความปลอดภัย ระบบบริหารจัดการพลังงาน ระบบภาพและเสียง เครื่องใช้ไฟฟ้า จอแสดงผล และระบบควบคุมระยะไกล เป็นต้น

WirelessHART

WirelessHART เป็นเทคโนโลยีเครือข่ายเซนเซอร์แบบไร้สายที่พัฒนาบนพื้นฐานของ Highway Addressable Remote Transducer Protocol (HART) โดยได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อให้สามารถสื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่การเดินสายสัญญาณทำได้ยาก

Zigbee

Zigbee เป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบไร้สายที่ได้รับการออกแบบสำหรับการใช้งานที่มีอัตราการส่งข้อมูลต่ำและใช้พลังงานต่ำ โดยมักใช้ในงานควบคุมและการเฝ้าติดตามแบบไร้สาย และได้รับความนิยมเป็นอย่างมากในงานสำหรับผู้บริโภค เช่น ระบบอัตโนมัติภายในบ้าน

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) เป็นโปรโตคอลรับส่งข้อความที่มีโครงสร้างเรียบง่ายและมีน้ำหนักเบา เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุปกรณ์ลูกข่ายมีข้อจำกัดด้านแบนด์วิดท์ของเครือข่ายอย่างมาก เช่น อุปกรณ์ในระบบ Internet of Things (IoT)

IEC 60870-5-104

IEC 60870-5-104 เป็นโปรโตคอลที่ใช้สำหรับการควบคุมระยะไกล (Telecontrol) ในงานวิศวกรรมไฟฟ้าและระบบอัตโนมัติของระบบไฟฟ้ากำลัง

DNP3 (Distributed Network Protocol)

DNP3 (Distributed Network Protocol) เป็นมาตรฐานสำหรับการสื่อสารกับอุปกรณ์รวบรวมข้อมูลและอุปกรณ์ควบคุม โดยมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในระบบสาธารณูปโภค เช่น บริษัทไฟฟ้าและระบบประปา

IEC 61850

IEC 61850 เป็นมาตรฐานสำหรับการออกแบบระบบอัตโนมัติของสถานีไฟฟ้าย่อย (Electrical Substation Automation) และเป็นส่วนหนึ่งของ the International Electrotechnical Commission’s (IEC) Technical Committee 57 architecture สำหรับระบบไฟฟ้ากำลัง

M-Bus (Meter-Bus)

M-Bus (Meter-Bus) เป็นมาตรฐานของยุโรปสำหรับการอ่านค่าระยะไกลจากมิเตอร์น้ำหรือมิเตอร์พลังงาน

P-Net (Process-NET)

P-NET (Process-NET) ใช้ในงานอุตสาหกรรมด้านการควบคุมกระบวนการ เป็นระบบ Fieldbus ที่รองรับการควบคุมแบบreal-time distributed control.

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology)

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) เป็นระบบ Fieldbus แบบเปิดที่มีสมรรถนะสูงและใช้พื้นฐานของ Ethernet โปรโตคอลนี้ใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของงานควบคุมกระบวนการและเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติ

RS-232

RS-232 เป็นมาตรฐานสำหรับการรับส่งข้อมูลแบบอนุกรม โดยกำหนดคุณลักษณะของสัญญาณสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ DTE (Data Terminal Equipment) เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์หรือเทอร์มินัล กับอุปกรณ์ DCE (Data Circuit-Terminating Equipment หรือ Data Communication Equipment) เช่น โมเด็ม

RS-485

RS-485 เป็นมาตรฐานที่กำหนดคุณลักษณะทางไฟฟ้าของวงจรขับสัญญาณ (Drivers) และวงจรรับสัญญาณ (Receivers) สำหรับระบบการสื่อสารแบบอนุกรม โดยมีการใช้งานในระบบอัตโนมัติของอาคาร ภาคอุตสาหกรรม และระบบการขนส่ง

Bluetooth

Bluetooth เป็นมาตรฐานเทคโนโลยีการสื่อสารแบบไร้สายที่ใช้สำหรับแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ประจำที่และอุปกรณ์เคลื่อนที่ในระยะใกล้ สำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม มักมีการใช้ Bluetooth Low Energy (BLE) ซึ่งมีความเหมาะสมและความทนทานต่อการใช้งานมากขึ้น

Wi-Fi

Wi-Fi เป็นกลุ่มของโปรโตคอลเครือข่ายไร้สายที่พัฒนาบนพื้นฐานของมาตรฐานตระกูล IEEE 802.11 ซึ่งนิยมใช้สำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายในเครือข่ายเฉพาะที่ (Local Area Network: LAN) และการเข้าถึงอินเทอร์เน็ต

การเลือกใช้งานโปรโตคอลแต่ละประเภทขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของระบบ เช่น ความเร็วในการสื่อสาร ระยะทาง ขนาดของเครือข่าย และสภาพแวดล้อมในการติดตั้งและใช้งาน

โปรโตคอลแต่ละประเภทมีจุดเด่นและข้อจำกัดแตกต่างกัน การเลือกใช้จึงมักขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของแต่ละการประยุกต์ใช้งาน เช่น ความจำเป็นในการสื่อสารแบบตามเวลาจริง ระยะห่างระหว่างอุปกรณ์ ความซับซ้อนของเครือข่าย และประเภทของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่ภายในระบบเครือข่าย

*** ในหัวข้อที่จะกล่าวถึงในบทความถัดไปจะเป็นการเจาะลึกถึงประเภทของ signal และ protocols และ communication technology ที่พบบ่อยใน Automation และ Instrumentation 

Reference & Article Reference

automationcommunity.com