ระบบบัสสำหรับงานอุตสาหกรรม (Industrial Bus System)

เนื่องจากมีการขยายตัวของงานออโตเมชั่นมากในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ทำให้เทคโนโลยีการสื่อสารข้อมูลทางด้านอุตสาหกรรม (Industrial communication)มีความสำคัญมากขึ้น  โดยจุดประสงค์เพื่อจัดการการสื่อสารข้อมูลที่มากและซับซ้อนของแต่ละลำดับชั้น ให้มีประสิทธิภาพมากที่สุด ซึ่งจากแนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีที่ได้กล่าวมาแล้วนั้น คือ ได้มีการนำเทคโนโลยีระบบบัส (Bus system) มาใช้เพื่อให้บรรลุจุดประสงค์ที่ต้องการ

โดยทั่วไประบบบัสสำหรับงานอุตสากรรม (Industrial bus system) มีมากมายหลายชนิด ซึ่งในที่นี้จะขอจำแนกตามลำดับขั้นการติดต่อสื่อสารข้อมูลเป็น 3 ระดับ ดังนี้

1. ระดับ factory level ซึ่งจะครอบคลุมระดับออโตเมชันระดับ Factory manage และ Coordinating
2. ระดับ Cell level ซึ่งจะครอบคลุมระดับออโตเมชันระดับ System และ Control
3. ระดับ Field level ซึ่งจะครอบคลุมระดับออโตเมชัน ระดับ Sensor actuator

ซึ่งเราสามารถสรุปเป็นตารางได้ดังนี้

ลำดับการควบคุมระบบออโตเมชั่นในงานต่างๆ

Factory level

EtherNet TCP/IP เป็นโปรโตคอลที่คนส่วนใหญ่จะคุ้นเคยดีในเรื่องของ Internet อุปกรณ์ทั้งซอฟแวร์ และฮาร์ดแวร์ก็เป็นสิ่งที่ทุกคนคุ้นเคยอยู่แล้วเพราะว่าใช้กันทั่วไปในสำนักงาน โดยทั่วไปแล้วเราจะใช้เทคโนโลยีอันนี้เพื่อเป็นการควบคุมระดับสูงสุดในโรงงาน    
ประวัติของ TCP/IP นั้นมีกำเนิดมาจากระบบเครือข่าย ชื่อ ARPANET ในปี 1970 ซึ่งได้รับการสนับสนุนการวิจัยจากกระทรวงกลาโหมประเทศสหรัฐอเมริกา ต่อมาได้มีการพัฒนาจนเป็นมาตราฐานในการรับ-ส่งข้อมูลผ่านระบบเครือข่ายอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 1 มกราคม ค.ศ. 1983 ซึ่งปรากฏจำนวนระบบเครือข่าย และผู้ใช้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนเป็นที่รู้จัก ซึ่งถูกเรียกว่าเป็นระบบอินเตอร์เน็ต (Internet)

Control level

ARCNET (Attached Resource Computer Network)
ARCNET ถูกพัฒนาตั้งแต่ปี 1977 โดยบริษัท SMC ประเทศสหรัฐอเมริกา
Control Net ถูกพัฒนาโดยบริษัท Allen-Bradley ในปี 1995 เพื่อใช้ในงานควบคุมระดับ Control level PROFIBUS-FMS (Profibus Fieldbus Message Specification) ถูกพัฒนาโดยบริษัท Siemens ประเทศเยอรมนี ในปี 1987 ในชื่อของ PROFIBUS (Process Fieldbus) และนำออกสู่ตลาดในปี 1992

• Field level ในงาน Process automation

FOUNDATION field bus ได้ถูกพัฒนาบนพื้นฐานของมาตรฐาน IEC โดยได้รับการร่วมมือกันของ Noen World FIP และ ISP Foundation โดยจุดประสงค์เพื่อสร้างมาตรฐานฟิลด์บัสเพื่อให้สามารถใช้งานได้กับทุกยี่ห้อ
HART (Highway Addressable Remote Transducer) ถูกพัฒนาขึ้นในปี 1984 เป็นโปรโตคอลสำหรับอุปกรณ์ระดับฟิลด์ที่ใช้มาตรฐาน 4-20 mA
LON (Local Operating Network) เป็นระบบเน็ตเวิร์ดสำหรับงานออโตเมชันโดยใช้พื้นฐานของชิพ “neuron” ซึ่งถูกแนะนำออกสู่ตลาดในปี 1990 โดยบริษัท Echelon ของประเทศสหรัฐอเมริกา

PROFIBUS-PA (Profibus Process Automation) เป็น PROFIBUS ที่ใช้สำหรับงานควบคุมกระบวนการผลิต (Process control) โดยเฉพาะซึ่งจำเป็นต้องมีความปลอดภัยสูงมาก

World FIP (World Factory Instumentation Protocol) เป็นมาตรฐานเปิด (Open system) ตามมาตรฐาน UTE 46 ซึ่งถูกเสนอให้เป็นมาตรฐานตาม IEC และ ISA สมาคมผู้ใช้เทคโนโลยี FIP ถูกตั้งขึ้นในปี 1993 โดยแกนนำหลัก ๆ คือ บริษัท tloneywell และ Bailey จากนั้นอีก 2 ปี (ต.ค. 1994) ได้รวมตัวกับสมาคมผู้ใช้เทคโนโลยี ISP (Interoperable System Project) โดยมีแกนนำหลัก ๆ คือ บริษัท Fisher – Rosemount, Siemens และ Yokogawa) รวมกันเป็นสมาคมฟิลด์บัส (Fieldbus Foundation)

• Field level ในงาน Factory automation

Byte data
BITBUS ถูกพัฒนาโดยบริษัท INTEL และถูกใช้งานตั้งแต่ปี 1984 เป็นไปตามมาตรฐาน IEEE 1118
CAN ( Controller Area Network) เริ่มต้นในปี 1980 โดยบริษัท Bosch เพื่อลดปริมาณสายไฟในรถเมอร์ซีดิส-เบนซ์ จากนั้นโปรโตคอลนี้ได้ถูกพัฒนาเพื่อการใช้งานที่มากขึ้น
CAN open อยู่ในตระกูล CAN ถูกพัฒนาโดยองค์การ CiA (CAN in Automation) ในปี 1993 เพื่อพัฒนาให้โปรโตคอล CAN มีความสามารถมากขึ้น จุดเด่นของ CAN open อยู่ต่างกับระบบ Fielbbus อื่น ๆ ก็คือ แต่ละโหนด (node) สามารถติดต่อกับโหนดโดยตรงได้โดยไม่จำเป็นต้องติดต่อผ่านตัวแม่ Master เป็นการลดจำนวนการติดต่อสื่อสารได้มาก
Device Net เป็นมาตราฐานที่ถูกพัฒนามาจาก CAN โดยบริษัท Allen-Bradley ในปี 1994
INTERBUS-S ถูกพัฒนาโดยบริษัท Phoenix Contact ในปี 1984 เป็นระบบ Field bus ทีได้รับความนิยมเนื่องจากความเร็ว การวิเคราะห์ จุดบกพร่อง การกำหนด address โดยอัตโนมัติ
PROFIBUS-DP (Profibus Distributed Periperal) เป็น PROFIBUS ที่ใช้สำหรับงานควบคุมเครื่องจักร (Factory automation) จากข้อมูลการตลาด PROFIBUS ถือได้ว่าเป็นผู้นำทางด้าน Field bus เลยก็ว่าได้เพราะมีคนนิยมใช้มากกว่าครั้งหนึ่งของตลาด field bus
SDS (Smart Distributed System) ถูกพัฒนาโดยบริษัท Honeywell ซึ่งมีพื้นฐานมาจาก CAN

Bit data
As interface
INTERBUS LOOP เป็น INTERBUS ที่ใช้งานระดับ Actuator sensor เพื่อติดต่อสื่อสารข้อมูลไม่กี่บิต
Seriplex เป็นระบบบัสที่ใช้ควบคุมอุปกรณ์ระดับ Actuator sensor ถูกพัฒนาโดยบริษัท APC (Automated Process Control)

เรียบเรียงโดย: สุวัฒน์   ธเนศมณีกุล