อุปกรณ์เชื่อมโยงเครื่องมือวัดกับเครื่องควบคุม

อุปกรณ์เชื่อมโยงเครื่องมือวัดกับเครื่องควบคุม

 

 

เสนอ

 

 

ครูวิวัฒน์  ศรีบุญนาค

 

 

จัดทำโดย

นายกฤษฎา  ละอองทอง

นายอังคาร  เพชรมาตรศรี

 

 

 

 

รายงานเล่มนี้เป็นส่วนหนึ่งของวิชา เครื่องมือวัดอุตสาหกรรม

ปีการศึกษา 2553 ภาคเรียนที่ 1

วิทยาลัยเทคนิคทุ่งสง

 

 

 

 

คำนำ

        จากการศึกษาค้นคว้าหาข้อมูลเกี่ยวกับการปรับเทียบตรวจซ่อมเครื่องมือวัดอุตสาหกรรมมาข้างต้นจึงทำให้รู้เกี่ยวกับการปรับเทียบตรวจซ่อมเครื่องมือวัดอุตสาหกรรมว่าการกระทำการวัดด้วยเครื่องมือวัดเป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญในอุตสาหกรรมการใช้เครื่องมือวัดจะต้องใช้อย่างเหมาะสมกับวัตถุประสงค์และใช้อย่างถูกวิธี

        บทความนี้เขียนเพื่อให้ประโยชน์ต่อผู้อ่านมากเท่าที่จะเป็นได้ในงานที่ทำการวัดและมุ่งให้ผู้อ่านสามรถประเมินวิธีปฏิบัติที่เหมาะสม ที่จะทำให้มั่นใจในผลการวัดว่าได้คุณภาพตามที่ต้องการ   กระผมหวังว่าบทความนี้ให้ข้อมูลไม่มากก็น้อยหากบทความข้างต้นผิดพลาดประการได้กระผมของขออภัยไว้นะที่นี้ด้วย

 

                                                     จัดทำโดย

1.นายกฤษฎา  ละอองทอง

2.นายอังคาร  เพชรมาตรศรี

 

 

 

 

 

 

สารบัญ

 

เรื่อง                                                                                                                                                       หน้า

 

 

 

อุปกรณ์เชื่อมโยงเครื่องมือวัดกับเครื่องควบคุม                                                                                             1

ระบบ Field Bus                                                                                                                                                   3

การควบคุมในบริเวณใช้งาน (Control in the Field)                                                                                     5

การแก้ปัญหาการสำรองในระบบการควบคุมแบบ Field Bus                                                     9

สายไฟสำรอง Field Bus ในพื้นที่อันตรายที่มีผลกระทบกับระบบ I.S.                                                                 13

ภาคผนวก

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

อุปกรณ์เชื่อมโยงเครื่องมือวัดกับเครื่องควบคุม

 

 

 

ในปัจจุบันระบบเครื่องมือวัดและการควบคุมสำหรับอุตสาหกรรมกระบวนการผลิตมีการพัฒนากันอย่างต่อเนื่อง เพื่อตอบสนองความต้องการจากผู้ใช้ทั้งในด้านจำนวนข้อมูล, ความเชื่อถือได้ของระบบควบคุมและสมรรถนะการทำงานที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงทำให้ระบบการสื่อสารหรือการส่งสัญญาณระหว่างเครื่องมือวัดและระบบควบคุมที่เป็นสัญญาณกระแสมาตรฐาน 4-20 mA จึงไม่สามารถรองรับขีดความสามารถที่เพิ่มขึ้นของเครื่องมือวัดต่าง ๆ เหล่านี้ได้

เพื่อให้การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างเครื่องมือวัดและระบบควบคุมมีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้น และเพื่อให้ตัวแปรต่าง ๆ ที่อยู่ในเครื่องมือวัดสามารถจะส่งค่าตัวแปรต่าง ๆ ทั้งจากค่าที่วัดได้จากกระบวนการผลิตและค่าการวินิจฉัยความผิดปกติต่าง ๆ ไปแสดงค่าตัวแปรเหล่านี้บนระบบควบคุมเพื่อแจ้งเตือนไปยังผู้ปฏิบัติงาน ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างมากในการตรวจสอบสถานะของเครื่องมือวัดและยังทำให้ผู้ใช้งานสามารถวางแผนการปรับเทียบหรือซ่อมบำรุงได้อย่างมีประสิทธิภาพจึงมีความจำเป็นที่ต้องมีการพัฒนาระบบการสื่อสารเพื่อให้มีปริมาณการรับส่งข้อมูลได้มากขึ้น ระบบการควบคุมแบบ  FieldBus จึงเป็นเทคโนโลยีที่ได้มีการนำมาใช้ในการสื่อสารข้อมูล ทดแทนการสื่อสารแบบเก่าที่ใช้เป็นสัญญาณอะนาลอกด้วยมาตรฐานสัญญาณกระแส 4–20 mA และเมื่อมีการนำระบบการสื่อสารแบบนี้ไปใช้งานแล้ว ยังสามารถทำให้ลดสายไฟที่เชื่อมต่อระหว่างเครื่องมือวัดกับระบบควบคุมได้

นอกจากนั้นยังสามารถลดขนาดและจำนวนตู้ (Cabinet) ที่ใช้ ซึ่งจะทำให้ห้องควบคุมกลางมีขนาดเล็กลงได้ FieldBus เป็นระบบควบคุมที่ทำให้เครื่องมือวัดและควบคุมทำการสื่อสารระหว่างกันด้วยสัญญาณดิจิตอลแบบสองทิศทางบนเครือข่ายการสื่อสารเดียวกัน ดังแสดงในรูปที่ 1

 

 

 

รูปที่ 1 ระบบการควบคุมแบบ Foundation FieldBus

 

ดังนั้นในการใช้งานระบบควบคุมลักษณะนี้จึงมีความเข้าใจว่าเทคโนโลยีทางชั้นกายภาพ (Physical Layer) ในการควบคุมแบบ FieldBus เป็นปัจจัยข้อจำกัดสำหรับการไม่อนุญาตให้สามารถจัดเตรียมการสำรอง (Redundancy) ทั้งอุปกรณ์และเครือข่ายการสื่อสาร แต่แหล่งจ่ายพลังงาน (Power Supplies) และชุดเชื่อมต่อ (Interface Packages) จะสามารถจัดเตรียมให้มีการสำรองเพื่อใช้ในการเชื่อมต่อไปยังเครือข่ายระดับสูงขึ้นไปได้

อย่างไรก็ตามอุปกรณ์สื่อสารภายในของแต่ละ FF Segment จะต้องขึ้นอยู่กับข้อจำกัดบนประสิทธิภาพและความสมบูรณ์ของสายเคเบิลคู่ตีเกลียว (Single Twisted Pair) ของสายไฟหลัก (Trunk Cable) บทความนี้จะแนะนำวิธีการแก้ปัญหาใหม่ที่มีความสมบูรณ์และปลอดภัย สำหรับสายไฟ FieldBus Segment เมื่อนำไปใช้ในการทำงานร่วมกันกับระบบสำรองของชุดเชื่อมต่อกับระบบ DCS และการสำรองแหล่งจ่ายพลังงานของ FieldBus Segment ท้ายสุดวิธีการเหล่านี้มีความจำเป็นต้องแสดงให้เห็นว่ามีความมั่นคงและความน่าเชื่อถือได้ของการทำงาน

บทความนี้แสดงรายละเอียดเบื้องต้นของเทคโนโลยีที่อนุญาตให้การเชื่อมต่อกับชุดจ่ายพลังงานของ H1 Segment ไปสื่อสารกับสื่อที่มีการสำรองและแผนการอย่างคร่าว ๆ ในการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นของซอฟต์แวร์สำหรับบรรดาผู้จัดจำหน่ายระบบ DCS เพื่อทำการออกแบบชุดเชื่อมต่อ (Interface) กับแหล่งจ่ายพลังงานให้กับ H1 Segment ที่เป็นอิสระเหล่านี้

นอกจากนั้นยังแสดงให้เห็นว่า เทคโนโลยีในปัจจุบันสร้างความเชี่ยวชาญทางปฏิบัติในระบบสายสัญญาณ 2 เส้นที่ต้องจ่ายพลังงานพร้อมกับการสื่อสารในแบบ Manchester-encoded และต้องไม่มีการไปเปลี่ยนแปลงการออกแบบและการทำงานของอุปกรณ์ในบริเวณใช้งาน ตอนท้ายของบทความจะอธิบายผลกระทบของระบบสายไฟแบบมีการสำรองบนตัวเลือกในเทคโนโลยีการป้องกันสำหรับนำไปใช้งานใน พื้นที่อันตราย (Hazardous Area) และมีการคาดกันว่าเทคโนโลยีการป้องกันแบบ Intrinsically อาจจะถูกทดแทนด้วยการป้องกันโดยระบบ Flameproof และระบบ Non-Incentive เนื่องจากข้อจำกัดในการใช้งาน

 

ระบบ FieldBus 

ดังที่กล่าวมาแล้วข้างต้นระบบการควบคุมแบบ FieldBus จะมีเครื่องมือวัดและควบคุมจำนวนหลายตัวต่ออยู่บนเครือข่ายเดียวกัน ดังนั้นระบบควบคุมแบบ FieldBus จึงต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานต่ำและทันสมัยเพื่อเพิ่มเติมฟังก์ชันการคำนวณ (Computation) และ การสื่อสาร (Communication) ในการประมวลผลการวัดและควบคุมจากเครื่องมือวัดในกระบวนการผลิต อุปกรณ์ดังกล่าวจำนวนมากที่สามารถเชื่อมต่อเข้าด้วยกันบนระบบเครือข่ายแบบ Multi-drop (Fieldbus Segments) ซึ่งพลังงานจะถูกจ่ายคู่กันไปบนสายไฟหลัก (Trunk) และแบ่งย่อยลงไปในแต่ละอุปกรณ์โดยสายย่อย (Spurs) ของอุปกรณ์เหล่านี้

การควบคุมแบบนี้สามารถทำให้อุปกรณ์ในเครือข่ายจัดเตรียมข้อมูลต่าง ๆ ได้หลากหลายและมีการวินิจฉัยตนเอง (Self-Diagnostic) ได้อย่างกว้างขวาง นอกจากนั้นยังเป็นเครือข่ายการควบคุมแบบสองทิศทาง (Bi-Directional) ซึ่งสามารถทำให้ช่างเทคนิคและวิศวกรซ่อมบำรุงที่อยู่ในโรงซ่อมบำรุงเหล่านี้สามารถตรวจสอบหาข้อมูลต่าง ๆ จากอุปกรณ์ได้ดังนี้

อ่านค่าการวัดและตัวแปรของอุปกรณ์
* แก้ไขตัวแปรต่าง ๆ
* ปรับตั้งอุปกรณ์ให้เหมาะสมกับการเปลี่ยนแปลงกระบวนการตามข้อกำหนด 

การควบคุมแบบ Fieldbus มีความนิยมใช้งานเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากผู้ออกแบบระบบควบคุมได้ค้นพบข้อดีต่าง ๆ ดังนี้
* การกระจายประมวลผล
* การพัฒนาระบบวินิจฉัย 

จึงทำให้หลาย ๆ ผู้ใช้งานที่ได้จัดเตรียมงบประมาณใหม่ในการจัดทำระบบควบคุมอัตโนมัติในการควบคุมกระบวนการผลิตของตนเองจะระบุให้ใช้เทคโนโลยีการควบคุมแบบ FieldBus เป็นทางเลือกแรก

 

เวอร์ชันทั่วไปของระบบควบคุมแบบ FieldBus สำหรับการควบคุมกระบวนการจะมีอยู่ 2 ประเภทคือ
* ProfiBus-PA
* Foundation? FieldBus 
ซึ่งทั้งสองระบบจะทำงานอยู่บนชั้นกายภาพพื้นฐานเดียวกันตามมาตรฐาน IEC61158 สายไฟเครือข่ายแบบ 2 เส้นเชื่อมต่อทั้งพลังงานและสัญญาณข้อมูลดังแสดงในรูปที่ 2

 

 

โดยมีการสื่อสารแบบดิจิตอลด้วย Manchester-encoded เป็นการสื่อสารที่ความถี่ 31.25 kHz บนแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายที่ 9-32VDC บางครั้งถูกเรียกว่าระบบ Manchester-encoded Bus Powered (MBP) ดังแสดงในรูปที่ 3

 

 

 

 

 

รูปที่ 3 การสื่อสารแบบดิจิตอลด้วย Manchester-encoded

 

ระบบชั้นกายภาพในลักษณะนี้จะทำงานเป็นเชิงเส้นและในรูปแบบอนุกรม โดยไม่มีชั้นกายภาพสำรองในระบบ

 

ปัญหาความน่าเชื่อถือได้ของข้อมูลบนเครือข่ายมีความวิตกกังวลเพิ่มมากกว่าการรักษาความปลอดภัยของการสื่อสาร บางครั้งดำเนินการโดยการเพิ่มเติมอุปกรณ์เข้าไป ดังเช่นเพิ่มแหล่งจ่ายพลังงานและระบบเชื่อมต่อเครือข่ายเป็น 2 ชุด ในระบบ Foundation FieldBus โดยทั่วไปจะพบเห็นการสำรองชุดเชื่อมต่อ H1 Segment และแหล่งจ่ายพลังงานถูกแบ่งเป็น 2 ส่วน ในระบบ ProfiBus-PA สิ่งที่ใช้เชื่อมต่อกับ Segment รวมเข้ากับการแปลงข้อมูล DP/PA พร้อมกับการปรับสภาวะพลังงาน (ทำการกรองเพื่อป้องกันไม่ให้ สัญญาณคลื่นดิจิตอลความถี่สูง สูญหายไปในแหล่งจ่ายพลังงานกระแสตรง)

และดังนั้นการสื่อสารสำรองมีความยากในการปรับใช้ แม้แต่กับการเพิ่มชิ้นส่วนเป็น 2 เท่าเหล่านี้ ส่วนประกอบทั้งหมดของ Segment ก็ยังคงถูกต่ออยู่บนสายคู่ตีเกลียวเดียวกัน ดังนั้นจึงมีผู้จัดจำหน่ายและผู้ใช้บางรายจะจำกัดจำนวนอุปกรณ์ในแต่ละ Segment เพื่อผลลดกระทบของความผิดปกติของ Segment

 

การควบคุมในบริเวณใช้งาน (Control in the Field) 

หนึ่งในคุณสมบัติเด่นภายใต้การใช้งานระบบควบคุมแบบ FieldBus เป็นเรื่องความสามารถในการดำเนินการควบคุมในบริเวณใช้งานดังแสดงในรูปที่ 4

 

 

รูปที่ 4 การควบคุมในบริเวณใช้งาน

        ซึ่งสามารถใช้ได้กับ Foundation FieldBus ทันทีและจะมีให้เลือกใช้กับเครือข่ายที่มีอยู่ในระบบ ProfiBus (เมื่อ ProfiBus ดูเหมือนว่าปฏิบัติตามการพัฒนาของ FF) การควบคุมในบริเวณใช้งานเป็นสิ่งที่ทำให้การออกแบบระบบควบคุมกลับไปเหมือนกับการควบคุมแบบดั้งเดิม นั่นคือเป็นการกระจายการควบคุมอย่างแท้จริง ในเมื่อการประมวลผลแบบ PID สามารถที่จะทำได้สองตำแหน่งทั้งในอุปกรณ์การวัดหรือภายในอุปกรณ์สุดท้าย สำหรับระบบ DCS (Distributed Control System) ถูกใช้เป็นตัวควบคุมหลักสำหรับดำเนินการต่าง ๆ ดังนี้

* ติดตามค่าตัวแปรกระบวนการผลิต
* Trending
* สัญญาณเตือน
* การใช้กลยุทธ์ของการควบคุมที่เหมาะสมเพื่อให้เปลี่ยนแปลงตรงความต้องการทางธุรกิจ  ระบบการควบคุมแบบ Fieldbus จัดเตรียมเทคโนโลยีการสื่อสารเพื่อส่งค่าที่วัดได้ไปยังฟังก์ชันการควบคุม (ซอฟต์แวร์ภายในเครื่อง) ฟังก์ชัน PID อาจจะต้องมีการปรับปรุงความเหมาะสมต่าง ๆ ทั้งโดยการกำหนดซอฟต์แวร์ในอุปกรณ์หรือดาวน์โหลดซอฟต์แวร์ (ถ้าสนับสนุนอุปกรณ์ฟังก์ชันตัวอย่าง)

การควบคุมในบริเวณใช้งานจะช่วยลดอัตราในการสื่อสารภายใน Segment ลงมาได้ทันที และด้วยเหตุนี้จึงทำให้ช่วยลดเวลาโดยรวมของ Macro-Cycle ตัวอย่างเช่น การควบคุม FieldBus แบบดั้งเดิม (Conventional) จะทำการส่งค่าที่วัดได้ (AI) จากเครื่องวัด ไปยังส่วนควบคุมของ H1 Segment ที่ดำเนินการเป็นฟังก์ชัน PID และทำการส่งคำสั่งเอาต์พุต (AO) ไปยังอุปกรณ์สุดท้าย จากนั้นอุปกรณ์สุดท้ายก็จะส่งผลการยืนยันกลับไปที่ตัวควบคุม

จะเห็นได้ว่ามีความต้องการ 3 การเชื่อมโยงจากภายนอก โดยตรงกันข้ามถ้าการประมวลผลของฟังก์ชัน PID และ AO เกิดขึ้นภายในอุปกรณ์สุดท้าย จะต้องการเพียง 1 การเชื่อมโยงจากภายนอกที่วัดค่า (AI) จากอุปกรณ์การวัด รูปที่ 5 แสดงการเชื่อมโยงภายนอกที่ต้องการขึ้นอยู่กับ ตำแหน่งของฟังก์ชัน PID

 

 

 

รูปที่ 5 จำนวนการเชื่อมโยงระหว่างอุปกรณ์

การลดการสื่อสารใด ๆ ใน H1 Segment จะอนุญาตให้สามารถเพิ่มเติมอุปกรณ์ใน H1 Segment ได้มากยิ่งขึ้น โดยส่งผลกระทบทำให้ค่าใช้จ่ายในการจัดเตรียมอุปกรณ์ลดลง เนื่องจากเหตุผลต่าง ๆ ดังนี้

* ใช้สายไฟน้อยลง
* ใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้าน้อยลง
* ใช้แผ่นวงจรเชื่อมต่อ H1 Segment น้อยลง

การแก้ปัญหาการสำรองในระบบการควบคุมแบบ FieldBus (Redundant FieldBus Wiring Solutions) 

ปัจจุบัน FieldBus Segment อาจได้รับการป้องกันความผิดปกติในการทำงาน โดยการเพิ่มเติมสิ่งต่าง ๆ ดังนี้
* แหล่งจ่ายพลังงานสำรอง
* ส่วนเชื่อมต่อ Segment สำรอง
* ความสามารถในฟังก์ชันการส่งผ่านของ Link Active Scheduler (FF)/Bus Master Controller (PA) เพื่อทำการเลือกอุปกรณ์ 

การป้องความผิดปกติในการทำงานแสดงดังรูปที่ 6 ถ้าสายไฟของ H1 Segment ขาดออกจากกันจะทำลายอำนาจการสื่อสารและแหล่งจ่ายพลังงานไปยังอุปกรณ์

 

 

รูปที่ 6 การเพิ่มอุปกรณ์เพื่อป้องกันความผิดพลาดในการทำงาน

ทางแก้ไขทำได้โดยทำให้ Fieldbus Segment มีรูปแบบเป็นรูปวงแหวน หลังจากนั้นการสื่อสารทั้งหมดของการควบคุมแบบ FieldBus จะเป็นสัญญาณ Token-Passing และวงแหวนจะทำให้ดูเหมือนทำงานในการใช้งานระบบ Ethernet อย่างไรก็ตามการเชื่อมต่อแบบวงแหวนจะทำให้เกิดความผิดพลาดด้วยสองเหตุผลดังนี้

(1) ความแตกต่างระยะเวลาระหว่างเส้นทางยาวและเส้นทางระยะสั้นนำไปสู่ความเสียหายของข้อมูล 
              (2) ตำแหน่งและหน้าที่ของตัว Terminator

   การแก้ปัญหาด้วยวิธีการอื่น ๆ อาจทำได้โดยการติดตั้งแหล่งจ่ายพลังงาน FieldBus ในบริเวณใช้งาน และจ่ายพลังงานจากระยะไกลดังแสดงในรูปที่ 7 ลักษณะนี้จะทำงานในแง่ที่อุปกรณ์ในบริเวณใช้งานจะถูกจ่ายพลังงานเมื่อสายไฟด้านหน้าขาดออก แต่จะไม่มีเส้นทางการสื่อสาร กลับไปที่ DCS ตำแหน่งที่แน่นอนของสายไฟที่ขาดภายใน H1 Segment ถูกค้นหาถ้ามีการควบคุมเชื่อมต่อกับการวัดค่าและมีความต่อเนื่อง หรือหากการควบคุมถูกบังคับให้เป็นสถานะ Fail Safe ซึ่งอาจได้รับการออกแบบมาตั้งแต่ตอนเริ่มต้น วิธีการใช้งานกันค่อนข้างกว้างมีอยู่หลากหลายวิธีดังนี้

* ใช้ค่าการวัดที่ดีล่าสุด
* คงค่าตำแหน่งสุดท้าย
* ย้ายตำแหน่งไปเปิดหรือปิด
* กำหนดค่าที่ได้ตั้งไว้ล่วงหน้า

แต่การดำเนินการดังกล่าวข้างต้นยังคงเป็นสถานะ Failsafe และไม่ใช่เป็นการควบคุมที่ทำงานอยู่ นอกจากนี้ค่าใช้จ่ายของการจัดทำแหล่งจ่ายพลังงานของ FieldBus ในบริเวณใช้งาน (ต่อหนึ่ง Segment) ยังจะเป็นข้อโต้แย้งเป็นส่วนใหญ่ในการจัดเตรียมระบบการควบคุมแบบ FieldBus เว้นแต่ว่ามีการกำหนดและคาดคะเนผลประโยชน์แน่นอนที่ได้รับจากการดำเนินงานของโรงงาน

 

 

รูปที่ 7 การเพิ่มแหล่งจ่ายพลังงานที่บริเวณใช้งาน

Automatic Segment Termination 

การปฏิบัติและแก้ปัญหาใหม่สำหรับสายไฟสำรองในการควบคุมแบบ FieldBus เป็นการทำให้ H1 Segment มีรูปร่างเป็นรูปตัวยู ซึ่งแต่ละจุดสิ้นสุดของ H1 Segment เป็นจุดต่อปกติและเชื่อมต่อกับ (ไม่ติดตั้งในบริเวณใช้งาน) ส่วนเชื่อมต่อของ H1 Segment แต่ละจุดสิ้นสุดจะถูกจ่ายพลังงานจากแหล่งจ่ายพลังงานที่ติดตั้งอยู่ แต่เนื่องจากจุดสิ้นสุดทั้งสองอยู่ภายในระบบตู้ Marshalling ซึ่งเป็นเรื่องที่จะทำได้ง่าย รูปแบบดังกล่าวจะแสดงในรูปที่ 8 หมายเหตุที่จุดต่ออุปกรณ์จะไม่มีตัว Terminator 

สำหรับการกำหนดในรูปแบบนี้ จะทำให้ได้รายละเอียดเกือบทั้งหมดจะตรงกับความต้องการที่จำเป็นสำหรับการแก้ปัญหาการสำรองของ H1 Segment แหล่งจ่ายไฟเพิ่มเป็น 2 ชุด, ชุดเชื่อมต่อ H1 เพิ่มเป็น 2 ชุด และการติดตั้งสายไฟเพิ่มเป็น 2 เส้น อย่างไรก็ตามในกรณีที่มีการขาดของสายไฟในด้านใดด้านหนึ่ง ตัว Terminator จะถูกแสดงให้เห็นใน Segment ที่เหลืออยู่และอุปกรณ์สื่อสารสามารถดำเนินการตามปกติดังแสดงในรูปที่ 9

 

 

 

รูปที่ 8 H1 Segment รูปร่างตัวยู

 

รูปที่ 9 H1 Segment รูปร่างตัวยูเมื่อสายไฟขาด

หัวข้อในการพัฒนาเพื่อให้มีการสำรองสำหรับการควบคุมแบบ Fieldbus ในรูปแบบตัวยูจะเป็นอุปกรณ์เชื่อมต่ออัตโนมัติที่พร้อมให้ใช้งาน ในการทำงานปกติอุปกรณ์ในการควบคุมแบบ FieldBus จะถูกเชื่อมต่อกับ H1 Segment และมีการเชื่อมต่อกับ H1 Cards ทั้งสองด้าน       

 

 

 

รูปที่ 11 กราฟคุณลักษณะแหล่งจ่ายไฟแบบ FISCO ชนิด "ib"

                          การเพิ่มเติมในลักษณะนี้ช่วยให้แหล่งจ่ายพลังงานจ่ายกระแสได้มากขึ้นในการใช้งานกับการควบคุมในระบบ FieldBus และแหล่งจ่ายพลังงาน FISCO ทั่วไปจะจ่ายกระแสได้ประมาณ 115 mA สำหรับก๊าซกลุ่ม IIC และ 250 mA สำหรับก๊าซกลุ่ม IIB ข้อเสียเป็นค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นของแหล่งจ่ายพลังงานเพราะการออกแบบมีความซับซ้อนเพิ่มขึ้นอย่างมากและเครือข่ายอิเล็กทรอนิกส์จำกัดกระแสมีผลกระทบต่อเวลาระหว่างความผิดพลาด (Mean-Time-To-Failure)      

                         ค่า MTTF โดยรวมจะลดลงมากเมื่อเทียบกับ Barrier แบบเดิม องค์ประกอบแบบขดลวดเดียวจะถูกแทนที่ด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งไม่ถือว่ามีข้อผิดพลาดสำหรับวัตถุประสงค์ I.S. และเพื่อให้มีการจัดเตรียมเป็น 2 เท่าหรือ 3 เท่า (Triplicated)

สายไฟสำรอง FieldBus ในพื้นที่อันตรายที่มีผลกระทบกับระบบ I.S. 

                           รูปแบบที่แสดงในรูปที่ 2 มีแหล่งจ่ายพลังงาน 2 ชุด ที่แต่ละจุดสิ้นสุดของ H1 Segment ในรูปแบบตัวยู หากแหล่งพลังงานเหล่านี้เป็นแบบ Intrinsically Safe ผลการประเมินความปลอดภัยมีแนวโน้มที่จะเป็นอันตราย เมื่อสายไฟเกิดปัญหาที่ตำแหน่งกึ่งกลาง จะทำให้เหมือนกับมีการเชื่อมต่อ I.S. สองส่วนแยกกันจ่ายพลังงานให้อุปกรณ์เดียวกัน กระแสจากความผิดปกติและแรงดันไฟฟ้าจะเป็นสองเท่า

                         ดังนั้นถ้าต้องการเพื่อให้บรรลุข้อกำหนดในการเชื่อมต่อใดในก๊าซกลุ่ม (IIB หรือ IIC) ต้องมีการออกแบบชุดเชื่อมต่อ FieldBus ใหม่เพื่อให้มีประสิทธิภาพเพียงครึ่งเดียว ดังนั้นปัญหาจะเป็นว่า ไม่สามารถรับประกันการทำงานของ Segment ที่โหลดสูงสุด, เมื่อตำแหน่งสายไฟขาดอาจจะอยู่ใกล้กับ Marshalling Cabinets มากและด้วยเหตุนี้ Segment ที่เหลืออยู่ทั้งหมด จะถูกขับเคลื่อนโดยชุดเชื่อมต่อเดียว การหลีกเลี่ยงการเกิดแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจากความผิดปกติสามารถทำได้โดย Grounding ด้านหนึ่งของแต่ละชุดเชื่อมต่อที่แยกส่วน

 

เอกสารอ้างอิง

(1) da Silva Neto, E.F. and Berrie, P. "Who’s afraid of Control in the Field", Foundation Fieldbus General                       Assembly, Singapore, (2003)
(2) Mike O’Neill,"A Truly Redundant Wiring Solution for Foundation FieldBus Segments", Foundation FieldBus End Users Council Australia Inc.
(3) ทวิช ชูเมือง, "Industrial Instrumentation Engineering and Design Part I: Control system and Basic           Information, Chapter 9 FieldBus Control Systems," บริษัท ดวงกมลสมัย จำกัด, 2549.