ในปัจจุบัน ถ้าพูดถึงเรื่องของ Industrial 4.0 คงไม่มีใครที่ไม่รู้จัก และอย่างที่เราทราบกันอยู่แล้วว่า Industrial 4.0 คือ การผลิตด้วยการนำเครือข่ายอินเทอร์เน็ตเข้ามาการเชื่อมโยงข้อมูลการผลิตระหว่างเครื่องจักรอย่างมีประสิทธิภาพ เป็นยุคใหม่ของการรวมพลังระหว่างเทคโนโลยีดิจิทัลควบคุมเครื่องจักรให้เครื่องจักรสื่อสารข้อมูลกันเอง ถือได้ว่าเป็นอุตสาหกรรมแห่งอนาคต
การทำระบบ Networking ในโรงงานที่มีเครื่องจักรอยู่หลายๆ ตัว จำเป็นต้องทำการ Monitoring การทำงานของเครื่องจักรเพื่อสังเกตการทำงาน เนื่องจากประสิทธิภาพของเครื่องจักรนั้นถือว่าเป็นปัจจัยหลักในการวัดประสิทธิภาพของโรงงาน ทั้งนี้เพื่อการส่งข้อมูลของเครื่องจักรไปยังคลาวด์ได้ถือเป็นก้าวแรกของโรงงานอุตสาหกรรมในยุค 4.0
สำหรับการทำ Monitoring นั้นเพื่อเก็บรวบรวมข้อมูลและเฝ้าติดตามเครื่องจักรแต่ละชุด ซึ่งสามารถรวบรวมสถานะของเครื่องจักรที่สำคัญภายในโรงงานได้อย่างรวดเร็วและมีข้อมูลที่ครบถ้วน เช่น สถิติการใช้งานของเครื่องจักร สถานะการทำงาน และอัตราการขัดข้องในการทำงานของเครื่องจักร อีกทั้งยังช่วยให้เครื่องจักรต่างๆ สามารถสื่อสารถึงกันและกันและสื่อสารกับระบบบริหารจัดการได้ ทำให้ไม่เกิดปัญหาการกระจัดกระจายของข้อมูล
ทั้งนี้เครื่องจักรหรือคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ในโรงอุตสาหรรมส่วนใหญ่แล้วจะส่งข้อมูลเป็นแบบ Serial ที่มีทั้งแบบ RS232/422/485 ซึ่งไม่สามารถส่งไปยังระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตได้เลย จะต้องมีการแปลงสัญญาณให้อยูในโครงข่ายเดียวกันก่อน อุปกรณ์ที่จะทำการแปลงสัญญาณนั้นเราจะเรียกว่า Media Converter ชนิด Serial to Ethernet หรือบางงครั้งก็จะเรียก Serial to LAN ก็ได้
ในบทความนี้จะเป็นการพาให้คุณรู้จักกับอุปกรณ์แปลงสัญญาณ Serial RS232/422/485 เป็น Ethernet ให้รู้กันก่อนว่าอุปกรณ์ตัวนี้คืออะไร และมีหน้าที่อย่างไร รวมถึงมีการทำงานอย่างไร เพื่อให้เป็นแนวทางสำหรับผู้ที่สนใจก่อนที่จะไปเลือกซื้อ หรือผู้ที่กำลังมองหาอุปกรณ์แปลงสัญญาณ Serial to Ethernet มาใช้งาน
การแปลงสัญญาณ Serial RS232/422/485 เป็น Ethernet คืออะไร
Serial to Ethernet converter เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกขนาดเล็กที่ทำหน้าที่แปลงจากสัญญาณในรูปแบบของ Ethernet IP/TCP packets ไปเป็นได้ทั้ง RS232, RS485 หรือ RS422 ซึ่งเป็นสัญญาณแบบอนุกรม (Serial data signals) และสามารถแปลงกลับได้เช่นกัน นอกจากนี้ บางครั้งยังเรียกอีกว่า Serial device server และมีหลากหลายรูปทรงและขนาดให้เลือกใช้งาน
สำหรับอุปกรณ์ Serial to Ethernet converter นั้นมีการใช้งานที่หลากหลาย ดังนั้นจึงต้องมีรุ่นที่เหมาะกับการใช้งานเพื่อให้เกิดความคุ้มค่าในการเลือกใช้งาน
- รุ่นทั่วไป
รุ่นทั่วไปเป็นรุ่นที่เหมาะกับการนำใปใช้งานในสภาแวดล้อมที่ไม่เลวร้ายมาก เช่นใช้ในอาคารทั่วไป ที่อุณหภูมิไม่สูงมากหนักอยู่ในช่วง 0 – 55 องศา และไม่ค่อยมีสัญญาณรบกวนมากหนัก ซึ่งราคาก็จะไม่ค่อยแพงมาก - รุ่น Industrial Grade
รุ่น Industrial Grade เป็นรุ่นที่เหมาะกับการนำไปใช้งานอุตสาหกรรม เนื่องจากสภาแวดล้อมในโรงงานอุตสาหกรรมค่อนข้างเลวร้าย ไม่ว่าจะเป็นอุณหภูมิที่สูงและมีสัญญาณรบกวน ดังนั้นอุปกรณ์ที่ใช้จะต้องรองรับการทำงานในช่วงอุณหภูมิสูงๆได้และสามารถระบายความร้อนได้ดี อีกทั้งยังมีความเสถียรภาพในการส่งข้อมูลสูงอีกด้วย - รุ่นไร้สาย Wireless และ Zigbee
รุ่นนี้มีการทำงานเหมือนกันรุ่นอื่นๆ แต่พิเศษตรงที่ไม่ต้องต่อสาย สามารถติดตั้งได้ทุกที่ เพราะเป็นแบบไร้สาย แต่อาจมีปัญหาในเรื่องของสัญญาณเบา สัญญาณรบกวน หากตั้งไว้ไกลจนเกินไป
Serial to Ethernet Converter ใช้สำหรับอะไร
โดยส่วนใหญ่ Serial to Ethernet Converter จะใช้สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ RS232, RS485 หรือ RS422 แบบอนุกรม เช่น เครื่องพิมพ์แบบอนุกรม (Serial) เครื่องสแกนบาร์โค้ด GPS เซ็นเซอร์หรืออุปกรณ์เพื่อการอุปโภคบริโภคหรืออุปกรณ์อุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่มีอินเทอร์เฟซแบบอนุกรมไปยังคอมพิวเตอร์ผ่านเครือข่าย LAN
ข้อดีการสื่อสารแบบนี้คือ จะสามารถควบคุม ตรวจสอบและสื่อสารกับอุปกรณ์แบบอนุกรมของคุณจากระยะไกลได้จากคอมพิวเตอร์ส่วนกลาง ไม่จำเป็นต้องเดินไปที่อีกด้านของโรงงาน เพื่อตรวจสอบอุปกรณ์แบบอนุกรมให้เสียเวลา ทำให้การทำงานรวดเร็วขึ้น
Serial to Ethernet Converter มีการทำงานอย่างไร
วงจรภายในตัวแปลงสามารถแปลง Ethernet IP / TCP เป็นข้อมูลอนุกรม และแปลงข้อมูล Serial เป็น Ethernet IP / TCP ได้ ดังนั้นจึงทำงานได้ทั้งสองทิศทาง
แต่ก่อนที่จะเริ่มใช้เครื่องแปลงสัญญาณจำเป็นต้องติดตั้งซอฟต์แวร์ไดรเวอร์ในคอมพิวเตอร์เสียก่อน ซอฟต์แวร์ไดรเวอร์นี้เรียกว่า Virtual COM ซอฟต์แวร์นี้จะสร้างพอร์ต COM เสมือนในตัวจัดการอุปกรณ์ของคอมพิวเตอร์ เมื่อมีทำการแปลงข้อมูลที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ซอฟต์แวร์ Virtual COM นี้จะมาพร้อมกับตัวแปลง Converter
Serial to Ethernet Converter ต่อเครื่องจักรเข้ากับระบบ Ethernet ในโรงงานได้อย่างไร
สำหรับการเชื่อมต่อเครื่องจักรเข้ากับระบบ Ethernet นั้นก่อนอื่นต้องทำการตรวจสอบก่อนว่าเครื่องจักรที่มีนั้นพร้อมที่จะทำการเชื่อมต่อมากแค่ไหนซื่งสามารถแบ่งประเภทของเครื่องจักรได้ 3 ประเภทดังนี้
- เครื่องจักรที่ไม่มีเซ็นเซอร์
ในกรณีนี้จะเป็นเครื่องจักรรุ่นเก่าๆ ที่ยังไม่มีพอร์ทสื่อสารใดๆ ซึ่งอย่างแรกที่ต้องทำนั้นคือการติดเซ็นเซอร์ ที่สามารถบอบสถานะการทำงานของเครื่องจักร เช่น เอ็นคอร์เดอร์ (Encoder) เพื่อวัดความเร็วรอบของมอเตอร์, เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ (Temperature Sensor) และเซ็นเซอร์ตรวจจับโลหะ (Proximity Sensor) เป็นต้น เมื่อติดเซ็นเซอร์เรียบร้อยแล้วหลังจากนั้นเอาสัญญาณเอาท์พุตของเซ็นเซอร์ไปเข้ากับอุปกรณ์หนึ่ง จากนั้นอุปกรณ์นี้จะทำหน้าที่แปลงสัญญาณจาก I/O เป็นสัญญาณสือสารแบบ Ethernet ทั้งแบบ LAN และ Wireless - เครื่องจักรที่มีพอร์ทสื่อสารเป็นแบบ Serial
สำหรับเครื่องจักรที่มีพอร์ทสือสารเป็นแบบ Serial (RS 232/422/485) อยู่แล้ว ซึ่งในกรณีนี้ต้องทำการแปลงสัญญาณ Serial to Ethernet ได้เลย โดยการใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า Serial to Ethernet Converter - เครื่องจักรที่มีพอร์ทสื่อสาร Ethernet
เครื่องจักรที่มีพอร์ทสือสารเป็นแบบ Ethernet อยู่แล้ว ในกรณีนี้สามารถทำการเชื่อมต่อเข้ากับระบบ Ethernet ได้เลย
แปลงสัญญาณ Serial RS232/422/485 ให้เป็น Ethernet อย่างไร?
อุปกรณ์ที่จะทำการแปลงสัญญาณนั้นเราจะเรียกว่า Media Converter ชนิด Serial to Ethernet หรือบางงครั้งก็จะเรียก Serial to LAN ทั้งนี้ Converter หลักๆที่ใช้ในอุตสาหกรรมจะมีความแตกต่างอยู่ 2 แบบ ดังนี้ Serial to Ethernet และ Serial to Ethernet Modbus
ความแตกต่างระหว่าง Serial to Ethernet กับ Serial to Ethernet Modbus
การแปลงสัญญาณ Serial to Ethernet Modbus เป็นการแปลงสัญญาณที่ใช้กับอุปกรณ์ที่รองรับการส่งข้อมูลแบบ Modbus Protocal ซึ่ง Serial Interface Protocal จะเป็น Modbus RTU/ASCII serial RS232/422/485
ในส่วนของ Ethernet Interface Protocal จะเป็น Modbus TCP/IP หากใช้ Serial to Ethernet แบบธรรมดาหรือไม่รองรับ Modbus Protocal ก็จะไม่สามารถสือสารกันได้
การเลือกอุปกรณ์การแปลงสัญญาณ Serial RS232/422/485 เป็น Ethernet
- ประเภทของพอร์ท Ethernet
สำหรับพอร์ท Ethernet นั้นโดยทั้วไปชนิดของพอร์ทจะเป็น RJ45 ส่วนรูปแบบสัญญาณจะมี 2 ประเภทให้เลือกใช้งานซึ่งแต่ละประเภทนั้นใช้งานแตกต่างกันดังนี้
สัญญาณ Ethernet ทั่วไป เป็นสัญญาณธรรมดา ซึ่งอุปกรณ์ชนิดนี้ไม่สามารถใช้งานกับระบบที่สือสารแบบ Protacol
สัญญาณ Ethernet ที่รองรับ Modbus Protocal เป็นสัญญาณที่สามารถใช้งานกับระบบที่สือสารแบบ Protacol ได้ - ประเภทของพอร์ท Serial
สำหรับพอร์ทของ Serial นั้น จะมีให้เลือกพอร์ทเดียวกับ 3 แบบการใช้งานได้แก่ RS 232, RS422/485 และ RS 232/422/485 ส่วนชนิดการต่อของพอร์ทนั้นมีทั้งที่เป็นแบบ Terminal และ Connector นอกจากนี้รูปแบบสัญญาณจะมี 2 ประเภทให้เลือกใช้งานซึ่งแต่ละประเภทนั้นใช้งานแตกต่างกันดังนี้
สัญญาณ Serial ทั่วไป เป็นสัญญาณไฟฟ้าธรรมดา ซึ่งอุปกรณ์ชนิดนี้ไม่สามารถใช้งานกับระบบที่สือสารแบบ Protacol
สัญญาณ Serial ที่รองรับ Modbus Protocal เป็นสัญญาณที่สามารถใช้งานกับระบบที่สือสารแบบ Protacol ได้ - โครงสร้างของอุปกรณ์
โครงสร้างของอุปกรณ์นั้นวัสดุควรเป็นโลหะ เนื่องจากมีความคงทนและแข็งแรง ทำให้เหมาะกับการนำไปใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรม - การทนอุณหภูมิของอุปกรณ์ขณะใช้งาน
เนื่องจากอุปกรณ์ที่ใช้นั้นจะใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมและมีการเปิดใช้งานตลอดเวลา ซึ่งในตู้คอนโทรลหรือตู้ไฟฟ้านั้นจะมีอุณหภูมิค่อนข้างสูง ดังนั้นอุปกรณ์ที่ใช้ควรทนอุณหภูมิได้สูงหรือมากกว่าหรือเท่ากับ 55 องศา หากอุปกรณ์ที่ไม่สามารถทนอุณหภูมิสูงๆได้นั้นจะมีปัญหาในการส่งข้อมูล เช่นการขาดหายของข้อมูลหรือเครื่องเกิดอาการแฮ็งเป็นต้น - การระบายความร้อน
อุปกรณ์ที่ใช้ควรมีการระบายความร้อนในตัวหรือระบายความร้อนโดย Heat sink ซึ่งจะเรียกการระบายความร้อนแบบนี้ว่า Fanless จะดีกว่าการระบายความร้อนที่ใช้พัดลมเนื่องจากการใช้พัดลมนั้นทำให้เกิดการฟุ่งกระจายของฝุ่น - แหล่งจ่ายไฟเลี้ยง
แหล่งจ่ายโดยทั่วไปของอุปกรณ์นี้จะเป็นไฟกระแสตรง (DC) มีทั้ง 9 – 30VDC และ 12 – 48VDC ให้เลือกใช้งาน
ประโยชน์อุปกรณ์การแปลงสัญญาณ Serial RS232/422/485 เป็น Ethernet
ประโยชน์ของอุปกรณ์แปลงสัญญาณแบบอนุกรมให้เป็นสัญญาณเครือข่าย ในการนำมาประยุกต์ใช้งาน เช่น การใช้มิเตอร์วัดและวิเคราะห์ค่าพลังงานต่าง ๆ ทางไฟฟ้า ติดตั้งหน้าตู้คอนโทรล และนำผลที่ได้จากการวัดมาเข้า Software Primus Soft Pro เพื่อวิเคราะห์ค่าพลังงานที่ห้องควบคุม ดังนี้
- ช่วยลดเวลาของผู้ปฏิบัติงานในการเดินไปดูมิเตอร์ที่หน้าตู้คอนโทรลเพื่อเก็บข้อมูล
- สามารถนำข้อมูลมาใช้ในการวางแผนการผลิตได้
- สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ในระบบเครือข่ายได้หลาย ๆ ตัว
- ลดขั้นตอนการปฏิบัติงาน
- สามารถส่งสัญญาณได้ไกล
- ประหยัดงบประมาณในการเดินสาย
จะเห็นได้ว่าอุปกรณ์ที่ทำหน้าแปลงสัญญาณจากพอร์ท Serial RS232/422/485 ให้สามารถเชื่อมต่อเข้ากับระบบ Ethernet (RS232/422/485 to Ethernet Converter) ได้นั้น มีประโยชน์มากมายนอกจากจะสามารถเชื่อมโยงอุปกรณ์ให้เป็น Solution เพื่อให้ง่ายต่อการควบคุมและวางแผนได้แล้วนั้น ยังสามารถนำมาประยุกต์ใช้งานกับเครื่องจักรตามประเภทต่างๆด้อีกด้วย
หากท่านต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์ Media Converter ชนิดต่างๆ ที่สามารถแปลงสัญญาณ Serial RS232/422/485 เป็น Ethernet ได้ คุณสามารถติดต่อขอรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ บริษัท โฟคอมม์ (ประเทศไทย) จำกัด
โทร : 02-973-1966
Admin : 063-239-3569
E-mail : info@focomm-cabling.com