รายงาน

เรื่อง Common Industrial Protocol (CIP)

นายพงศ์ศิริ ลิ้มอวยชัย 56010790

นายพลกฤต มังคลาด 56010819

นายภัทรพล จงดีเลิศ 56010882

นายเพชร พชร เจริญเวช 56010891

นางสาวศศธร เลี้ยงสุพงศ์ 56011193

รายงานนี้เป็นส่วนหนึ่งของวิชา Industrial data communication and networks รหัสวิชา 01066721 สาขาวชิาวิศวกรรมการวัดคุม

คณะวิศวกรรมศาสตร ์สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

ปีการศึกษา 2559

ค ำน ำ

รายงานเรื่องโปรโตคอลอุตสาหกรรมทั่วไปนี้ เป็นส่วนหนึ่งของวิชาการสื่อสารข้อมูลและเครือข่าย (Data Communication and Network) ส าหรับนักศึกษาชั้นปีที่ 4 เนื่องจากการศึกษาในสาขาวิศวกรรมการวัดคุมจะเกี่ยวข้องการวัดค่าตัวแปรต่างๆ ด้วยอุปกรณ์วัดที่ใช้วัดและควบคุมกระบวนการอุตสาหกรรม จะเห็นได้ว่าโปรโตคอลมีความส าคัญมากในการสื่อสารบนเครือข่ายส าหรับกระบวนการถ่ายโอนข้อมูลจากแหล่งก าเนิดผ่านสื่อกลางไปยังจุดหมายปลายทางที่ต้องการ โดยกลุ่มของข้าพเจ้าจัดท ารายงานฉบับนี้ขึ้นมา เพื่ออธิบายเกี่ยวกับความหมาย ความส าคัญและความแตกต่างของโปรโตคอลอุตสาหกรรมทั่วไปแต่ละชนิดทั้ง Device Net, Control Net และ Ethernet รวมถึงหลักการท างานและการน าไปใช้งานในระบบอุตสาหกรรมต่างๆ

คณะผู้จัดท าต้องขอขอบคุณอาจารย์นรินทร์ ธรรมารักษ์วัฒนา อาจารย์ผู้สอน คณะผู้จัดท าหวังเป็นอย่างยิ่งว่าผู้อ่านจะได้รับความรู้และเป็นประโยชน์ต่อการเรียนรู้และการท างานส าหรับผู้อ่านทุกท่าน รายงานนี้อาจมีข้อผิดพลาด ก็ขออภัยมา ณ โอกาสนี้ด้วย

คณะผู้จัดท า

I

สารบญั

หน้า

บทที่ 1 ทฤษฎี

1.1 บทน ำ 1

1.2 ประวัติควำมเป็นมำ 1

1.3 DeviceNet Network 3

1.3.1 กำรใช้งำนอุปกรณ์ที่เป็น DeviceNET 3

1.3.2 กำรออกแบบ DeviceNet Network 4

1.3.3 กำรเช่ือมต่อแบบบัส 5

1.4 ControlNET Network 6

1.4.1 Network Update Time (NUT) 7

1.4.2 ระบบ Coax Media Cable 8

1.4.3 ชนิดของสำยที่ใช้ในกำรเชื่อมต่อ 9

1.5 Ethernet/IP Network 10

1.5.1 ประเภทของ EtherNet/IP 11

1.5.2 IP Address 12

1.5.3 อุปกรณ์ในระบบ EtherNet/IP Network 13

1.5.4 โครงสรำ้ง Ethernet/IP Network 17

1.6 CompoNet 19

1.7 ประโยชน์ของ Common Industrial Protocol (CIP) 19

II

บทที่ 2 ตัวอย่าง

2.1 ตัวอย่ำงกำรออกแบบกำรติดต้ังอุปกรณ์ DeviceNET 21

2.1.1 ระยะ Trunk line และ Drop line 21

2.1.2 Power supply 23

2.2 ตัวอย่ำงกำรน ำไปใช้งำนของเครือข่ำย Ethernet IP 25

2.3 ตัวอย่ำงของ Control Net 26

2.3.1 กำรหำระดับกำรลดทอนของสัญญำณ 26

2.3.2 กำรหำควำมล่ำช้ำในกำรถ่ำยทอด 28

บรรณานุกรม 30

1

บทที่ 1

ทฤษฎี

1.1 บทน ำ

Common Industrial Protocol หรือ CIP คือโปรโตคอลที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม ได้รับการสนับสนุนจาก ODVA (Open Devicenet Vendors Association) โดย CIP ถกูน ามาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอัตโนมัติและถูกใช้ใน DeviceNet, ControlNet, EtherNet/IP และ CompoNet นอกจากนี้ CIP ยังครอบคลมุถึงการรับ–ส่ง ข้อมูลในการผลิตแบบอัตโนมัติอีกด้วย

1.2 ประวัติควำมเป็นมำ

Common Industrial Protocol (CIP) เป็นโปรโตคอลที่พัฒนาขึ้นโดย Rockwell Automation ส าหรับใช้ใน PLC เป็นโปรโตคอลพื้นฐานส าหรับกลุ่มของเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง เป็นเทคโนโลยีแบบเปิดที่มีการก ากับดูแลโดย ODVA ที่ไม่คิดค่าใช้จ่ายแต่อย่างใด โปรโตคอลนี้กลายเป็นหนึ่งในโปรโตคอลที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุดในและมีประโยชน์มากมายส าหรับทั้งผู้ผลิตอุปกรณ์และผู้ใช้ระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรม

ในปี 1994 DeviceNET เป็นเทคโนโลยีแรกใน CIP เป็นการน า CIP ไปใช้งานร่วมกับ CAN ในชั้น Data Link Layer

ในปี 1997 ได้มีการพัฒนา ControlNET เป็นการส่งข้อมูลผ่านสาย Coax หรือ Fiber ด้วยความเร็วสูงและใช้ CTDMA เป็น medium access layer ส าหรับการใช้งานที่มีความต้องการมากขึ้น

ในปี 2000 ODVA และ CI (Controlnet International) ได้มีข้อตกลง JTA ในการพัฒนา EtherNET ขึ้นมา

CIP มีความซับซ้อนมากขึ้นในการด าเนินงาน แต่มีความสามารถที่ส าคญัที่ท าให้ผูใ้ช้สามารถก าหนดข้อมูลที่ต้องการได้และเมื่อใดที่ต้องการใช้ ข้อมูลสามารถแลกเปลี่ยนระหว่างหน่วยต่างๆบนเครือข่าย CIP ได้โดยไม่ค านึงถึงการเชื่อมต่อทางกายภาพ CIP ใช้กลุ่มข้อความ Implicit/Explicit และ Object Application เพื่อจัดกลุ่มข้อมูล ก าหนดค่าอุปกรณ์ รวบรวมข้อมูลและวินิจฉัยปัญหา ท าให้ง่ายต่อการจัดการเพื่อให้ข้อมูลที่จ าเป็นส าหรับการผลิตสามารถแยกจากข้อมูลในส่วนอื่นๆ ได ้

2

รูปที่ 1.1 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างเลเยอร์ของ CIP แสดงในรูปแบบ OSI Model

CIP มีโครงสร้างการสื่อสารแบบครบวงจรทั่วทั้งกระบวนการผลิตถูกใช้ใน DeviceNet, ControlNet, EtherNet/IP และ CompoNet

รูปที ่1.2 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างเลเยอร์ของ DeviceNet, ControlNet, EtherNet/IP

3

1.3 DeviceNet Network

Rockwell พัฒนา DeviceNET ขึ้นมาจาก CAN (Controller Area Network) ที่ใช้กันอยู่ในอุตสาหกรรมอัตโนมัติ ส าหรับใช้ควบคุมอุปกรณ์ต่างๆผ่านเครือข่าย (Network) แทนการใช้สายเชื่อมต่อ (Wiring) กับอุปกรณ์แบบเดิม ซึ่ง DeviceNet ต่อแบบ Multi-Drop ที่ เชื่อมต่อและท าหน้าที่ เป็นเครือข่ายการสื่อสารระหว่าง Industrial Controllers และ I/O Devices ท าให้ต้นทุนต่ าและมีประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับโปรโตคอล RS-485 แบบดั้งเดิม ข้อดีคือช่วยลดเวลาและค่าใช้จ่ายของการเดินสาย การตั้งค่าและการเข้าถึงข้อมูลในตัวอุปกรณ์ท าได้ง่ายและสะดวกขึ้นมาก ข้อดีอีกอย่างหนึ่งก็คือ Rockwell ได้ให้ DeviceNet เป็น Open standard โดยที่ไม่คิดค่าใช้จ่ายแต่อย่างใด จึงท าให้ผู้ผลิตอุปกรณ์ต่างๆ ให้การยอมรับ DeviceNET และผลิตอุปกรณ์ต่างๆมาสนับสนุนการใช้งานอย่างแพร่หลาย

รูปที่ 1.3 แสดง DeviceNET Network ที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์

Controller Area Network (CAN) คือการสื่อสารแบบอนุกรม (Serial) ซี่งรองรับการควบคุมแบบ Real-time ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยมีระบบความปลอดภัยขั้นสูง รองรับการส่งข้อความความผิดปกติของเครื่องจักรและมีการจัดล าดับความส าคัญ ด้วยคุณสมบัตินี้ท าให้สามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของระบบสื่อสารได้

1.3.1 กำรใช้งำนอุปกรณ์ที่เป็น DeviceNET

1. ออกแบบแผนผังสายสัญญาณเชื่อมต่ออุปกรณ์ เพราะในระบบ DeviceNet Network นั้นชนิดและความยาวของสายมีผลกับประสิทธิภาพของระบบ 2. คอนฟิกพารามิเตอร์ของการ์ด Scanner และตัวอุปกรณ์ ผ่านโปรแกรม RSNetworx for DeviceNet 3. เขียนโปรแกรม PLC เพื่อสั่งงานหรือ่านค่าจากอุปกรณ ์

4

1.3.2 กำรออกแบบ DeviceNet Network

เป็นรูปการเชื่อมต่อแบบบัส (Bus Topology) คือมีสายเคเบิลหลักเป็นแกนกลาง เรียกว่า “ทรัคก์ไลน์”(Trunkline) และใช้สายเคเบิลย่อยเชื่อมต่อ ไปยังตัวอุปกรณ์ เรียกว่า“ดล็อบไลน์” (Drop line) โดยมีแท็บ (Tap) เป็นตัวเช่ือมระหว่าง Trunk line กับ Drop line

รูปที่ 1.4 แสดงโครงสร้างของ DeviceNet Network

ปลายทั้งสองด้านของ Trunk line ต้องต่อตัวเทอร์มิเนเตอร์ (Terminator) มีค่าความตา้นทาน 120 โอมห์ 1% 1/4W ระหว่างสายสัญญาณ (สีขาวและน้ าเงิน) เพื่อดูดซับสัญญาณที่เกดิจากการส่งข้อมูลและป้องกนัการสะท้อนของสัญญาณขอ้มูลภายในสายสัญญาณ

สาย Trunk line มีหลายแบบเช่น สายแบน (Flat cable), สายกลมขนาดใหญ่ (Thick cable) และสายกลมขนาดเล็ก (Thin cable) ภายในประกอบด้วยสายทั้งหมด 5 เส้นคือ สายสญัญาณ 1 คู่ (CAN_H สีขาวและ CAN_L น้ าเงิน) , สายไฟ 24 โวลต์ 1 คู ่(V+ สีแดง และV- สีด า) และ สายชีลด์ 1 เสน้

ส่วนสาย Drop line ภายในเหมือนสาย Trunk line แต่จะมีขนาดเล็กกว่าโดยทั่วไปมักใช้สายกลมขนาดเล็ก (Thin cable) มาท าเป็น Drop line

รูปที่ 1.5 แสดงลักษณะของสาย Trunk line

5

ความเร็วในการส่งข้อมูล (Data rate) ขึ้นอยู่กับความยาวของสาย Trunk line และความยาวรวมของสาย Drop line โดยความยาวของ Trunk line คือระยะยาวที่สุดระหว่างอุปกรณ์หรือเทอรม์ิเนเตอร์และความยาวรวมของสาย Drop line คือผลรวมของ Drop line ทุกเส้น ต้องไม่เกิน 156 เมตรและแตล่ะเส้นยาวมากสุดไม่เกิน 6 เมตร จาก Trunk line

1.3.3 กำรเชื่อมต่อแบบบัส (BUS Topology)

เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่างๆ ด้วยสายเคเบิ้ลยาวต่อเนื่อง โดยจะมีคอนเน็กเตอร์เป็นตัวเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เข้ากับสายเคเบิ้ล ในการส่งข้อมูลจะมีคอมพิวเตอร์เพียงตัวเดียวเท่านั้นที่สามารถส่งข้อมูลได้ในช่วงเวลาหนึ่ง การจัดส่งข้อมูลวิธีนี้จะต้องก าหนดวิธีการที่จะไม่ให้ทุกสถานีส่งข้อมูลพร้อมกันเพราะจะท าให้ข้อมูลชนกัน วิธีการที่ใช้อาจแบ่งเวลาหรือให้แต่ละสถานีใช้ความถี่สัญญาณที่แตกต่างกัน การเซตอัปเครื่องเครือข่ายแบบบัสนี้ท าได้ไม่ยากเพราะคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์แต่ละชนิด ถูกเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิ้ลเพียงเส้นเดียวโดยส่วนใหญ่เครือข่ายแบบบัส มักจะใช้ในเครือข่ายขนาดเล็กซึ่งอยู่ในองค์กรที่มีคอมพิวเตอร์ใช้ไม่มากนัก

ข้อดีของการเชื่อมต่อแบบบัส

▪ สามารถติดตั้งได้ง่าย เนื่องจากเป็นโครงสร้างเครือข่ายที่ไม่ซับซ้อน ▪ การเดินสายเพ่ือต่อใช้งาน สามารถท าได้ง่าย ▪ ประหยัดค่าใช้จ่าย กล่าวคือ ใช้สายส่งข้อมลูน้อยกว่า เนื่องจากสามารถเช่ือมต่อกับสายหลักได้ทันท ี▪ ง่ายต่อการเพ่ิมสถานีใหม่เข้าไปในระบบ โดยสถานีนี้สามารถใช้สายส่งข้อมูลที่มีอยูแ่ล้วได ้

ข้อเสียของการเช่ือมต่อแบบบัส

▪ ถ้ามีสายเส้นใดเส้นหนึ่งหลุดไปจากสถานีใดสถานีหนึ่ง ก็จะท าให้ระบบเครือข่ายนี้หยุดการท างานลงทันที ▪ ถ้าระบบเกิดข้อผิดพลาดจะหาข้อผิดพกลาดได้ยาก โดยเฉพาะถ้าเป็นระบบเครือข่ายขนาดใหญ ่

รูปที่ 1.6 แสดงการเช่ือต่อแบบบัส

6

ตำรำงที่ 1.1 แสดงรายละเอียดของ DeviceNet

1.4 ControlNet Network

Allen Bradley พัฒนา ControlNet ขึ้นมาเพื่อใช้ในการสื่อสารระหว่าง PLC หรืออุปกรณ์ที่ต้อง การความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูง ส าหรับ ControlNet นั้นมีความเร็วรับ ส่งข้อมูลอยู่ที่ 5 Mbit/s โดยอาศัยหลัก การของ CTDMA (Concurrent Time Domain Multiple Access) คือ แบ่งเวลาในการอัพเดจข้อมูลเป็นช่วงๆ เรียกว่า NUT ซึงมีคาบเวลาอยู่ระหว่าง 2 ms ถึง 100 ms

รูปที่ 1.7 แสดงภาพรวมของ ControlNet Network

7

1.4.1 Network Update Time (NUT)

เวลาที่สั้นที่สุดซึ่งจะถูกส่งไปยังเครือข่าย ControlNet เป็นอัตราการอัปเดตข้อมูลตามก าหนดเวลาที่เร็วที่สุดในเครือข่ายนั้น ตัวอย่างเช่น เครือข่ายท างานที่ 5 ms NUT ไม่สามารถส่งข้อมูลที่ก าหนดเวลาไว้ในอัตราที่เร็วกว่า 5 ms อย่างไรก็ตามสามารถส่งข้อมูลให้ช้าลงได้ NUT ต่ าสุดที่คุณสามารถระบุได้คือ 2 ms

NUT แบ่งออกเป็นโครงสร้าง 3 ส่วน

CompoNet จะช่วยให้ผู้ผลติส่งข้อมูลด้วยข้อมูล ขนาดเล็ก และมีความรวดเร็ว ซึ่งการส่งดังกล่าวจะเป็น

รูปที่ 1.8 แสดงการแบ่งเวลาในการอัพเดจข้อมูลภายใน NUT

Schedule ใช้รับและส่งข้อมูลซ้ าๆตามช่วงเวลาที่ก าหนด เช่น Remote I/O ผ่าน ControlNet Card (1756-CNB หรือ 1756-CN2) ในการส่งข้อมูลแบบ schedule เราต้องใช้โปรแกรม RSNetWorx for ControlNet เพื่อ schedule connection ทั้งหมดและให้อุปกรณ์ทุกตัวในเน็ตเวิร์คใช้ Bandwidthและ Time configuration เหมือนกัน ในขณะ idle (Program mode) การส่งแบบ schedule นี้ ท าให้แน่ใจได้ว่าข้อมูลถูกส่งออกไปในช่วงเวลาที่ก าหนด

Unschedule เราใช้เพื่อส่งข้อมูลที่ไม่ใช่การส่งซ้ าๆและไม่ขึ้นกับช่วงเวลา แต่ส่งเมื่อต้องการส่งข้อมูล เช่น Message, HMI และ อุปกรณ์ Programming terminal

Guard band เป็นเวลาที่ใช้ในการบ ารุงรักษาเครือข่าย แต่เวลาที่ใช้ในการบ ารุงรักษาเครือข่ายจะสั้น (มิลลิวินาที) เมื่อเทียบกับเวลา Schedule และ Unschedule ของ NUT

8

ตำรำงที่ 1.2 แสดงโครงสร้าง NUT

1.4.2 ระบบ Coax Media Cable

ระบบ Coax Media Cable ของ ControlNET ประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆเช่น Trunk Cable, Drop Cable, Taps (T), Terminating Resistors (TR), Nodes (N), และ Repeaters (R) เพื่อสร้างส่วนเชื่อมโยงและสะพานส าหรับการสื่อสารผ่านเครือข่าย

รูปที่ 1.9 แสดงระบบ Coax Media Cable

ต้องมี Terminating Resistors (TR) ความต้านทาน 75 Ω ติดต้ังที่ปลายแต่ละด้าน ตัวต้านทานจะดูดซับพลังงานไฟฟ้าของสัญญาณที่ปลายสายเพ่ือป้องกันการสะท้อนซึ่งรบกวนสัญญาณที่ก าลังส่งอยู่

ความยาวสูงสุดของ Trunk Line ในแต่ละ Segment เท่ากับ 1000 m การเพิ่มเติม Tap (T) จะลดความยาวสูงสุดของ Segment ได้เท่ากับ 16.3 m และ Tap (T) มีได้สูงสุดเท่ากับ 48 ส าหรับความยาวสาย 250 m

9

รูปที่ 1.10 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความยาว Segment กับ จ านวน Taps

1.4.3 ชนิดของสำยทีใ่ช้ในกำรเชื่อมต่อ ControlNET

ถ้าใช้สาย RG6 coaxial cable สามารถที่จะส่งได้ไกลถึง 1000 เมตร แต่ถ้าใข้สาย Fiber-Optic ระยะการส่งสัญญาณก็ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสายที่ใช่ว่าส่งไกลมากน้อยเพียงใด

ก

รูปที่ 1.11 แสดงตัวอย่างสาย RG6 coaxial cable

10

ตำรำงที่ 1.3 แสดงความสัมพัทธช์นิดของสายที่ใช้กับจ านวน Nodes

ตำรำงที่ 1.4 แสดงรายละเอียดของ ControlNET

1.5 Ethernet/IP Network

เป็นเครือข่ายเชื่อมต่ออุปกรณ์และคอมพิวเตอร์เพื่อรับ-ส่งข้อมูล ที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลาย ถูกสร้างขึ้นมาโดยความร่วมมือระหว่าง XEROX และ Intel ในปี 1973 จากนั้นตั้งแต่ปี 1990 เป็นต้นมา ทาง Rockwell ได้พัฒนา Ethernet Network ขึ้นใหม่ เรียกว่า EtherNet/IP (EtherNet Industrial Protocol) ภายใต้ CIP Protocol (Common Industrial Protocol) เพื่อใช้เป็นเน็ตเวิร์กของระบบควบคุมในอุตสาหกรรม เช่น รับ-ส่งข้อมูลระหว่าง PLC หรือ อุปกรณ์ควบคุมอื่นๆ

11

รูปที่ 1.12 แสดง OSI Model ของ Ethernet/IP

TCP ย่อมาจาก Transmission Control Protocol เป็นวิธีการส่งข้อมูลผ่าน Connection ระหว่างอุปกรณ์ (host) โดยมีการตรวจสอบสถานะและความถูกต้องของเพคเกจข้อมูล ท าให้วิธีนี้มีความน่าเชื่อในการส่งข้อมูลสูง หลังจากส่งข้อมูลเสร็จแล้ว Connection จะถูกยกเลิกใชง้าน

UDP ย่อมาจาก User Datagram Protocol เป็นวิธีการส่งข้อมูลแบบง่ายๆ โดยไม่ใช้ Connection เพคเกจข้อมูลจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ ปลายทางในทันที วิธีนี้มีความน่าเชื่อในการส่งข้อมูลต่ ากว่าแบบ TCP แต่มีประสิทธิภาพและความเร็วในการส่งข้อมูลดีกว่า

1.5.1 ประเภทของ EtherNet/IP

EtherNet/IP สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

1. Explicit message ใช้กับข้อมูลที่ไม่ต้องสนใจเรื่องของเวลา (Time Critical) ข้อมูลจะถูกส่งผ่านTCP/IP แบบ Unscheduled ตามการร้องของ Client/Server เช่น ค าสั่ง MSG

2. Implicit message หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า I/O message เพราะใช้ส าหรับส่งข้อมูลของ I/O ที่ให้ความส าคัญเรื่องเวลาในการรับ-ส่งข้อมูลเป็นอย่างมาก ข้อมูลจะถูกส่งผ่าน UDP/IP แบบ Scheduled ตามช่วงเวลาของค่า RPI ที่ก าหนด เช่น Produce-Consumed Tag หรือ อุปกรณ์ที่ติดต่อกับ Controller ผ่าน Ethernet Module Profile

12

1.5.2 IP address

อุปกรณ์ทุกตัวบน Ethernet Network จะมีหมายเลขระบุตัวตนที่ไม่ซ้ ากัน เรียกว่า “IP address” ซึ่งประกอบไปด้วยหมายเลขทั้งหมด 32 บิต แบ่งออกเป็น 4 กลุ่ม กลุ่มละ 8 บิต แต่ละชุดขั้นด้วยจุด (.)

รูปที่ 1.13 แสดงหมายเลข IP address

เพื่อให้อ่านง่ายขึ้นจึงเปลี่ยนจากเลขฐานสองเป็นเลขฐานสิบแทน ท าให้ค่าตัวเลขในแต่ละกลุ่มมีค่าตั้งแต่ 0 ถึง 255 (8 bits)

รูปที่ 1.14 แสดงหมายเลข IP address ในรูปของเลขฐานสิบ

หมายเลขทั้ง 4 กลุ่มนี้ แบ่งออกได้เป็น 2 ส่วนคือ หมายเลขเครือข่าย (Network) และ หมายเลขอุปกรณ์ (Host) ซึ่งทาง InterNIC ซึ่งเป็นผู้จัดสรร IP ทั่วโลกได้แบ่ง IP ออกเป็น 5 Class ตามหมายเลข Network ดังนี ้

รูปที่ 1.15 แสดงหมายเลขเครือข่าย (Network) และ หมายเลขอุปกรณ์ (Host)

1. Class A หมายเลข IP Address เริ่มตั้งแต่ 1.0.0.0-127.255.255.255 เหมาะสมส าหรับเครือข่ายที่มีขนาดใหญ่ เนื่องจาก Network มีขนาด 7 บิต สามารถรองรับได้ 126 เน็ตเวิร์ค และแต่ละเครือข่ายมี Host ได้ 24 บิต หรือมีอุปกรณ์ได้ประมาณ 16 ล้านตัว ตัวอย่างเช่น IP Address หมายเลข 100.10.2.15 หมายถึง อุปกรณ์ตัวนี้อยู่ใน Class A (ดูจากเลข100) เครือข่ายที่ 100 และมีหมายเลขเครื่องเป็น 10.2.5

2. Class B หมายเลข IP Address เริ่มตั้งแต่ 128.0.0.0-191.255.255.255 มี Network ขนาด 14 บิต หรือ 16384 เน็ตเวิร์ค และมีจ านวน Host ได้ 16 บิตหรือมีอุปกรณ์ในเครือข่ายได้ 65,534 ตัว ตัวอย่างเช่น IP Address หมายเลข 190.100.20.200 หมายถึง อุปกรณ์ตัวนี้อยู่ใน Class B (ดูจากเลข190) เครือข่ายที่ 190.100 และมีหมายเลขเครื่องเป็น 20.200

13

3. Class C หมายเลข IP Address เริ่มตั้งแต่ 192.0.0.0-223.255.255.255 มี Network ขนาด 21 บิตหรือเครือข่ายมากกว่า 2 ล้านเน็ตเวิร์ค และมีจ านวน Host ได้ 8 บิตหรือมีอุปกรณ์ในแต่ละเครือข่ายได้ 254 ตัว ตัวอย่างเช่น IP Address หมายเลข 192.168.20.5 หมายถึง อุปกรณ์ตัวนี้อยู่ใน Class C (ดูจากเลข192) เครือข่ายที่ 192.168.20 และมีหมายเลขเครื่องเป็น 5

4. Class D หมายเลข IP Address ช่วง 224.0.0.0-239.255.255.255 ส าหรับการส่งข้อมูลแบบ Multicast ซึ่งไม่อนุญาติให้ใช้งานทั่วไป

5. Class E หมายเลข IP Address ช่วง 240.0.0.0-255.255.255.255 ส าหรับการทดสอบและพัฒนา

รูปที่ 1.16 แสดง Network address Class A, B, C

ข้อดี: เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายในการเข้าถึงที่ต่ าปานกลาง Ethernet จึงเป็นอัลกอริธึมที่ง่ายส าหรับการท างานบนเครือข่ายและเกือบจะไม่มีความล่าช้าในการโหลดเครือข่ายต่ า ไม่มีแบนด์วดิธ์การสื่อสารที่ใช้ในการเข้าถึงเครือข่ายเมื่อเทียบกับโทเค็นบัสหรือโทเค็นริง Ethernet ที่ใช้เปน็เครือข่ายการควบคุมมักใช้มาตรฐาน 10 Mbps (เช่น Modbus / TCP) ความเร็วสูง (100 Mbps หรือ 1 Gbps) Ethernet ส่วนใหญ่ใช้ในเครือข่ายข้อมูล

ข้อเสีย: อีเทอร์เน็ตเป็นโปรโตคอลที่ไม่สนับสนุนการจัดล าดับความส าคัญของข้อความใดๆ เครือข่ายที่มีการโหลดสูงมักจะเกิดปัญหาการชนกันของข้อมูล ซึ่งถือเป็นปัญหาส าคัญ

1.5.3 อุปกรณ์ในระบบ EtherNet/IP Network

สำยสัญญำณ (Media)

▪ สายเคเบิลใยแก้วน าแสง (Fiber Optic)

14

เป็นสายสัญญาณส าหรับรับ/ส่งข้อมูลความเร็วสูง ข้อดีของ Fiber optic คือปราศจากสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าและเดินสายได้ระยะทางไกลๆ

รูปที่ 1.17 แสดงสายเคเบิลใยแก้วน าแสง (Fiber Optic)

▪ สายคู่ตีเกลียวแบบไม่มีฉนวนหุ้ม (Unshielded Twisted Pair : UTP)

เป็นสายสัญญาณที่นิยมใช้ในงานระบบเครือข่ายเนื่องจากราคาถูกและง่ายในการติดตั้ง ข้อเสียของสายชนิดนี้คือสัญญาณรบกวนง่ายและระยะเดินสายไม่เกิน 100 เมตร

รูปที่ 1.18 แสดงสายคู่ตีเกลียวแบบไม่มีฉนวนหุ้ม (Unshielded Twisted Pair : UTP)

▪ สายคู่ตีเกลียวแบบมีฉนวนหุม้ (Shielded Twisted Pair : STP)

เป็นสายสัญญาณมีลักษณะเหมือนกับสาย UTP แต่มี Shield หุ้มเพื่อแก้ไขปัญหาเรื่องสัญญาณรบกวนในสายสัญญาณแบบ UTP แต่ไม่ค่อยเป็นที่นิยมใช้งานเนื่องมีราคาแพงกว่าสาย UTP

15

รูปที่ 1.19 แสดงสายคู่ตีเกลียวแบบมีฉนวนหุ้ม (Shielded Twisted Pair : STP)

อินเธอร์เน็ตสวิตช์ (Ethernet Switch)

ใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์หลายตัวกับเน็ตเวิร์คเข้าด้วยกันและท าหน้าที่กระจายข้อมูลไปยังอุปกรณ์ปลายทางที่ต้องการ ส าหรับสวิตซ์นั้นท างานในระดับ Data Link Layer หรือ Layer 2 ของโมเดล OSI โดยอาศัย Mac Address ในการท างาน ปัจจุบันอินเธอร์เน็ตสวิตช์ รุ่นใหม่สามารถ ท างานในระดับของ Network Layer หรือ Layer 3 ของโมเดล OSI ในปัจจุบันได้แล้ว โดยอาศัยโปรโตคอล IP ท าให้เพิ่มความสามารถของ Router เพิ่มขึ้นมา เราจึงมักเรียก Layer 3 สวิตซ์นี้ว่า Routing Switch

รูปที่ 1.20 แสดงอินเธอร์เน็ตสวิตช์ (Ethernet Switch)

ในตัวสวิตช์จะเก็บข้อมูลของพอร์ตและหมายเลข MAC Address (Media Access Control Address) ซึ่งเป็นหมายเลขประจ าตัวของอุปกรณ์ลงในตารางหน่วยความจ า เมื่อต้องการส่งข้อมูลไปยังอุปกรณ์ตัวไหน สวิตซ์ก็จะใช้ข้อมูลในตารางนี้เพื่อส่งข้อมูลไปยังพอร์ตที่อุปกรณ์ตัวนั้นต่ออยู่ได้ถูกต้อง เราสามารถเรียกดูตาราง MAC Address ของ Cisco switch ได้จากค าสั่ง show mac-address-table

16

รูปที่ 1.21 แสดงค าสั่ง show mac-address-table

เรำทเ์ตอร์ (Rounter)

เป็นอุปกรณ์ส าหรับเชื่อมต่อและค้นหาเส้นระหว่างNetworkเพื่อให้รับ/ส่งข้อมูลถึงกันได้ Router สามารถเชื่อมโยงเครือข่ายที่ใช้สื่อสญัญาณหลายแบบแตกต่างกันได้เช่น Ethernet, Token Rink หรือ FDDI โดยใช้โปรโตคอลที่ท างานในระดับบนหรือ Layer 3 ขึ้นไป

รูปที่ 1.22 แสดงเราท์เตอร์ (Rounter)

เราท์เตอร์ค้นหาเส้นทางในการส่งข้อมูลได้นั้น ตัวมันเองต้องรู้ว่ามี Network ไหนบ้างที่มันเชื่อมต่ออยู่ ผ่านทาง Gateway หมายเลขอะไร พอร์ตอิเทอร์เฟสไหนและห่างมีระยะห่างจากตัวมันไกลเท่าไหร่ ซึ่งข้อมูลเหล่านี้จะถูกเก็บไว้ในตารางหน่วยความจ าของ Router เรียกว่า Routing Table คล้ายๆกับตาราง MAC Address ของสวิตช์ เราสามารถดูค่าใน Routing Table ของ Cisco Router ได้จากค าสั่ง show ip route

17

รูปที่ 1.23 แสดงค าสั่ง show ip route

เราสามารถก าหนดค่าลงใน Routing Table สามารถท าได้ 2 วิธีด้วยกันคือ

1. เราก าหนดเส้นทางให้ Router เอง (Static Route) วิธีการนี้เราต้องทราบหมายเลขเน็ตเวอร์คปลายทาง (Destination Network ID), ขอบเขตของเน็ตเวอร์ค(Subnet), หมายเลข Gateway หรือ Interface Port และระยะห่างของ Network ปลายทาง (Distance matric) ส่วนมากนิยมนับเป็นจ านวนตัวของ Router หรือเรียกว่า “Hop” จากนั้นใช้ค าสั่ง

ip route <Destination Network ID> <Subnet Destination> <Gateway หรือ Interface> <Distance matric>

เพื่อเก็บค่าลง Routing Table

2. ใช้โปรโตคอลชนิดต่างๆเพื่อค้นหาเส้นทาง (Dynamic Route) วิธีการนี้ Router จะส่ง Routing Table ของตนเองไปให้ Rounter ขา้งเคียงในช่วงเวลาที่ก าหนดเพ่ืออัพเดจข้อมูลเองโดยอัตโนมัติ โปรโตคอลที่นิยมใช้ได้แก่ RIP, IGRP, OSPF, EIGRP และอ่ืนๆ

1.5.4 โครงสรำ้ง Ethernet/IP Network

Linear Switch

สวิตช์แต่ละตัวเชื่อมต่อกันไปเรื่อยๆ

ข้อดี: ออกแบบง่าย, ประหยัดสายสัญญาณและค่าใช่จ่าย

18

ข้อเสีย: เกิดความเสียหายง่ายเน่ืองจากสวิตช์แต่ละตัวเช่ือมต่อกันด้วยสายสัญญาณเส้นเดียว, เกิดสัญญาณ Delay ในระบบเมื่อมีจ านวนอุปกรณ์เพ่ิมมากขึ้น

รูปที่ 1.24 แสดงโครงสร้าง Linear Switch

Star Switch

สวิตช์ย่อยหลายๆตัวเช่ือมต่อเข้ากับสวิตช์หลัก

ข้อดี: ออกแบบและใช้งานง่าย, เพิ่มหรือลดอุปกรณ์ไม่มีผลกับอุปกรณ์อ่ืนๆ

ข้อเสีย: ถ้าสวติช์หลักเสียส่งผลกระทบกับอุปกรณ์ทุกตัวในระบบ

รูปที ๋1.25 แสดงโครงสร้าง Star Switch

19

Ring Switch

สวิตช์เชื่อมต่อเข้าด้วยกันเป็นวงกลม

ข้อดี: เดินสายง่ายและได้ระยะทางไกลขึ้น, อุปกรณ์ยังท างานได้ปกติเมื่อสายเชื่อมต่อระหว่างสวิตช์ขาด

ข้อเสีย: ยุ่งยากในการออกแบบและเซ็ตอัพอุปกรณ ์

รูปที่ 1.26 แสดงโครงสร้าง Ring Switch

1.6 CompoNet

จะช่วยให้ผู้ผลิตส่งข้อมูลด้วยข้อมูล ขนาดเล็ก และมีความรวดเร็ว ซึ่งการส่งดังกล่าวจะเป็นการส่งระหว่าง controllers sensors และ actuators และการใช้ CompoNET ยังท าให้ มีความคุ้มค่ากับราคาที่เสียไป รวมทั้งง่ายต่อการติดตั้งอีกด้วย

1.7 ประโยชนข์อง Common Industrial Protocol (CIP)

1. มีความรื่นไหลและมีการหาเส้นทางในการส่งข้อมูล โดยไม่ต้องเขียนโปรแกรม หรือ มอีุปกรณ์ที่เป็นตัวกลาง

2. มีการท างานร่วมกันของระบบจากผู้ผลิตหลายแห่ง

3. เพิ่มประสิทธิภาพของ process ให้มีความเสถียร รวมทั้งมีการเปิดและขยายระบบมากขึน้

20

4. มีความสามารถในการใช้อุปกรณ์ Multi-Layer network โดยไม่ต้องเพิ่มค่าใช้จ่าย ลดความซับซ้อน ลดอุปกรณ์ในระบบ และลดการติดต้ัง

5. สามารถบอกขอ้ผิดพลาดในระบบได้ เช่น การแจ้งเตือน (Alarm)

21

บทที่ 2

ตัวอย่าง

2.1 ตัวอย่างการออกแบบการติดต้ังอุปกรณ์ DeviceNET

2.1.1 ระยะ Trunk line และ Drop line

จากทฤษฎีความยาวของ Trunk line คือระยะยาวที่สุดระหว่างอุปกรณ์หรือเทอร์มิเนเตอร์ และความยาวรวมของสาย Drop line คือผลรวมของ Drop line ทุกเส้น ซึ่งต้องไม่เกิน 156 เมตรและแต่ละเส้นยาวมากสุดไม่เกิน 6 เมตร จาก Trunk line

ตารางที่ 2.1 แสดงอัตราเร็วในการส่งข้อมลูเทียบกับลักษณะและความยาวของสาย Trunk line

ตารางที่ 2.2 แสดงอัตราเร็วในการส่งข้อมลูเทียบกับความยาวของสาย Drop line

ตัวอย่าง 1

22

จากรูประยะยาวสุดคือระยะระหว่างตัวเทอร์มิเนเตอร์ทั้งสองข้าง ดังนั้น Trunk line จงึยาวเท่ากับ 2+90+3 = 95 เมตร จากตารางเราสามารถใช้ Data rate ได้สูงสุดถึง 500 Kbits/sec

Drop line มีความยาวรวมเท่ากับ (1+3+2+1+1+2+3+2) = 15 เมตร ความยาว Drop line มากสุดเท่ากับ (2+3) = 5 เมตร ซึ่งยังไม่เกิน 6 เมตร ตามข้อก าหนด จากตารางสามารถใช้ Data rate ได้สูงสุดถึง 500 Kbits/sec เมื่อรวมทั้ง 2 เงื่อนไขทั้ง Trunk line และ Drop line เราจึงใช้ Data rate ได้สูงสุดถึง 500 Kbits/sec

ตัวอย่างที่ 2

จากรูประยะยาวสุดคือระยะระหว่างอุปกรณ์ตัวที่ 1 ไปยังอุปกรณ์ตัวที่ 7 ดังนั้น Trunk line จึงยาวเท่ากับ 5+90+6 = 101 เมตร จากตารางเราสามารถใช้ Data rate ได้สูงสุดที่ 250 Kbits/sec

มีความยาวรวมเท่ากับ (2+3+2+1+1+2+3+3) = 21 เมตร ความยาว Drop line มากสุดเท่ากับ (3+3) = 6 เมตร ซึ่งยังไม่เกิน 6 เมตร ตามข้อก าหนด จากตารางสามารถใช้ Data rate ได้สูงสุดถึง 500 Kbits/sec แต่เมื่อรวมทั้ง 2 เงื่อนไขทั้ง Trunk line และ Drop line เราจึงใช้ Data rate ได้สูงสุดแค่ 250 Kbits/sec เท่านั้น

23

2.1.2 Power supply

ในสาย DeviceNet ต้องมีไฟ 24 Vdc จากแหล่งจ่ายภายนอกต่อเข้ามาเพื่อเลี้ยงอุปกรณ์ต่างๆด้วย เราจึงต้องเลือกพิกัดจ่ายกระแสต่อเนื่อง (Continuous current rating) และต าแหน่งติดตั้งของ Power supply ให้เหมาะสม ดังน้ี

▪ พิกัดจ่ายกระแสต่อเนื่องของ Power supply หาได้จากผลรวมการดึงกระแสของอุปกรณ์แต่ละตัว ▪ ระยะระหว่าง Power supply ไปยัง Tap ส่งผลกับกระแสที่จ่ายไปยังอุปกรณ์ ยิ่งถ้า Tap อยู่ห่างจาก

Power supply มากเท่าใด ค่าความต้านทานในสายก็จะยิ่งเพิ่มสูงขึ้น ท าให้กระแสที่จา่ยไปถึงอุปกรณ์น้อยลงไปด้วย ตามตารางด้านล่าง (ส าหรับ Trunk line แบบ Thick cable)

ตารางที่ 2.3 แสดงความสัมพันธร์ะหว่างความยาวสายกับกระแสสูงสุด

24

ตัวอย่างที่ 3

ขั้นตอนที่1 หา Current rating ของ Power supply ก่อน ซึ่งก็คือผลรวมการกินกระแสของอุปกรณ์ทุกๆตัว เท่ากับ (1.10+1.25+0.5+0.25+0.25+0.25) = 3.6 A แต่ขนาด Power supply ทีใ่ห้มาแค่ 3A จึงใช้ไม่ได้ ต้องเพิ่มขนาด Power supply ให้ใหญข่ึ้นมากกว่า 3.6 A ประมาณ 10% เพราะฉะนั้น Power supply ที่เหมาะสมจึงต้องมี Current rating ประมาณ 4A

ขั้นตอนที่ 2 หาขนาดของกระแสสูงสุดทีส่ายส่งให้กับอุปกรณ์ในแต่ฝั่งของ Power supply โดยสายฝั่งซ้ายมือและขวามือมีความยาวสายมากสุดที่ 122 เมตร ดังน้ันจากตารางที่ความยาวสาย 140 เมตร สาย Trunk line สามารถส่งกระแสได้ 2.14 A

ขั้นตอนที่ 3 หาผลรวมกระแสของอุปกรณ์ในแต่ฝั่งของ Power supply โดยสายฝั่งซ้ายมือเท่ากับ (1.1+1.25+0.5) = 2.85 A และขวามือเทา่กับ (0.25+0.25+0.25) = 0.75A เราจะเห็นว่าทางฝั่งซ้ายมือผลรวมกระแสของอุปกรณ์มีค่าเกินกว่ากระแสสูงสุด (2.14 A) ทีส่ายจะจ่ายกระแสให้ได้ ดังนัน้ระบบตามตัวอย่างนี้จึงอาจเกิดปัญหาในการใช้งานจริง แล้วเราจะแก้ปัญหานี้ยังไง?

วิธีแก้ปัญหาท าได้ดังนี้คือ

1. ใช้สาย Trunk line ให้สั้นลง เช่น ลดความยาวลงเหลือ 100 เมตร จะสามารถจ่ายกระแสได้เพิ่มขึ้นเป็น 2.93A ซึ่งเพียงพอกับความต้องการของอุปกรณ ์

2. ถ้าเราไม่สามารถใช้สายสั้นลงได้ ให้ขยับต าแหน่งของ Power supply โดยขยับไปทางด้านที่จ่ายกระแสไม่พอ เช่น ขยับ Power supply ไปทางฝั่งซ้าย อีก 22 เมตร ความสายฝั่งซ้ายจะลดลงเหลือ 100 เมตร ส่วนฝั่งขวาจะเพ่ิมขึ้นเป็น 144 เมตร (1.89A) แต่ทั้งคู่ยังคงส่งผ่านกระแสไปยงัอุปกรณ์ตามต้องการได้

25

3. ย้ายฝั่งอุปกรณ์ เช่น ย้าย D2 (1.25A) จากฝั่งซ้ายไปยังฝั่งขวาของ Power supply ผลรวมกระแสของอุปกรณ์ในแต่ฝั่งซ้ายจะเหลือแค่ (1.1+0.5)= 1.6A ส่วนฝั่งขวาจะเพิ่มขึ้นเป็น (1.25+0.25+0.25+0.25) =2A แต่ก็ยังอยู่ในสเปคที่ก าหนด

4. ถ้าทั้ง 3 ข้อขัน้ต้นไม่สามารถท าได้ ให้พิจารณาติดต้ัง Power supply เพิ่มเข้าไป

2.2 ตัวอย่างการน าไปใช้งานของเครือข่าย Ethernet IP

อุปกรณ์ใช้งานมีดังน้ี 1. PLC : Schneider Electric Quantum 2. มอดูลเครือข่าย : Schneider Electric 140 NOC 771 00 Ethernet/IP network modules ซึ่งมีความ

จุในการรับส่งข้อมูลสูงสุดเท่ากับ 7500 แพ็คเกจต่อวินาที ส าหรับทั้งข้อมูลแบบ implicit และ Explicit 3. อุปกรณ์ Ethernet IP 60 ตัวที่ถูกสแกนโดยมอดูลเครือข่าย 4. อัตราการส่งผ่านเครือข่ายเท่ากับ 100 เมกะบิตต่อวินาท ี

ตัวแปรเครือข่าย (Network Parameter) 1. จ านวนของอินพุทและเอาต์พุทที่ใช้ในการสื่อสารกันต้องไม่เกิน 90 เปอร์เซ็นต์ของจ านวนอินพุท เอาต์พุ

ทของมอดูล Ethernet IP 2. ในแต่ละแพ็คเกจจะประกอบไปด้วยข้อมูลขนาด 58 ไบต์

โหลดของเครือข่าย ความจุของมอดูล 7500 แพ็คเกจต่อวินาที ความจุที่สามารถใช้ได้ 90% เท่ากับ 6750 แพ็คเกจต่อวินาที ขนาดข้อมูล 58 ไบต์ต่อแพ็คเกจ ขนาดของ Ethernet Header 42 ไบต์ต่อแพ็คเกจ

26

ขนาดแพ็คเกจรวม 100 ไบต์ต่อแพ็คเกจ อัตราการส่งข้อมูลทั้งหมด 675000 ไบต์ต่อวินาท ี 5400000 บิตต่อวินาท ี อัตราการส่งผ่านเครือข่าย 100000000 บิตต่อวินาที อัตราการใช้จริง 5.4% Ethernet Header ประกอบด้วย Ethernet, IP และ UDP Header โดยการค านวณโหลดเป็นดังนี ้Load = (Number of packets per connection) x (Number of connections) / RPI ในกรณีนี้รู้ค่าโหลดสูงสุดและค่า RPI ต้องถูกค านวณหาโดย RPI = (Number of packets per connection) x (Number of connections) / Load แทนค่า RPI = (2x60) / 6750 = 0.018 วินาที หรือเท่ากับ 18 มิลลิวินาท ี โหลดที่ติดตั้งอยู่ในระบบจะเชื่อมต่อระหว่างสวิตซ์ (Switch) กับตัวออริจิเนเตอร์ (Originator) การสื่อสารบนสายส่งผ่านไปยังอุปกรณ์ต่างๆนั้นจะเป็นสัดส่วนของโหลดนั้นๆ โดยโหลดของแต่ละสายมีค่าอยู่ประมาณที่ 0.09% 2.3 ตัวอย่างของ Control Net 2.3.1 ตัวอย่างของ Control Net (การหาระดับการลดทอนของสัญญาณ)

27

ระดับการลดทอนสัญญาณส าหรับสายไฟเบอร์ออฟติกระยะสั้น

ก าลังการส่งของมอดูลรีพีตเตอร์ (Repeater Module) ที่เชื่อมต่อด้วยสายไฟเบอร์เคเบิล (Fiber Cable) เท่ากับ 4.2 เดซิเบล ซึ่งหมายความว่าปริมาณการลดทอนสัญญาณมากที่สุดระหว่างมอดูลรีพีตเตอร์ทั้งสองไม่ควรเกิน 4.2 เดซิเบลด้วย

คุณภาพของคอนเนคเตอร์ (Connector) และสายไฟเบอร์เคเบิลที่เลือกใช้ยังส่งผลถึงก าลังการส่ง ถ้าใชค้อนเนคเตอร์และสายไฟเบอร์เคเบิลที่มีคุณภาพดี ก็สามารถรักษาก าลังการส่งได ้

จากรูปที่ เป็นตัวอย่างการค านวณระยะมากสุดระหว่างรีพีตเตอร์ 2 ตัว และถ้ามีการลดทอนสัญญาณมากกว่าก าลังการส่งของมอดูล จะต้องเพ่ิมรีพีตเตอร์เพ่ิมเข้าไป

ขั้นตอนที่ 1 ปริมาณการสูญเสียทั้งหมด

4.2 เดซิเบลเนื่องจากมอดูลที่เลือกเป็นแบบ 1786-RPFS Module

ขั้นตอนที่ 2 ความสูญเสียอันเนื่องมาจากคอนเนคเตอร ์

ต้องใช้คอนเนคเตอร์อย่างน้อย 2 ตัวส าหรับสายไฟเบอร์เคเบิล 1 สาย ดังนั้นการสูญเสียเนื่องจากคอนเนคเตอร์จึงเท่ากับ 2 x 1.5 = 3 เดซิเบล

ขั้นตอนที่ 3 ความสูญเสียอันเนื่องมาจากความยาวของสายเคเบิล

หาจากความยาวของสายเคเบิล x (ความสูญเสียอันเนื่องมาจากสาย/กิโลเมตร) = 0.1 เดซิเบล

ขั้นตอนที่ 4 หาความสูญเสียทั้งหมดที่เกิดขึ้น

เปรียบเทียบความสูญเสียในขั้นตอนที่ 2 และ 3 กับก าลังการส่งในขั้นตอนที่ 1 จะได้เท่ากับ 4.2 - 3 - 0.1 = 1.1 เดซิเบล

28

สรุป ถ้าผลรวมของขั้นตอนที่ 2 และ 3 รวมกันน้อยกว่าในขั้นตอนที่ 1 ถือว่าใช้ได้ แต่ถ้าผลรวมของขั้นตอนที่ 2 และ 3 มากกว่าในขั้นตอนที่ 1 แสดงว่าต้องก าหนดโทโพโลยีใหม่หรือก าหนดให้สายเคเบิลสั้นลง

2.3.2 ตัวอย่างของ Control Net (การหาความล่าช้าในการถ่ายทอด) ความล่าช้าในการถ่ายทอดมากที่สุดของเครือข่าย Control Net สามารถอ้างอิงได้จากสัญญาณในกรณีที่เลวร้ายที่สุดที่ส่งผ่านด้วยความล่าช้าระหว่าง 2 โหนดใดๆบนเครือข่าย โดยอยู่บนพื้นฐานของระยะทางและจ านวนรีพีตเตอร์ที่สัญญาณเดินทางผ่าน

ความล่าช้านี้เกิดได้จากการสายส่ง ทั้งสายโคแอคเชียลหรือสายไฟเบอร์ รีพีตเตอร์ ตัวแปลงรีพีตเตอร์ (Repeater Adaptor) หรือมอดูล

เพื่อที่ให้เครือข่ายสามารถท างานได้ ผลรวมของความล่าช้าต้องน้อยกว่า 121 ไมโครวินาที

29

จากรูปที่ เป็นตัวอย่างการหาค่าความล่าช้าสูงสุดที่เกิดขึ้นจากโหนด 1 ไปยังโหนด 2

ความล่าช้าในเส้นทางที่ 1 (จากคอนโทรลเลอร์ไปยังตัวแปลงรีพีตเตอร์)

สายโคแอคเชียลยาว 750 เมตร x 4.17 ns/m = 3127 ns

ความล่าช้าในเส้นทางที่ 2 (1786-RPCD module)

รีพีตเตอร;์ 901 ns (1786-RPA/B module) + 100 ns (1786-RPCD module) = 1001 ns

ความล่าช้าในเส้นทางที่ 3 (สายโคแอคเชียล 1000 เมตร)

สายโคแอคเชียลยาว 1000 เมตร x 4.17 ns/m = 4170 ns

ความล่าช้าในเส้นทางที่ 4 (รพีีตเตอร;์ 1786-RPA/B module and 1786-RPFM module)

รีพีตเตอร;์ 901 ns (1786-RPA/B module) + 153 ns (1786-RPFM module) = 1054 ns

ความล่าช้าในเส้นทางที่ 5 (สายไฟเบอร์ 62.5 ไมครอน ยาว 3000 เมตร)

สายไฟเบอร์ยาว 3000 เมตร x 5.01 ns/m = 15030 ns

ความล่าช้าในเส้นทางที่ 6 (Fiber modules; 1786-RPFM, 1786-RPA/B, 1786-RPFS modules)

153 ns (1786-RPFM module) + 901ns (1786-RPA/B module) + 94 ns (1786-RPFS module) = 1148 ns

ความล่าช้าในเส้นทางที่ 7 (สายไฟเบอร์ 200 ไมครอน ยาว 100 เมตร)

สายไฟเบอร์ยาว 100 เมตร x 5.01 ns/m = 501 ns

ความล่าช้าในเส้นทางที่ 8 (Fiber modules; 1786-RPFS and 1786-RPA/B modules)

94 ns (1786-RPFS module) + 901 ns (1786-RPA/B module) = 995 ns

ความล่าช้าในเส้นทางที่ 9 (สายโคแอคเชียลยาว 20 เมตร)

สายโคแอคเชียลยาว 20 เมตร x 4.17 ns/m = 83 ns

รวมทั้งหมดเทา่กับ 27109 ns ซึ่งถือว่าเครือข่ายนี้สามารถใช้ได้เนื่องจากมีค่าความล่าช้าน้อยกว่า 121 ไมโครวินาที

30

บรรณานุกรม

[1] Common Industrial Protocol (CIP)

https://en.wikipedia.org/wiki/Common_Industrial_Protocol https://technologyuk.net/telecommunications/industrial-networks/cip.shtml https://www.odva.org/Technology-Standards/Common-Industrial-Protocol-CIP/Overview https://prezi.com/covnzy0ep7so/common-industrial-protocol/?webgl=0

[2] DeviceNET Network

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/dnet-um004_-en-p.pdf https://en.wikipedia.org/wiki/DeviceNet https://thaicontrol.wordpress.com/2014/01/19/devicenet-network/ [3] ControlNET Network http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/cnet-um001_-en-p.pdf http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/in/cnet-in002_-en-p.pdf https://thaicontrol.wordpress.com/2014/02/10/controlnet-network/ https://riverplusblog.com/2011/09/08/plc-%E0%B8%95%E0%B8%AD%E0%B8%99%E0%B8%97%E0%B8%B5%E0%B9%88-3-%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B8%95%E0%B8%B4%E0%B8%94%E0%B8%95%E0%B9%88%E0%B8%AD-plc-%E0%B8%81%E0%B8%B1%E0%B8%9A%E0%B8%95%E0%B8%A3/ [4] EtherNET/IP https://en.wikipedia.org/wiki/EtherNet/IP https://thaicontrol.wordpress.com/2014/04/27/ethernet-network/ http://blog.robotiq.com/bid/52756/what-is-the-difference-between-ethernet-ip-and-tcp-ip [5] CompoNET https://prezi.com/covnzy0ep7so/common-industrial-protocol/?webgl=0