ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ช่วยในการควบคุมคุณภาพ

 บทที่13

 

 

  

1.การใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการควบคุมคุณภาพ

   
                 การควบคุมคุณภาพ ( Quality Control )     มักจะใช้การตรวจเช็คด้วยมือ     โดยใช้หลักการทางสถิติเข้าช่วย โอกาสที่จะมีชิ้นงานหรือสินค้าซึ่งมีคุณภาพไม่ผ่านการตรวจเช็คหลุดออกไปก็มี   และจุดอ่อนที่สำคัญที่สุดในการควบคุมคุณภาพลักษณนก็คือ  การตรวจเช็คจะทำก็ต่อเมื่อชิ้นงานเสร็จแล้ว      ดังนั้นหากตรวจพบควรผิดพลาดก็ต้องกลับไปแก้ไขตั้งแต่จุดเริ่มต้น

 

     เมื่อระบบไมโครโปรเซสเซอร์ก้าวหน้าขึ้น อีกทั้งอุปกรณ์หัววัด ( Sensor ) ได้รับการพัฒนาประยุกต์ให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ทำให้มีการพัฒนาใช้ระบบคอมพิวเตอร์ช่วยในการควบคุมคุณภาพขึ้น 

 

 

2.วัตถุประสงค์

 

     1. ให้คุณภาพของสินค้าที่ผลิตดีขึ้น

     2. เพื่อเพิ่มผลผลิต

     3. เพื่อลดเวลาที่ใช้ในการผลิต

        

          หากระบบได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม  จะทำให้การตรวจเช็คคุณภาพสินค้าได้ถึง 100 %  นอกจากนี้หากตรวจพบข้อผิดพลาดที่จุดใด ข้อมูลที่ตรวจพบก็สามารถป้อนกลับ ( Feed back) ไปยังหน่วยผลิตเพื่อแก้ไขได้ทันที


3.การตรวจเช็ก

 

 

 

การตรวจเช็คโดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์ช่วย

 

1. แบบสัมผัส

2. แบบไม่สัมผัส

  

การตรวจเช็คด้วยอุปกรณ์หัววัดแบบสัมผัส

 

 

•          โดยอาศัยเครื่องมือวัดตำแหน่ง

•           โดยอาศัยหัววัดทางกล ( Mechanical Probes )

  

การตรวจเช็คด้วยอุปกรณ์หัววัดแบบสัมผัส

 ใช้ในกรณีที่ต้องการทราบขนาดของชิ้นงานอย่างละเอียด โดยอุปกรณ์ที่ใช้กันมากคือ  เครื่องมือวัดพิกัด ( Coordinate Measuring Machine  :  CMM )

  

การตรวจเช็คแบบไม่สัมผัส

 

1. ใช้เทคนิคทางแสง

•     Machine Vision

•     Scanning Laser Beam Devices

•     Photogrmametry

 

2. ไม่ใช้เทคนิคทางแสง

•      เทคนิคทางสนามไฟฟ้า

•      เทคนิคทางรังสี

•      เทคนิคทางคลื่นเสียงความถี่สูง

 

การตรวจเช็คแบบไม่สัมผัส

 ข้อดีเมื่อเปรียบเทียบกับแบบสัมผัส

•           ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนตำแหน่งชิ้นงานขณะทำการตรวจเช็ค

•           การตรวจเช็คทำได้เร็วกว่า

•           ลดอันตรายในกรณีที่ต้องตรวจเช็ควัสดุที่มีอันตราย

•           ผิดชิ้นงานไม่เกิดความเสียหายเนื่องจากโดนสัมผัส

 

 

การตรวจเช็คแบบไม่สัมผัส แบบใช้เทคนิคทางแสง 

 ใช้ระบบอิงเทคโนโลยีทางอิเล็กทรอนิกส์และการประมวลผลทางคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีประสิทธิภาพในการทำงานสูงและราคาถูก เช่น

 

     •     Photocell

     •     Photo Diode

   

แบบใช้เทคนิคทางแสง

 1. Machine Vision

           คือ    ระบบที่ให้เครื่องมือตรวจเช็คสามารถรับรู้ได้คล้ายตาเห็นประกอบส่วนต่าง ๆ  กล้องโทรทัศน์ และ คอมพิวเตอร์ โดยมีลักษณะการทำงานคือ

 

    1. กล้องโทรทัศน์ จะจับภาพวัตถุที่ต้องการตรวจเช็ค

    2. ภาพที่ได้จะถูกส่งเข้าไปในคอมพิวเตอร์

    3. คอมพิวเตอร์ จะจัดการประมวลผลข้อมูลที่มองเห็น

    4. คอมพิวเตอร์จะสร้างภาพขึ้นจากข้อมูลที่ประมวลผลได้

    5. แล้วนำมาเปรียบเทียบข้อมูลที่อ่านได้กับข้อมูลภาพที่เก็บไว้

  

การประยุกต์ใช้งาน Machine Vision

•           การตรวจเช็คสลากปิดขวด หรือ กล่องว่าอยู่ที่ตำแหน่งถูกต้องหรือไม่

•           ใช้ในการอ่านตัวอักษร

•           ตรวจเช็คว่ามีส่วนใดของอุปกรณ์หายไป

•           ใช้ตรวจหาความผิดปกติของเส้นนำกระแสแผ่นวงจร

•           ใช้ตรวจหาวัสดุที่สงสัยว่ามีร้อยร้าวหรือไม่

 

 

2. Scanning Laser Beam Device

          ใช้ในงานที่ต้องการความละเอียดสูง  ส่งไปได้ระยะไกล และไม่มีการกระจายของแสง  ส่วนใหญ่ใช้ในการกับเวลา

  

3. Photogrammetry

          ใช้หลักการสร้างภาพทางธรณีวิทยา   เป็นภาพ 3 มิติ  โดยใช้กล้อง 2 กล้องวางที่ตำแหน่งมุมต่างๆ  เพื่อหาตำแหน่งพิกัดของตำแหน่งของวัตถุ แล้วนำไปวิเคราะห์ในคอมพิวเตอร์

 

 การตรวจเช็คแบบไม่สัมผัส แบบไม่ใช้เทคนิคทางแสง

 

•    ใช้เทคนิคของสนามไฟฟ้า

•    ใช้เทคนิคของรังสี

•    ใช้เทคนิคของคลื่นเสียงความถี่สูง

  

ใช้เทคนิคทางรังสี

    ใช้ในงานทางด้านโลหะและอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับโลหะ โดยการวัดปริมาณของรังสีที่ถูกดูดกลืนในวัสดุ   โดยใช้วัดหาความหนา และคุณสมบัติอื่น ๆ ของสารได้ เช่น ใช้ X-RAY ตรวจจับความหนาของแผ่นเหล็ก

 

ระบบสกาดา

SCADA คืออะไร

SCADA นั้นย่อมาจากคำว่า Supervisory Control And Data Acquisition เป็นระบบตรวจสอบและวิเคราะห์ข้อมูลแบบ Real-time ใช้ ในการตรวจสอบสถานะตลอดจนถึงควบคุมการทำงานของระบบควบคุมในอุตสาหกรรมและงาน วิศวกรรมต่าง ๆ เช่น งานด้านโทรคมนาคมสื่อสาร การประปา การบำบัดน้ำเสีย การจัดการด้านพลังงาน อุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมันและก็าซ อุตสาหกรรมเคมี อุตสาหกรรมประกอบรถยนต์ การขนส่ง กระบวนการนิวเคลียร์ในโรงไฟฟ้าเป็นต้น  ตัวอย่างการใช้งานเช่นใช้ SCADAตรวจ สอบข้อมูลเช่นการรั่วไหลของของเหลวที่เกิดขึ้นในท่อขนส่งจากตัวตรวจจับแล้ว ส่งสัญญาณแจ้งเตือนให้พนักงานทราบ โดยส่งข้อมูลสู่ส่วนกลางของระบบ SCADA เป็นต้น นอกจากนั้น SCADA อาจทำหน้าที่คำนวนและประมวลผลข้อมูลที่ได้จากฮาร์ดแวร์ต่าง ๆ เช่น PLC, Controller, DCS, RTU แล้ว แสดงข้อมูลทางหน้าจอ หรือส่งสัญญาณควบคุมฮาร์ดแวร์ดังกล่าว เช่นหากอุณหภูมิของอุปกรณ์สูงเกินพิกัด ให้ทำการปิดอุปกรณ์นั้นเป็นต้น โดยสั่งงานผ่าน PLC หรือ Controller ที่ติดต่ออยู่ ทั้งนี้ SCADA สามารถเก็บรวบรวมข้อมูลที่ได้จากระบบควบคุมทั้งหมดไว้ในฐานข้อมูลเพื่อให้พนักงานหรือโปรแกรมอื่น ๆ สามารถนำไปใช้งานได้ SCADA นั้น เข้าไปมีส่วนในงานควบคุมทั้งเล็กและใหญ่ที่ต้องการแสดงผล แลกเปลี่ยนข้อมูล หรือควบคุมระบบต่าง ๆ จากส่วนกลาง เพื่อการทำงานของระบบรวมที่สัมพันธ์กัน มองเห็นภาพรวมได้อย่างชัดเจนและมีความรวดเร็วต่อเหตุการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้น ระบบ SCADA ในปัจจุบันมีความสามารถในการสื่อสาร ควบคุม และประมวลผลข้อมูลจาก I/O ของอุปกรณ์เช่น PLC, DCS, RTU ได้ถึงระดับที่เกินหนึ่งแสน I/O แล้ว และได้รับการพัฒนาให้มีความสามารถรองรับความต้องการใหม่ ๆ ของผู้ใช้งานอย่างต่อเนื่องตลอดมา

           SCADA เริ่มใช้งานในคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ระบบปฏิบัติการ DOS, VMS และ UNIX จนมาถึงระบบปฏิบัติการ Windows NT, XP, Server 2003 และ LINUX

                 ในที่นี้จะแสดงลักษณะสำคัญของ SCADA ตามโครงสร้าง (Architecture) หน้าที่การทำงาน (Functionality) และ การพัฒนาโปรเจ็ค (Application Development) เพื่อให้คุณผู้อ่านได้เข้าใจส่วนสำคัญของ SCADA ได้อย่างละเอียด

    
        โครงสร้างของ SCADA (Architecture)

      โครงสร้างด้านฮาร์ดแวร์ (Hardware Architecture)
                    SCADA แบ่งตามโครงสร้างฮาร์ดแวร์ได้สองระดับคือ Client และ Data Server หรือเรียกสั้น ๆ ว่า Server โดยที่ Client คือคอมพิวเตอร์ที่รับและส่งข้อมูลไปยัง Data Server โดยฝั่ง Client นี้ จะแสดงผลการทำงานของระบบควบคุมเช่น แสดงเป็นกราฟิก กราฟแบบต่อเนื่อง หรือระบบแจ้งเตือนเมื่อเกิดเหตุการณ์ฉุกเฉินหรือต้องการแจ้งเตือน เป็นต้น ฝั่ง Client สามารถสั่งงานควบคุมไปยัง Data Server เพื่อส่งสัญญาณไปยัง PLC, DCS หรือ Controller อีกทอดหนึ่ง ส่วน Data Server จะทำหน้าที่ติดต่อกับ PLC, DCS, Controller หรือ RTU ต่าง ๆ เพื่อรับสัญญาณและส่งสัญญาณไปยัง Client และรับการร้องขอจาก Client เพื่อควบคุมอุปกรณ์ PLCและ Controller ต่าง ๆ   Client และ Data Server ส่วนใหญ่ติดต่อกันผ่านระบบเครือข่าย Ethernet ดังรูปที่ 1-01

รูปที่ 1-01 แสดงโครงสร้างแบบฮาร์ดแวร์ของระบบ SCADA

จากรูปที่ 1-01 นั้น Controller จะติดต่อกับอุปกรณ์ Field Instrument ต่าง ๆ เช่นเซ็นเซอร์ รีเลย์ เป็นต้นเพื่อนำสัญญาณมาให้กับ Data Server

   โครงสร้างด้านซอร์ฟแวร์ (Software Architecture)

         โครงสร้างด้านซอร์ฟแวร์ของระบบ SCADA นั้นมีข้อที่ต้องทราบคือ SCADA ใช้เทคโนโลยีในการสื่อสารกับฮาร์แวร์ (เช่น PLC, DCS) ต่าง ๆ กันไปตามผู้ผลิต เช่นการใช้ Driver เฉพาะของผู้ผลิต SCADA เพื่อสื่อสารกับ PLC, DCS เป็นต้น ซึ่งในปัจจุบันมีการกำหนดมาตรฐานกลางคือ OPC ขึ้นมาเพื่อยุติปัญหาการใช้เทคโนโลยีเฉพาะด้านในการสื่อสาร นอกจากนั้นยังมีความสามารถในการบริการข้อมูลให้กับ Client ที่รวดเร็วและมีเสถียรภาพ
 โครงสร้างด้านซอร์ฟแวร์ของ SCADA แสดงได้ดังรูปที่ 1-02

จากรูป 1-02 จะพบว่าในส่วนของ SCADA Server นั้น การติดต่อกับ PLC หรือ Controller นั้น ทำได้ทั้งผ่าน Driver หรือ OPC โดยที่ OPC และ Driver สามารถรับคำสั่งแบบ Read / Write เพื่ออ่านข้อมูลจาก PLC หรือ เขียนข้อมูลเพื่อสั่งงานไปยัง PLC ได้

          SCADA Server จะทำหน้าที่จัดการข้อมูล RTDB (Real Time Data Base) ที่ได้จาก PLC แล้วส่งให้กับ SCADA Client โดยที่ SCADA Server บางประเภทจะติดต่อกับ SCADA Client ผ่าน DDE Server ซึ่งทำให้สามารถนำเข้าข้อมูลจาก PLC เข้าสู่โปรแกรมเช่น MS Excel หรือ โปแกรม Client อื่น ๆ ที่ติดต่อกับ DDE Server ได้
         SCADA บางตัวจะออกแบบให้ SCADA Server ทำหน้าที่ตรวจจับ Alarm และเก็บไว้ใน Alarm DB หรือเก็บข้อมูลที่เป็น Historian ไว้ใน Log DB เป็นต้นเพื่อส่งให้ Alarm Display และ Log Display ทางฝั่ง SCADA Client ต่อไป

          สำหรับส่วน Development Environment นั้นจะขึ้นอยู่กับการออกแบบของ SCADA ซอร์ฟแวร์นั้น ๆ ซึ่งโดยทั่วไปก็จะมีเครื่องมือในการสร้างและจัดการกราฟิก (Graphic Editor) เครื่องมือในการจัดการโปรเจ็คที่สร้างขึ้นมา (Project Editor) มีเครื่องมือในการนำเข้าและส่งออก Text file ที่เก็บค่าคอนฟิกูเรชั่นของการติดต่อกับ Driver หรือ OPC Server ไว้

     โครงสร้างด้านการสื่อสาร (Communications) 

         การสื่อสารระหว่าง Client-Server จะสื่อสารผ่านโปรโตคอลโดยทั่วไปเช่น TCP/IP โดย Client จะติดต่อกับพารามิเตอร์หรือ Tag ภายใน Server ที่บริการข้อมูลด้วยรูปแบบที่แตกต่างกันไปตามผู้ผลิต เช่นมีการส่งค่าจาก Server เมื่อค่าของ I/O ของ PLC มีการเปลี่ยนแปลง เป็นต้น

         การสื่อสารกับอุปกรณ์นั้น Server จะทำการตรวจสอบค่าจากอุปกรณ์ตามช่วงเวลาที่ผู้ใช้งานกำหนดไว้ (Defined polling rate) โดยอาจจะต่างกันไปตามพารามิเตอร์ประเภทต่าง ๆ โดยตัว Controller จะส่งค่าพารามิเตอร์ตามที่ถูกร้องขอให้กับ Data Server พร้อมค่าเวลาขณะนั้น (Time Stamp) การสื่อสารกับอุปกรณ์ของ Data Server นั้นอาจเป็นการสื่อสารแบบ Modbus, Profibus, CAN bus เป็นต้น ขึ้นอยู่กับมาตรฐานการสื่อสารของอุปกรณ์นั้น ๆ ว่าเป็นแบบใด ในปัจจุบันมีการสร้าง OPC Server ที่ สนับสนุนการติดต่อด้วยมาตรฐานต่างๆเพิ่มขึ้นมากมายจนครอบคลุมอุปกรณ์ทุก ประเภท และมีการพัฒนาให้ทั่วถึงไปยังอุปกรณ์ใหม่ ๆ อย่างต่อเนื่อง

      โครงสร้างอินเทอร์เฟส (Interface)

            การติดต่อระหว่าง Data Server กับอุปกรณ์หรือระหว่าง Data Server และ Data Server และกับ Client นั้น มีการผลิตเป็น Driver ออกมามากมายตามเทคนิคเฉพาะของแต่ละผู้ผลิต ต่อมาจึงมีการกำหนดมาตรฐานของอินเทอร์เฟสขึ้นมาเป็น OPC (OLE for Process Control) ซึ่งมีความรวดเร็วในการสื่อสารและบริการข้อมูลโดยมีการจัดตั้ง OPC Foundation ขึ้นเป็นองค์กรณ์หลักในการกำหนดมาตรฐานและถ่ายทอดเทคโนโลยีให้แก่สมาชิก OPC จึงเป็นมาตรฐานกลางที่เปิดกว้างมากที่สุด

         การติดต่อกับฐานข้อมูลภายนอกของ SCADA Software นั้น มีการสร้างให้สามารถติดต่อได้ผ่าน ODBC (Open Data Base Connectivity), OLEDB (Linking and Embedding Data Base), DDE (Dynamic Data Exchange) เป็น ต้น เพื่อให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลหรือทำการเก็บข้อมูลไว้ในฐานข้อมูลรูปแบบ ต่าง ๆ ในปัจจุบันมีการพัฒนาให้สามารถติดต่อกับโปรแกรม ERP ต่าง ๆ เช่น SAP เป็นต้นได้ด้วย

       โครงสร้างความสามารถในการขยายระบบ (Scalability)

             Scalability คือความสามารถในการรองรับและต่อขยายระบบ SCADA กับส่วนต่าง ๆ เช่น I/O ของอุปกรณ์ Controller และจำนนเครื่อง SCADA Client ที่เพิ่มขึ้น หรือการต่อพ่วงกับระบบ SCADA ของยี่ห้ออื่น ๆ เป็นต้น ถ้าหาก Data Server เป็นแบบ Driver ที่สร้างด้วยเทคโนโลยีเฉพาะในการติดต่อกับอุปกรณ์ ก็เป็นเรื่องลำบากในการต่อขยาย เพราะ Driver บางประเภทสามารถติดต่อได้เฉพาะ SCADA Software บางยี่ห้อเท่านั้น ปัญหานี้เป็นที่วิพากวิจารณ์กันอย่างกว้างขวาง ซึ่งปัจจุบันได้หันมาใช้มาตรฐานกลางคือ OPC เพื่อแก้ไขปัญหานี้

          โครงสร้างการสำรองระบบ (Redundancy)
              SCADA Software ส่วนใหญ่มีความสามารถในการทำสำรองระบบของ Data Server โดยที่เมื่อ Data Server เกิดความขัดข้องก็จะสั่งงานให้ Data Server อีกตัวหนึ่งทำงานแทนที่ โดยจะมีการกำหนดคอนฟิกูเรชั่นไว้ที่ Client ว่าจะให้เลือกติดต่อกับ Data Server ตัวไหนเมื่อเกิดความขัดข้องเกิดขึ้น

             ในบางครั้งโมดูลที่ทำหน้าที่จัดการด้าน Redundancy นี้อาจจะทำหน้าที่อีกประการหนึ่งคือเป็นจุดพักข้อมูลที่รับมาจาก Data Server เพื่อนำไปส่งให้กับ Client ต่าง ๆ เพราะในกรณีที่มี Client จำนวนมากติดต่ออยู่กับ Data Server ตัวเดียวนั้นอาจมีความล่าช้าในการบริการข้อมูลของ Data Server เพราะต้องให้บริการข้อมูล Client ให้ครบจำนวนก่อนที่จะไปรับข้อมูลใหม่จากอุปกรณ์มาได้ ดังนั้นโมดูลที่ทำหน้าที่ Redundant จึงทำหน้าที่เป็นจุดรับข้อมูลแล้วช่วยส่งต่อให้ Client ต่างๆ  อีกทอดหนึ่ง Data Server จะได้ทำหน้าที่บริการข้อมูลให้แก่โหนดเพียงจุดเดียว จึงมีความรวดเร็วในการบริการข้อมูล

      หน้าที่การทำงาน (Functionality)

     การเข้าถึงพารามิเตอร์ของอุปกรณ์
            หมายถึงความสามารถในการเข้าถึงกลุ่มของพารามิเตอร์ในอุปกรณ์เช่น I/O ของ PLC เป็นต้น ความสามารถของ Data Server ในการกำหนดว่าพารามิเตอร์ใด อ่านได้อย่างเดียว เขียนได้อย่างเดียว หรือทั้งอ่านทั้งเขียน เป็นต้น

    ระบบแสดงผลแบบ MMI (Man Machine Interface)
            คือความสามารถในการแสดง ผลการทำงานของอุปกรณ์ในรูปแบบ กราฟิก ข้อความ สัญลักษณ์ แผนภาพ เป็นต้น โดยสามารถเชื่อมโยงลักษณะการเปลี่ยนแปลงของกราฟิกเหล่านี้กับพารามิเตอร์จาก Data Serverได้ ความสามารถในการสั่งงานผ่านระบบกราฟิกเช่น การปิด/เปิด สวิทซ์บนจอมอนิเตอร์ส่งผลไปยัง I/O ของ PLC เป็นต้น

               ความสามารถในการจัดการกราฟิกเช่น การย่อ ขยาย การกำหนดการเคลื่อนไหวแบบต่าง ๆ เช่น การหมุน การเคลื่อนที่แบบซิกแซกตามสัญญาณของ Data Server การ แสดงผลสัญญาณในรูปแบบมิเตอร์และเกจวัดแบบต่าง ๆ การนำเข้ากราฟิกประเภทต่างๆ การจัดแบ่งเลเยอร์ เป็นต้น เหล่านี้เป็นข้อเปรียบเทียบความสามารถของ SCADA Software ทั้งสิ้น

     ระบบแสดงกราฟสัญญาณแบบต่อเนื่อง (Trending)
             Trending เป็นความสามารถในการพล็อตกราฟต่อเนื่องกันไปบนจอภาพเพื่อแสดงค่าสัญญาณจาก Data Server โดยอาจจะสามารถพล็อตสัญญาณได้หลายสัญญาณเช่น 8 – 24 สัญญาณ พร้อมกันในหน้าต่างเดียว เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบสัญญาณที่พล็อตได้ และไม่จำกัดว่าจะสร้างหน้าต่างพล็อตจำนวนเท่าใด
                Trending อาจ มีความสามารถในการ ซูมสัญญาณที่พล็อต และหยุดการพล็อตเพื่อเลื่อนดูค่าที่พล็อตในแต่ละช่วงเวลาได้ด้วยตัวของผู้ ใช้งานเอง นอกจากนั้นการพล็อตอาจสามารถเลือกได้ว่าจะให้เป็นการพล็อตแบบใดเช่น Time plot, Logarithmic plot, Strip Chart, Bar Chart, Circular, X-Y plot เป็นต้น นอกจากนั้นบางผู้ผลิตยังสามารถนำค่า Historian หรือข้อมูลสัญญาณที่เก็บไว้ในฐานข้อมูลออกมาพล็อต ได้อีกด้วย
            โดย Trending Module นี้อาจเป็นแบบ ActiveX Control คือสามารถนำไปใช้งานในแอปลิเคชั่นอื่นที่สนับสนุนการนำเข้า ActiveX ได้

    ระบบแจ้งเตือน (Alarm)

            SCADA Software ส่วนใหญ่มีระบบแจ้งเตือนโดย Alarm Display จะรับสัญญาณมาจาก Alarm DB ในฝั่ง SCADA Server โดย Alarm DB สามารถที่จะทำการกำหนดคอนฟิกูเรชั่นว่าจะนำสัญญาณตัวใดมาเป็นตัวพารามิเตอร์ในการแจ้งเตือนบ้าง และมีการแบ่งระดับของ Priority, Limit อย่างไร เป็นต้น
            ระบบแจ้งเตือนยังสามารถที่จะเก็บข้อมูลการแจ้งเตือนไว้ในฐานข้อมูลประเภทต่าง ๆ ได้เช่น MS SQL Server, MS Access, Oracle, MS Excel เป็นต้น และบางยี่ห้อสามารถแสดงออกมาเป็นรายงานในรูปแบบตารางหรือ แผนภูมิได้อีกด้วย

    การทำงานแบบ Automation
            เป็นความสามารถที่ SCADA ทำหน้าที่ต่าง ๆ ตามที่กำหนด เช่น ส่งอีเมล์ แสดงข้อความแบบ Instance Messageบนหน้าจอ เปิดไปยังหน้าจออื่น ๆ เก็บข้อมูลลงฐานข้อมูล เปิดโปรแกรม หรือรันคำสั่งสคริปต์ เป็นต้น ตามสัญญาณที่ได้รับจาก Data Server และข้อกำหนดที่สร้างขึ้น

           

    การสร้างและพัฒนา (Application Development)

     การกำหนดคอนฟิกูเรชั่น
             การกำหนดคอนฟิกูเรชั่น ขั้นแรกต้องมีการกำหนดว่าจะติดต่อกับพารามิเตอร์หรือ Tag ใดบ้างจาก Data Server ดังนั้นจะต้องทำการ Define หรือสร้าง Tag ที่ Data Server ก่อนว่า Tag แต่ละตัวหมายถึง Address ที่เท่าใดของอุปกรณ์ (PLC, DCS, RTU, Controller ต่างๆ) โดยทั่วไปสามารถทำการนำเข้าคอนฟิกูเรชั่นไฟล์ที่สร้างไว้ก่อนเข้ามาได้ และสามารถ Export ไปยัง Data Server อื่น ๆ ได้ จากนั้นโปรแกรมย่อยอื่น ๆ ของ SCADA Software ฝั่ง ไคลเอนท์ จึงทำคอนฟิกูเรชั่นตามหน้าที่การทำงานของตนเอง เช่น โมดูลที่มีหน้าที่แสดงผลกราฟิกก็ต้องกำหนดว่ากราฟิกนั้น ๆ จะเชื่อมโยงกับ Tag ใดจาก Data Server ส่วนโมดูลที่ทำหน้าที่แจ้งเตือนก็ต้องทำคอนฟิกูเรชั่นว่าจะนำ Tag ใด มาเป็นสัญญาณแจ้งเตือน และกำหนดระดับสัญญาณ Limit เป็นต้น

     เครื่องมือในการพัฒนา (Development Tool)  

            เครื่องมือในการสร้างและพัฒนาระบบ SCADA โดยทั่วไปจะประกอบด้วย
          -     เครื่องมือในการ สร้างระบบกราฟิก ที่ประกอบด้วยเครื่องมือวาดภาพ เครื่องมือกำหนดเอ็ฟเฟ็คพิเศษต่าง ๆ ไลบรารี่ของกราฟิกสำเร็จรูปในอุตสาหกรรมด้านต่าง ๆ
         -     เครื่องมือในการสร้าง Trending
         -     เครื่องมือในการสร้างระบบAlarm
         -     เครื่องมือในการกำหนดการติดต่อกับฐานข้อมูลเพื่อทำการเก็บรวบรวมข้อมูลของ Trending และ Alarm ลงไว้ในฐานข้อมูล
         -     เครื่องมือในการช่วยสร้าง Script เช่น Java script, VB Script
         -     เครื่องมือจัดการด้านความปลอดภัย การแบ่งระดับ User และขอบเขตการใช้งานของ User
         -    เครื่องมือในการสร้าง Web application เพื่อให้สามารถควบคุมและตรวจสอบระบบควบคุมผ่าน Web browser ได้

     ที่กล่าวมาทั้งหมดนี้เป็นลักษณะของ SCADA และ SCADA Software ส่วนใหญ่ ทั้งนี้คุณผู้อ่านก็คงจะพอเห็นภาพว่า SCADA นั้น สามารถเป็นศูนย์กลางของระบบควบคุมทั้งหมดขององค์กร และมีส่วนช่วยในการตรวจสอบการทำงานของระบบให้เป็นไปตามปกติได้อย่างมี ประสิทธิภาพและทั่วถึง ภายในเวลาอันรวดเร็ว มีส่วนช่วยในการตัดสินใจในการดำเนินงานจากข้อมูลต่าง ๆ ที่ได้รับจากระบบ SCADA นอกจากนี้เรายังสามารถเชื่อมโยงข้อมูลที่ได้จาก SCADA เข้ากับข้อมูลทางธุรกิจอื่น ๆ เพื่อประมวลผลร่วมกัน เช่น ข้อมูลจำนวนของเสียเป็นกิโลกรัมที่ตรวจสอบได้จาก SCADA ถูกนำมาคำนวนร่วมกับค่าใช้จ่ายอื่น ๆ แบบ Real time เพื่อสรุปเป็นรายงานค่าใช้จ่ายประจำวันเป็นต้นได้อย่างรวดเร็ว

ระบบ PLC/PC

พื้นฐานการออกแบบระบบควบคุมที่ใช้ PLC/PC อย่างปลอดภัย
( Fundamental of Control safety )

ในการเขียนโปรแกรมควบคุมการทำงานของเครื่องจักร หรือ กระบวนการผลิตต่างๆ สิ่งที่จำเป็นจะต้องคำนึงถึงเป็นอันดับแรกคือ ความปลอดภัย ของผู้ปฏิบัติงาน หรือผู้ที่เกี่ยวข้องกับเครื่องจักรหรือกระบวนการผลิต นั้นๆ ซึ่งจะต้องมีความปลอดภัยทุกสภาวะ เช่น ในสภาวะการทำงานปกติ , สภาวะที่เกิดความผิดปกติเกิดขึ้น หรือ ในสภาวะที่มีการหยุดแบบฉุกเฉิน (Emergency stop) นอกจากนั้นยังต้องคำนึงถึงความปลอดภัยของเครื่องจักร และกระบวนการผลิตด้วย

ดังนั้นจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่ผู้เขียนโปรแกรมควบคุมการทำงานของเครื่องจักรและกระบวนการผลิตเหล่านั้น ต้องทราบสถานะที่ปลอดภัยที่สุดของอุปกรณ์ทำงานแต่ละตัว และพิจารณาให้ไม่เกิดสภาวะที่เสี่ยงอันตรายเกิดขึ้น และถ้ามีสถานที่ ,ขั้นตอนการทำงานหรือกระบวนการใด มีความเสี่ยงที่จะเกิดอันตรายเกิดขึ้น จะต้องมีการใช้อุปกรณ์ในการป้องกันอันตรายที่จะเกิดขึ้นที่จุดนั้นด้วย ซึ่งในปัจจุบันได้มีการจัดทำมาตรฐาน European Machinery Safety Standard ขึ้น ซึ่งจะครอบคลุมระบบควบคุมการทำงานของเครื่องจักร ที่สามารถสรุปได้ดังนี้

1. วงจรการทำงานฉุกเฉิน เช่น สวิตช์หยุดฉุกเฉิน (Emergency stop button) และสวิตช์ที่ใช้สำหรับควบคุมอุปกรณ์ป้องกันอันตราย จะต้องเป็นอิสระจากการควบคุมของ PLC หรือ อิเลคทรอนิคส์ลอจิกเกท นั่นคือจะใช้สวิตช์ รีเลย์ หรือคอนแทคเตอร์ในการสร้าง วงจร และอาจจะมีการส่งสัญญาณต่างๆ ให้กับระบบ PLC ให้รับรู้การทำงานของระบบ Emergency stop
2. ผู้ออกแบบจะต้องจัดการไม่ให้มีการปฏิบัติการที่ไม่ปลอดภัย นอกจากนั้นในแต่ละขั้นตอนจะต้องมีการจัดทำเอกสารที่สามารถ อ้างอิงและ ตรวจสอบ ได้ตลอดเวลา
3. การทำการเปลี่ยนแปลง แก้ไขสิ่งใดก็ตามในระบบควบคุม ควรจะมีการเตรียมการที่ดีและมีระยะเวลาที่นานพอสมควร เพื่อลด อัตราการเกิดความเสี่ยงที่จะเกิดขึ้นภายในระบบควบคุม
4. ในกรณีที่ยังคงมีอัตราเสี่ยงที่จะเกิดอันตรายขึ้นที่จุดใด ควรจะมีการใช้อุปกรณ์ป้องกันอันตรายในการทำงานที่จุดนั้น

รูปที่ 1 แสดงวงจรควบคุมการสตาร์ทมอเตอร์ โดยไม่ได้ใช้ระบบ PLC

จากรูปที่ 1 แสดงวงจรควบคุมการสตาร์ทมอเตอร์ โดยไม่ได้ใช้ระบบ PLC ในการควบคุม ซึ่งเราจะเห็นว่ามีลักษณะในการป้องกันอันตรายดังนี้

1. มีการใช้สวิตช์เพื่อตัดกำลังงานไฟฟ้าที่ MCC (MCC isolator)
2. มีการใช้สวิตช์เพื่อตัดกำลังไฟฟ้าที่จุดใกล้กับ มอเตอร์ (Local isolator) ซึ่งสวิตช์ในข้อ 1. และข้อ 2. จะใช้ป้องกันอันตรายในระหว่างที่มีการซ่อมที่มอเตอร์ หรือ ที่โหลดของมอเตอร์
3. จะใช้สวิตช์หน้าสัมผัสปกติปิด (NC) ที่สวิตช์สำหรับหยุดมอเตอร์ และสวิตช์สำหรับหยุดฉุกเฉินซึ่งในกรณีที่สายสัญญาณขาด จะทำให้มีลักษณะการทำงานคล้ายกับมีการกดสวิตช์เหล่านั้น เพื่อตัดแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์
4. ถ้ามีการกดสวิตช์สำหรับหยุดฉุกเฉินแล้ว ทำการปล่อย มอเตอร์จะต้องไม่เริ่มต้นทำงานอีกครั้ง
5. สวิตช์สำหรับตัดแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้า และสวิตช์สำหรับหยุดฉุกเฉินจะต้องมีลำดับความสำคัญในวงจรการทำงานสูงสุดซึ่งจากวงจรควบคุมการสตาร์ทมอเตอร์ รูปที่ 1 อาจจะมีโอกาสที่จะเกิดความไม่ปลอดภัย ขึ้นได้ เนื่องมาจากหน้าสัมผัสของสวิตช์หยุดฉุกเฉิน มีปัญหาโดยมีสถานะอยู่ในลักษณะหน้าสัมผัสปิดเท่านั้น แต่ความผิดปกติเหล่านี้เกิดขึ้นได้ค่อนข้างยาก จึงถือว่าวงจรในรูปที่ 1 มีความปลอดภัยในการทำงาน

รูปที่ 2 แสดงวงจรควบคุมการสตาร์ทมอเตอร์ โดยใช้ระบบ PLC ควบคุมการทำงาน ที่ไม่ปลอดภัย

ในรูปที่ 2 เป็นวงจรที่มีหน้าที่การทำงานในลักษณะเดียวกันแต่ใช้ ระบบ PLC ในการควบคุมการทำงาน โดยการทำงานในลักษณะนี้มีความไม่ปลอดภัยเกิดขึ้น เราจะพิจารณารายละเอียด ได้ดังนี้

1. เราประหยัดในการใช้ MCC และ Local isolator ซึ่งเป็นสวิตช์แรงดันสูง โดยการใช้สวิตช์ธรรมดา ต่อเข้ากับระบบ PLC เพื่อสร้างสัญญาณ MCC และ Local isolator แทน ซึ่งสวิตช์ที่เราใช้แทนนี้ไม่สามารถตัดแหล่งจ่ายกำลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง
2. เราใช้สวิตช์หน้าสัมผัสปกติเปิด (NO) สำหรับสวิตช์ควบคุมการหยุดมอเตอร์ และ สวิตช์ควบคุมการหยุดฉุกเฉิน จะทำให้เกิดสภาวะที่ไม่สามารถควบคุมได้ในกรณีที่สายสัญญาณขาด
3. โปรแกรมควบคุมการทำงานของระบบ ดังภรูปที่ 2 (b) ซึ่งเป็นโปรแกรมที่ไม่ปลอดภัย คือในกรณีที่เรากดสวิตช์ควบคุมการหยุด ฉุกเฉิน แล้วปล่อยมอเตอร์ยังสามารถที่จะเริ่มต้นทำงานได้อีกครั้ง
4. ในกรณีที่แหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้าของหน่วยอินพุทขาดหายไป ในระหว่างที่มอเตอร์กำลังทำงานอยู่ จะทำให้เกิดสภาวะที่ไม่สามารถควบคุมมอเตอร์ได้

รูปที่ 3 แสดงวงจรควบคุมการสตาร์ทมอเตอร์ โดยใช้ระบบ PLC ควบคุมการทำงาน ที่ปลอดภัย

รูปที่ 3 จะเป็นการใช้ระบบ PLC ในการควบคุมการสตาร์ทมอเตอร์ โดยพิจารณาพื้นฐานจากวงจรในรูปที่ 1 โดยเราจะใช้หน้าสัมผัสช่วย (Auxiliary contact) ของ MCC isolator และ Local isolator เป็นสัญญาณอินพุทให้กับระบบ PLC และใช้สวิตช์ควบคุมการหยุดมอเตอร์ และสวิตช์ควบคุมการหยุดฉุกเฉิน จะใช้สวิตช์หน้าสัมผัสปกติปิด นอกจากนั้นยังนำเอาสัญญาณเอ้าท์พุท จากหน้าสัมผัสช่วยมาต่อเป็นอินพุทของระบบ PLC ด้วย เพื่อใช้ในการแลทช์ โปรแกรม และจะเห็นว่าเราต่อสวิตช์ควบคุมการหยุดฉุกเฉินเพื่อควบคุม เอ้าท์พุท และเป็นอิสระจากการควบคุมของระบบ PLC และในกรณีที่เรากดสวิตช์ควบคุมการหยุดฉุกเฉิน แล้วปล่อยสวิตช์ จะเห็นว่ามอเตอร์ไม่สามารถที่จะเริ่มต้นทำงานต่อไปได้ (เนื่องจากหน้าสัมผัสช่วยที่ใช้แลทช์ มีสถานะเป็น “0”) และในกรณีที่แหล่งจ่ายกำลัง ไฟฟ้าของหน่วยอินพุทขาดหายไป ระบบ PLC ก็จะรับรู้โดยมีลักษณะคล้ายกับมีการกดสวิตช์ควบคุมการหยุดมอเตอร์ ทำให้มอเตอร์หยุดทำงาน

ระบบการจัดเก็บและเรียกคืนวัสดุอัตโนมัติ

บทที่ 1

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับระบบฐานข้อมูล 

งาน ในองค์การไม่ว่าจะเป็นองค์การขนาดเล็ก ขนาดกลาง หรือขนาดใหญ่ ต่างก็ต้องมีข้อมูลของการทำงาน หรือข้อมูลทางธุรกิจในลักษณะต่าง ๆ  ซึ่งข้อมูลเหล่านั้นอาจมีทั้งข้อมูลพนักงาน ข้อมูลลูกค้า ข้อมูลที่เป็นความลับทางธุรกิจ เป็นต้น นอกจากนั้นข้อมูลขององค์การดังกล่าวยังอาจมีความสำคัญมากน้อยต่างกัน มีผู้ใช้ข้อมูลเฉพาะกลุ่ม หรือทุกกลุ่มได้ตามความจำเป็นและตามลำดับชั้นความลับ สิ่งสำคัญคือ ข้อมูลขององค์การหนึ่งย่อมมีความเกี่ยวข้องกันและควรที่จะนำมารวมไว้ใน “ฐานข้อมูล” (Database)

 ความหมาย
        มีคำอธิบายความหมายของ “ฐานข้อมูล” อยู่มากมายหลายคามหมาย ตัวอย่างเช่น
        ฐานข้อมูลอาจถือได้ว่าเป็นตู้เก็บเอกสารอิเล็กทรอนิคส์ชนิดหนึ่ง เช่น  เป็นที่รวมหรือเป็นที่บรรจุแฟ้มข้อมูลคอมพิวเตอร์ชุดหนึ่ง เป็นต้น (A database can be regarded as a kind of electronic filing cabinet.)
        ฐานข้อมูลเป็นชุดของข้อมูลที่คงทน (Persistent Data) ซึ่งถูกเรียกใช้โดยระบบโปรแกรมของกิจการใดกิจการหนึ่ง (A database is a collection of persistent data that is used by the application systems of some given enterprise.) ข้อมูลจะคงทนอยู่ในฐานข้อมูลเพราะเมื่อระบบจัดการฐานข้อมูลรับข้อมูลนั้น เข้าสู่ฐานข้อมูลแล้ว ใครจะขจัดหรือเอาข้อมูลออกไปจากฐานข้อมูลได้ต้องมีการร้องขอต่อระบบจัดการ ฐานข้อมูลเท่านั้น ตัวอย่างข้อมูลที่คงทนในฐานข้อมูล เช่น
           กิจการ                                                                               ข้อมูลคงทน
บริษัทผู้ผลิตสินค้า                                                                   ข้อมูลผลิตภัณฑ์
ธนาคาร                                                                                   ข้อมูลบัญชี
โรงพยาบาล                                                                            ข้อมูลผู้ป่วย
มหาวิทยาลับ                                                                           ข้อมูลนักศึกษา
หน่วยราชการ                                                                          ข้อมูลการวางแผน





เอ็นทิตี้ 
        คำว่า “เอ็นทิตี้” (Entity) หมายถึง วัตถุใด ๆ ที่เราสามารถระบุ หรือแยกแยะออกจากกันได้ ซึ่งแทนอยู่ในฐานข้อมูล (An entity is any distinguishable object that is to be represented in the database.)
สัมพันธภาพ 
        คำว่า “สัมพันธภาพ” (Relationship) บางที่เรียกว่า “ความสัมพันธ์” หมายถึง การเชื่อมโยงหรือความเกี่ยวข้องระหว่างเอ็นทิตี้ต่าง ๆ ซึ่งความสัมพันธภาพเป็นตัวเชื่อมโยงเอ็นทิตี้เหล่านั้นเข้าไว้ด้วยกัน (Relationship links those basic entities together.)
รูปแบบของฐานข้อมูล 
        รูปแบบของฐานข้อมูล ในที่นี้หมายถึง ตัวแบบข้อมูล (Data Model) ของฐานข้อมูลชนิดต่าง ๆ ซึ่งมีผู้รู้คิดค้นขึ้นมา
        ก่อนอื่นเราควรต้องทราบความหมายของคำว่า “ข้อมูล” ก่อน
        ข้อมูล คือ ข้อเท็จจริงที่ให้มา ซึ่งสามารถอนุมานข้อเท็จจริงเพิ่มเติมขึ้นมาได้ (“Data” refers to given facts from which additional facts can be inferred.)
         ข้อเท็จจริงที่ให้มา คือ ประพจน์ที่เป็นจริงเชิงตรรกศาสตร์ (“Given fact” is a logically true proposition.) ดังนั้น ความหมายฐานข้อมูลในมุมมองนี้ ก็คือ ชุดของประพจน์ที่เป็นจริงดังกล่าว (A database is a collection of such true propositions.)
        ตัวแบบข้อมูล เป็นคำจำกัดความเชิงตรรกะ เป็นนามธรรม บริบูรณ์ในตัวเอง ของวัตถุ ตัวกระทำทางคณิตศาสตร์ และ ฯลฯ ซึ่งรวมกันแล้วประกอบเข้าเป็นเครื่องจักรนามธรรมที่ผู้ใช้โต้ตอบได้ วัตถุดังกล่าวทำให้เราสามารถจำลองโครงสร้างข้อมูลได้ ส่วนตัวกระทำทางคณิตศาสตร์ทำให้เราสามารถจำลองพฤติกรรมของมันได้ (Data Model is an abstrach, self –contained, logical definition of the objects, operators, and so forth, that together constitute the abstract machine with which users interact. The objects allow us to model the structure of data. The operators allow us to model its behaviour.)
        ตัวแบบข้อมูล เป็นเหมือนภาษาในการเขียนโปรแกรม แม้ว่าค่อนข้างจะเป็นนามธรรม แต่โครงสร้างของมันสามารถใช้แก้ปัญหาได้ (Data Model is like a programming language-albeit one that is somewhat abstract – whose constructs con be used to solve problems.)

ตัวแบบข้อมูลมี 3 ประเภทที่สำคัญ คือ

• ตัวแบบเชิงสัมพันธ์ (Relational Model)
• ตัวแบบเครือข่าย (Network Model)
• ตัวแบบลำดับชั้น หรือแตกสาขา(Hierarchic Model)

        1. ตัวแบบเชิงสัมพันธ์ (จะกล่าวถึงละเอียดในบทต่อไป) ผู้ใช้ทั่วไปจะมองเห็นตัวแบบเชิงสัมพันธ์ว่า คือ การเก็บข้อมูลเป็นตาราง (Table) หรือถ้าเรียกอย่างเป็นทางการตามทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ก็คือ รีเลชั่น (Relation) นั่นเอง ลักษณะของตารางจะมี 2 มิติ คือ แถว (Row) และคอลัมน์ (Column)โดยเอ็นทิตี้ (Entity) ต่าง ๆ จะมีข้อมูลถูกนำมาจัดเก็บในลักษณะเป็นตาราง กล่าวคือ จะไม่มีแฟ้มข้อมูลแม่หรือแฟ้มข้อมูลลูก แฟ้มข้อมูลแต่ละส่วนเป็นอิสระต่อกัน ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ระบบบริหารฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์เรียงตามลำดับอักษร ได้แก่
        DB2 (มีหลายรุ่น) ของบริษัท IBM Corp.
        Ingres II ของบริษัท Computer Associates International Inc.
        Informix Dynamic Server ของบริษัท Informix Software Inc.
        Microsoft SQL Server ของบริษัท Microsoft Corp.    
        Oracle 8i ของบริษัท Oracle Corp.และ
        Sybase Adaptive Server ของบริษัท Sybase Inc.
        2.  ตัวแบบเครือข่าย บางที่เรียกว่า CODASYL Systems หรือ DBTG Systems ตามชื่อคณะทำงานที่เสนอแนะ กล่าวคือ กลุ่มงานฐานข้อมูลแห่งการประชุมว่าด้วยเรื่องภาษาระบบฐานข้อมูล(the Data Base Task Group of the conference on Data Systems Languages) ตัวอย่างเช่น ระบบ IDMS ของบริษัท Computer Associates International Inc. ตัวแบบเครือข่ายนี้ไม่ได้เกี่ยวข้องกับเรื่องการสื่อสารข้อมูล (Data Communication) แต่อย่างใด โดยตัวแบบนี้ในแง่การมองของผู้ใช้จะเป็นไปในรูปของการรวบรวม ระเบียนต่าง ๆ และความสัมพันธ์ระหว่างระเบียน ความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนระหว่างตัวแบบเชิงสัมพันธ์และแบบเครือข่าย คือ ในตัวแบบเชิงสัมพันธ์จะแฝง (Implicit) การแสดงความสัมพันธ์เอาไว้ (หมายความว่า ระเบียนที่มีความสัมพันธ์กันจะต้องมีค่าของข้อมูลในเขตข้อมูลใด เขตข้อมูลหนึ่งเหมือนกัน) ส่วนการแสดงความสัมพันธ์ในตัวแบบเครือข่ายจะเป็นไปอย่างโจ่งแจ้ง (Explicit) คือ แสดงได้ในโครงสร้างอย่างชัดเจน ตัวอย่างเช่น