หน้าแรก Vendors Fluke Networks ทำความรู้จักกับ “Profinet” อีเธอร์เน็ตด้านอุตสาหกรรม และวิธีทดสอบขั้นพื้นฐาน

ทำความรู้จักกับ “Profinet” อีเธอร์เน็ตด้านอุตสาหกรรม และวิธีทดสอบขั้นพื้นฐาน

แบ่งปัน


เราต่างทราบดีว่าโลกของอีเธอร์เน็ตนั้นได้เข้ามาแทรกซึมในโรงงานแทบทุกหย่อมหญ้าในฐานะโปรโตคอลสื่อสารสำหรับแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์และคอนโทรลเลอร์ ซึ่งโปรโตคอลที่นำมาประยุกต์ใช้อย่าง Modbus, EtherCat, EtherNet/IP และ Profinet นั้นล้วนทำงานบนอีเธอร์เน็ตทั้งสิ้น โดยเฉพาะ EtherNet/IP และ Profinet ที่ครองพื้นที่ในตลาดไปกว่า 60% ซึ่งลิงค์ทั้งสองแบบที่ใช้ในอุตสาหกรรมนี้ต่างมีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมทั้งด้านการรองรับการสื่อสารข้อมูลเรียลไทม์แบบเจาะจงเป้าหมาย รวมทั้งการควบคุมด้วย

ถือว่าอีเธอร์เน็ตระดับอุตสาหกรรมถูกนำมาใช้งานเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องพร้อมๆ กับการนำเทคโนโลยีใหม่อย่าง IIoT มาใช้ ทำให้ Profinet กลายเป็นตัวเลือกยอดนิยมจากความสามารถในการผสานเข้ากับฟิลด์บัสแบบ Profibus ได้ถึงระดับ I/O และความเร็วที่เหนือชั้นกว่า อย่างไรก็ดี ในขณะเดียวกันนั้น เทคโนโลยีใหม่ที่คู่ขนานกันมาอย่างอีเธอร์เน็ตแบบ Single-Pair และระดับชั้นกายภาพขั้นสูง (Advanced Physical Layer) ก็อาจช่วยให้นำอีเธอร์เน็ตมาใช้ในแวดวงอุตสาหกรรมได้มากขึ้นด้วย

แต่ในเมื่อลิงค์ Profinet ยังคงได้การยอมรับมาใช้ในการควบคุมระบบอุตสาหกรรมและเครือข่ายแบบ SCADA มากขึ้นเรื่อยๆ เราก็ควรที่จะทราบวิธีการทดสอบลิงค์ประเภทนี้ไว้

Profinet เมื่อเทียบกับอีเธอร์เน็ต
ความแตกต่างระหว่าง Profinet และอีเธอร์เน็ตนั้นสามารถอธิบายได้ชัดเจนที่สุดผ่านมาตรฐานโมเดล ISO “7 เลเยอร์” นั่นคือ Profinet ไม่ใช่อีเธอร์เน็ต แต่เป็นโปรโตคอลหรือการประยุกต์ใช้บนเลเยอร์ 7 (Application) เหมือนกับ HTTP ที่เป็นโปรโตคอลสำหรับสื่อสารข้อมูลเว็บไซต์บนอีเธอร์เน็ต ซึ่งการอยู่บนลำดับชั้นที่ 7 หรือบนสุดนี้ทำให้ Profinet มีฟังก์ชั่นการทำงานใกล้ชิดกับผู้ใช้มากที่สุด และเป็นตัวกำหนดความพร้อมในการให้บริการทรัพยากร ขณะที่ในทางกลับกันนั้น อีเธอร์เน็ตเป็นเทคโนโลยีในลำดับชั้นที่ 2 ที่ควบคุมการสื่อสารข้อมูลไปกลับระหว่างอุปกรณ์โดยใช้ที่อยู่สำหรับควบคุมการเข้าถึงผ่านสื่อ (MAC) ซึ่งเป็นข้อมูลส่วนหนึ่งบนเฟรมอีเธอร์เน็ต ครอบคลุมรวมไปถึงลักษณะสัญญาณข้อมูลในระดับเลเยอร์ 1 ที่อิงกับสื่อกายภาพที่ใช้ในการส่งสัญญาณ (เช่น สายเคเบิลและหัวต่อ) สรุปแล้ว Profinet อยู่บนเลเยอร์ 7 ซึ่งทำงานบนอีเธอร์เน็ตที่ดูในระดับเลเยอร์ 1 และ 2 อีกทีหนึ่ง จึงถือว่าโปรโตคอลเหล่านี้เป็นเทคโนโลยีที่รองรับซึ่งกันและกันมากกว่าที่จะเป็นคู่แข่ง

แม้ Profinet จะทำงานบนระบบอีเธอร์เน็ต แต่ชิ้นส่วนอุปกรณ์เกรดเชิงพาณิชย์มาตรฐานนั้นก็ไม่สามารถทนทานภายใต้สภาพแวดล้อมในอุตสาหกรรมที่โหดร้ายได้ แม้ระบบ Profinet ในโรงงานขนาดเบาบางแห่งสามารถใช้กับหัวต่อ RJ-45 ที่เสริมความแข็งแรงขึ้นได้ แต่เราก็มักพบการใช้หัวต่อแบบตัวล็อกตระกูล M-Series มากกว่าอย่างเช่นหัวต่อ M-12 D-coded แบบ 4 พิน (2 คู่สาย) ที่รองรับการเชื่อมต่อมากสุดที่ 100 Mb/s และหัวต่อ M-12 X-coded แบบ 8 พิน (4 คู่สาย) ที่รองรับความเร็วได้ถึง 10 Gb/s แทน ทางฝั่งสายเคเบิลก็มักหุ้มฉนวนเสริม (ไม่ว่าจะเป็นแบบ F/UTP หรือ S/FTP) เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนจากเครื่องจักร วัสดุที่ใช้หุ้มสายก็มีความแข็งแรกมากกว่าฉนวน PVC มาตรฐานธรรมดาที่ใช้กับสายเคเบิลเชิงพาณิชย์ทั่วไปด้วย เช่น สายเคเบิลที่ใช้ในระบบ Profinet มักใช้ฉนวนแบบฟลูออริเนต เอธิลีน โพลิโพรพิลีนหรือ (FEP), อีลาสโทเมอร์แบบเทอร์โมพลาสติก (TPE), หรือโพลียูริเทน (PUR) ที่ทนทานต่ออุณหภูมิร้อนหรือเย็นจัด สารเคมี การเสียดสี และภาวะโหดร้ายอื่นๆ ในสภาพแวดล้อมแบบอุตสาหกรรมได้

 

การทดสอบสายเคเบิลของ Profinet ก็คือการทดสอบสายเคเบิลอีเธอร์เน็ตนั่นเอง
เนื่องจาก Profinet ใช้สายเคเบิลในตระกูลอีเธอร์เน็ต เราจึงทดสอบสายเหล่านี้ในลักษณะเดียวกันได้โดยขึ้นกับประเภทหรือ Category ของสายเคเบิลที่ใช้ อีกจุดที่เหมือนกับอีเธอร์เน็ตเชิงพาณิชย์ก็คือ Profinet มีการจำกัดความยาวมาตรฐานอยู่ที่ 100 เมตรด้วยเช่นกัน ดังนั้นก็ต้องมีการทดสอบเพื่อหาระยะทางด้วย และเพราะว่าปัญหาที่เกิดกับระบบอีเธอร์เน็ตเชิงอุตสาหกรรมกว่าครึ่งนั้นมักมาจากสายเคเบิล การทดสอบ Profinet จึงควรรวมถึงการทดสอบหาแผนผังการโยงสายหรือ Wiremap พื้นฐานเพื่อดูความต่อเนื่อง และระบุปัญหาอย่างเช่นวงจรเปิด การลัดวงจร การต่อย้อนคู่สาย การต่อข้ามคู่สาย และการต่อแยกคนละคู่สายได้ รวมทั้งยังต้องทดสอบหาสัญญาณรบกวนข้ามคู่สายภายในเส้น (อย่างเช่น NEXT, ACR-F, PS ACR-F เป็นต้น) รวมถึงครอสทอล์กข้ามเส้นในกรณีของสาย Category 6A ด้วยเช่นกัน

ให้แน่ใจว่าเลือกค่าลิมิตถูกต้องเวลาทดสอบกับ Profinet
เวลาเลือกค่าขีดจำกัดในการทดสอบลิงค์ Profinet นั้น แรกสุดเลย คุณจำเป็นต้องอิงตามคำแนะนำของผู้ผลิตเครื่องจักรและสายเคเบิล ไปจนถึงผู้จำหน่ายอุปกรณ์ออโตเมชั่นของคุณด้วย แต่ไม่ว่าอย่างไรคุณก็น่าจะได้ทดสอบไม่เป็นมาตรฐาน TIA-1005-A สำหรับภูมิภาคอเมริกาเหนือ ก็ต้องเป็นมาตรฐาน ISO/IEC 11801-3 สำหรับระดับนานาชาติอิงตาม Category หรือประเภทของสายเคเบิลที่ใช้อยู่แล้ว

ถึงเครื่อง Fluke DSX CableAnalyzer จะมีค่าลิมิตสำหรับทดสอบแชนแนล Profinet มาให้เลือกในกลุ่ม “Application” ก็ตาม แต่เราก็มักแนะนำให้ทดสอบ Profinet ตามค่าลิมิตที่ออกมาใหม่กว่าอย่าง End-to-End (E2E) ของมาตรฐาน ISO 11801-9902 ที่รวมเอาค่าประสิทธิภาพของคู่สายที่เข้าหัวที่ปลายทั้งสองด้านด้วย ซึ่งค่านี้ยังจะถูกรวมกับมาตรฐานรุ่นถัดไปอย่าง 11801-3 ทั้งนี้สำหรับระบบในอุตสาหกรรม เรามักจะพบแผงสายเคเบิลถูกเข้าหัวที่ Eliminate Slack ซึ่งสายเคเบิลดังกล่าวมักเป็นลิงค์แบบจุดต่อจุดโดยไม่มีการเชื่อมต่อข้ามหรือเชื่อมระหว่างกัน และโดยปกติแล้วการทดสอบแชนแนลจะไม่รวมค่าประสิทธิภาพของปลั๊กสายที่ปลายทั้งสองด้าน จึงไม่มีทางที่จะทราบเลยว่าหัวต่อที่ติดตั้งหน้างานนั้นจะรองรับรูปแบบการใช้งานที่ใช้ค่าลิมิตของแชนแนลนั้นๆ แต่ทว่า ค่าลิมิตแบบ E2E ได้รวมการทดสอบปลายหัวต่อเชื่อมต่อไว้ด้วย ทำให้มั่นใจได้ว่ามีการทดสอบครอบคลุมถึงปลั๊กเสียบปลายสาย ที่แสดงว่าการเชื่อมต่อแบบ Point-to-Point ดังกล่าวใช้งานได้จริง

สิ่งที่ต้องมองหาสำหรับเครื่องทดสอบสายเคเบิลแบบ Profinet
มีข้อความพิจารณาบางอย่างในการเลือกซื้อเครื่องทดสอบสายเคเบิลแบบ Profinet ดังต่อไปนี้:
– ค่าลิมิตการทดสอบสำหรับแต่ละ Category, ตัว Profinet เอง, และลิงค์ที่ครอบคลุมแบบ End to End
– ความสามารถในการตรวจเทียบมาตรฐานสเปกสายเคเบิลด้านแม่เหล็กไฟฟ้าหรือ MICE ระดับอุตสาหกรรม
– รองรับหัวต่อแบบอุตสาหกรรม เช่น M8, M12-D, M12-X
– ได้การแนะนำจากผู้ผลิตสายเคเบิลระดับอุตสาหกรรมชั้นนำ
– สามารถระบุปัญหาบนสายเคเบิลไม่ว่าจะเป็นปัญหาพื้นฐานหรือซับซ้อนได้อย่างรวดเร็ว
– ทนทาน และทำงานเสถียร
– มีบริการให้ความช่วยเหลือทั้งทางออนไลน์ โทรศัพท์ และที่หน้างาน

เครื่องตระกูล DSX CableAnalyzer ของเรารองรับค่าลิมิตทดสอบเทียบมาตรฐานอีเธอร์เน็ตเชิงอุตสาหกรรม และประเภทหัวต่อทั้งหมดที่ควรมี อีกทั้งยังได้การยอมรับจากผู้ผลิตสายเคเบิลชั้นนำมากกว่า 30 ราย ด้วยฟีเจอร์พิเศษอย่าง Fault Info ที่แสดงตำแหน่งที่เกิดปัญหาพื้นฐาน (เช่น สายขาด หรือหัวต่อไม่ได้ประสิทธิภาพ) หรือแม้แต่ปัญหาที่ซับซ้อน (เช่น การมีน้ำภายในสาย) มาในรูปลักษณ์ที่แข็งแรงทนทานสไตล์ Fluke พร้อมใช้งานได้ทุกวัน

ที่มา : https://www.flukenetworks.com/blog/testing-profinet-basics