ข้อจำกัดของระบบ FOUNDATION FILEDBUS
ระบบ FOUNDATION FIELDBUS จะมีข้อจำกัดในเรื่องของการใช้งานหลัก ๆ จะมีอยู่ด้วยกัน 3 เรื่องคือ 1 Power Distribution, 2 Attenuation และ 3 Signal Distortion
1. Power Distribution เป็นเรื่องที่เกี่ยวกับการจ่าย Electrical Power Supply ให้กับ Instrument เครื่องมือวัดและควบคุม แต่ละตัว สาเหตุที่จะต้องทำการพิจารณาการจ่ายพลังงานให้กับ เครื่องมือวัดและควบคุม เนื่องจากว่าในระบบ Network ของ FOUNDATION FIELDBUS นั้นเป็นลักษณะของการต่อแบบ Multi Drop ซึ่งหากว่ามีการต่อ เครื่องมือวัดและควบคุม ใน Network มากเกินไปจะทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไปเลี้ยง เครื่องมือวัดและควบคุม แต่ละตัวมีไม่เพียงพอ เนื่องจาก Power Supply ก็มีการจำกัดกระแสที่จ่ายไปอู่ค่า ๆ หนึ่งเพื่อป้องกันการลัดวงจร
ตัวอย่าง วิธีการคำนวณหาจำนวน เครื่องมือวัดและควบคุม ที่สามารถต่อได้ใน 1 Network (1 Trunk)
• กำหนดให้ FIELDBUS Power Supply จ่ายแรงดันที่ 20 Volt
• ใช้สาย Cable ที่มีความต้านทาน 20 Ω/km. โดยใช้สาย Signal ยาว 1 km. ซึ่งจะทำให้ความต้านทานของ Trunk นี้มีค่าความต้านทานรวมที่ 44 Ω
• ใช้ Topology การต่อเป็นลักษณะแบบ Chicken foot โดยที่ เครื่องมือวัดและควบคุม แต่ละตัวใช้กระแสที่ 20 mA.
Solve จากการที่ข้อจำกัดของ เครื่องมือวัดและควบคุม แต่ละตัวต้องการแรงดันต่ำสุดในการเลี้ยงวงจรที่ 9 mA. ดังนั้นกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถไหลภายใน Network ได้จึงมีค่าเท่ากับ
(Voltage@ Cable)/ (Resistance of cable) = Current available
([20-9] Volts) / (44 Ω /km.) = 250 mA.
ดังนั้นจำนวนของ เครื่องมือวัดและควบคุม ที่สามารถต่อเข้าที่ Trunk นี้ได้จึงมีจำนวนเท่ากับ
(Current available) / (Device draw) = Number of devices
(250 mA.) / (20 mA.) = 12 devices
2. Attenuation เป็นเรื่องของอัตราการลดลงของขนาดกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในสายสัญญาณตัวนำแบบ ต่าง ๆ โดยในมาตรฐานของ FOUNDATION FIELDBUS นั้นยอมให้เกิดการลดลงของสัญญาณกระแสไฟฟ้าได้โดยต้องมีค่าไม่ต่ำกว่า 0.75 Volts peak-to-peak แต่ที่ตัวระบบนั้นจะถูกออกแบบให้สามารถทาการตรวจจับระดับสัญญาณได้ต่ำสุดถึง 0.15 Volts peak-to-peak (โดยถ้าคิดเป็นหน่วยของ Decibel จะสามารถเกิดการลดลงได้ต่ำสุดถึง 14 dB)
ตัวอย่าง วิธีการคำนวณความยาวสายสูงสุดที่สามรถใช้งานได้ ให้อัตราการลลดลงของสัญญาณในสายตัวนำมีค่าเท่ากับ 3 dB/km. ดังนั้นสายสัญญาณตัวนำความยาวสูงสุดที่สามารถใช้งานได้คือ
14 dB / (3 dB/km.) = 4.6 km long.
อย่างไรก็ตามเราจะต้องทำการพิจารณาการลดลงของสัญญาณในส่วนของสาย Spur ด้วย ซึ่งเป็นส่วนที่สั้นแต่เกิดการลดลงของสัญญาณที่ไหลผ่านมาก เนื่องจากลักษณะของ Topology ในการต่อสาย Spur จะทำให้เกิดค่า Capacitive ในสายตัวนำซึ่งจะส่งผลต่อการลดทอนสัญญาณไฟฟ้าที่ค่อนข้างมาก สมมุติให้สาย FOUNDATION FIELDBUS มีค่า Capacitive อยู่ที่ 0.15 nF/meter อัตราของการลดทอนสัญญาณจะอยู่ที่ 0.035 dB/nF ถ้าต้องการใช้สาย Spur ทั้งหมดที่ต่อกับ เครื่องมือวัดและควบคุม มีความยาว 500 meters ดังนั้นอัตราการลดทอนสูงสุดจะอยู่ที่
500 meters x 0.15 nF/meter x 0.035 dB/nF = 2.6 dB
ดังนั้นอัตราการลดลงของสัญญาณไฟฟ้าที่ไหลผ่าสายตัวนำจะมีค่าอยู่ที่วิ่งจาก Host มาที่ Segment จะมีค่าการลดทอนอยู่ที่
3 dB/km. x 1 km. = 3 dB
ค่าอัตราการลดทอนสูงสุดที่จะเกิดขึ้นที่ Trunk นี้จะมีค่าที่
3 dB + 2.6 dB = 5 dB
3. Signal Distortion เป็นเรื่องที่คำนึงการผิดเพี้ยนของรูปคลื่นสัญญาณโดยมีสาเหตุมาจากหลายอย่างมารวมกัน ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของสัญญาณรบกวน การเกิด Attenuation ในสายสัญญาณ การติตั้ง Terminator ไม่ดี (loose) การติดตั้ง Terminator ไม่ครบจำนวนในในแต่ละ Trunk การเกิดการรบกวนจาก Interference Error ในอุปกรณ์ FOUNDATION FIELDBUS สาเหตุเหล่านี้ล้วนทำให้รูปคลื่นสัญญาณเกิดการผิดเพี้ยนได้ทั้งสิ้น
รูปที่ 13 แสดงรูปคลื่นสัญญาณที่ผิดเพี้ยนไปจากเดิม
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น