บทท 2 ทฤษฏและหลกการ

2.1 หลกการและทฤษฏของระบบ SCADA

SCADA Supervisory Control and Data Acquisition คอระบบเครองมออตโนมตส าหรบตรวจสอบเกบรวบรวมขอมลและบรหารระบบควบคมของกระบวนการผลตภายในโรงงานอตสาหกรรม สกาดาประกอบดวยสวนประกอบหลกคอ - หนวยตดตอและปฏบตการของผใชระดบบน - หนวยควบคมระยะไกล และหนวยตดตอระยะไกล SCADA เปนระบบทสามารถเอาสญญาณจากตววด ทอยในรปของไฟฟา หรอพลงงานอน ๆ มาแปลงอยในรปของขอมลทเปนตวเลข เพอใชท าประโยชนตาง ๆ ใหกบผปฏบตงานในระยะไกล เปนการรวมขบวนการ 2 ขบวนการเขาดวยกน คอ

- Telemetry - Data Acquisition Telemetry System

เปนเทคนคทใชในการสงและรบขอมลผานสอกลาง โดยขอมลนนสามารถวดได เชน โวลต ความเรว หรอ อตราการไหล ซงขอมลเหลานจะถกสงไปอกสถานทหนงโดยผานสอกลางตาง ๆ เชน เคเบล สายโทรศพท หรอ คลนวทย ขอมลจากหลาย ๆ สถานท จะถกน ามารวมกนใน ระบบ SCADA Data Acquisition

เปนวธการทจะเขาถงและควบคมขอมลจากอปกรณทถกควบคมหรอ ถกตรวจสอบอย โดยทขอมลทไดจะถกสงไปใหระบบ Telemetry ระบบ DAQ (Data acquisition) เปนการเกบรวบรวมวเคราะหขอมลจรงในงานวจยทดลองวทยาศาสตรและทดสอบงานทางดานวศวกรรมเชงคณภาพและประสทธผลผานคอมพวเตอร โดยมความแตกตางจากงานระบบคอมพวเตอรทวไปตรงทม Hardwareพเศษเพอตรวจจบสญญาณทางกายภาพทางวทยาศาสตร อาทเชน อณหภม ความดนอากาศ กาซ อตราการไหล เปนตน แปลงเขาสระบบคอมพวเตอรเปนรปแบบในลกษณะสญญาณทางไฟฟา เขาสระบบคอมพวเตอรผาน Software ประยกตทพฒนาตามคณลกษณะของงานวจยทดลองนน ๆ ในลกษณะเวลาจรง (Real Time) ซงในอดตมกใชเปนระบบเฉพาะเจาะจงลงไปตามประเภทงาน ไมสามารถใชงานรวมกบงานวจยอนได ท งยงมราคาทสงมาก ทวาดวยความสามรถของคอมพวเตอรสวนบคคลในปจจบน ประกอบกบการใชงานทงายขนของ Software ระบบปฏบตการในลกษณะทเปนวนโดวหรอกราฟฟก ท าใหการประยกต

เพอน าคอมพวเตอรมาใชในงานดาน Data Acquisition นมความเปนไปไดอยางไมยงยาก และใหความครองตวกบนกวทยาศาสตร นกวจยทดลองและวศวกร เพอพฒนาระบบงานดงกลาวไดเองจาก Hardware และ Software งานดาน Data Acquisition ทมใหเลอกมากมายหลากหลายผผลต และสามารถใชงานรวมกนไดโดยสวนใหญ ท าใหราคาระบบโดยรวมมราคาไมสง และใหประสทธผลในการพฒนาประเทศเชงเทคโนโลยไดดกวา องคประกอบของระบบสกาดา - หนวยตดตอและปฏบตการของผใชระดบบน - หนวยควบคมระยะไกล - หนวยตดตอระยะไกล

รปท 2.1 องคประกอบของระบบสกาดา

ผใชสามารถตรวจสอบและควบคมกระบวนการผลตภายในโรงงานอตสาหกรรมเปนระยะทางไกลไดโดย หนวยตดตอและปฏบตการของผใชระดบบนเปนเครองมอปฏบตการของผใชส าหรบตรวจสอบและควบคม กระบวนการผลตเชอมตอกบหนวยควบคมระยะไกล หนวยควบคมระยะไกลตดตอกบหนวยตดตอระยะไกลโดยการสอสารขอมลแบบดจตอลทางระบบเครอขายคมนาคม และหนวยตดตอระยะไกลเปนเครองมอเชอมตอกบกระบวนการผลต ประกอบดวย หนวยรบสญญาณ และสงสญญาณของสญญาณชนดอนาลอกและสญญาณชนดดจตอล

รปท 2.2 การตดตงสกาดาส าหรบตรวจสอบเกบรวบรวมขอมล และบรหารระบบควบคม

สกาดาเหมาะสมกบงานประเภทใด - การตรวจสอบ

- การเกบรวบรวมขอมลของกระบวนการผลต - การบรหารระบบควบคม ของกลมโรงงานอตสาหกรรมขนาดใหญบรเวณกระบวนการผลตครอบคลมพนทกวาง หรอโรงงานอตสาหกรรมมกระบวนการผลตอสระตดตงกระจดกระจายทวบรเวณพนทการผลต รวมถงระบบสาธารณประโภคตาง ๆ รปแบบของสกาดา

- Point-to-Point Configuration - Point-to-Multipoint Configuration

รปท 2.3 Point-to-Point Configuration

รปท 2.4 Point-to-Multipoint Configuration สวนประกอบของสกาดา

- Field Instrumentation เปนเครองมอ หรอเซนเซอรทเชอมตอกบเครองจกรหรออปกรณทถกควบคมหรอถกตรวจสอบ อปกรณนจะเปลยน Physical Parameter เชน Fluid Flow, Velocity, Fluid Level ใหเปน Electrical Signal เชน Voltage หรอ Current ซงสามารถอานคาเหลานไดโดย Remote Station Equipment ผลลพธทไดเปนไดทง Analog และ Digital

- Remote Station เปนสวนทท าการรวบรวมขอมลจากเครองจกรหรออปกรณ และสงไปยงศนยกลางระบบ SCADA ซงอาจจะเปน Remote Terminal Unit (RTU) หรอ Programmable Logic Controller (PLC) กได RTU คอ อปกรณใชในการตรวจจบสญญาณจาก Field Sensor แลวสงสญญาณขอมลให Controller ควบคม อปกรณ Remote Station แบงเปน 2 ประเภทคอ

- Single Board : input และ output เปน Fixed Number จะมราคาถกแตไมสามารถรองรบการขยายของระบบสมยใหมได

- Modular Board : สามารถรองรบการขยาย Remote Station ไดแตราคาคอนขางแพง - Communication Network

เปนการสงขอมลดจตอลระหวางสถานทหนงไปยงสถานทหนง โดยผานตวกลางในการตดตอสอสาร เชน สายเคเบล คลนวทย

- Central Monitoring Station (CMS) เปนศนยกลางของระบบ SCADA โดยรบขอมลมาประมวลผลและท าการแสดงกระบวนการบนหนาจอคอมพวเตอร ประกอบดวย ซอฟตแวร และ ฮารดแวร ซอฟตแวรจะตองท างานแบบ Multitasking ไดดงตอไปน

- สอสารขอมลกบอปกรณรบสงสญญาณ - แสดงคาทอานไดบนจอภาพ - เกบบนทกขอมลระยะยาวบนหนวยความจ า - ตรวจสอบสญญาณเตอนและแสดงสญญาณเตอน - ค านวณคา เกบบนทก และการควบคม - พมพรายงานผลการปฏบตงานบนจอภาพ - ตอบรบขอมลทปอนผานแปนพมพ

ลกษณะพเศษของสกาดา ลกษณะพเศษของระบบ SCADA ทตางจากระบบควบคมดวยระบบคอมพวเตอรอน คอ ระบบ SCADA มอปกรณปลายทางทถกควบคมจะอย ในต าแหนงทหางไกลจากศนยกลางระบบคอมพวเตอรทมผสงการ โดยการสงสญญาณควบคมจะถกสงผานสออนเปนตวกลาง เชนคลนวทย Microwave หรอระบบสอสารดาวเทยม ฐานขอมลของสกาดา

- Realtime Database Servers

เปนระบบฐานขอมลทใชจดการและเกบคาของกระบวนการ ณ เวลาปจจบนในขณะใด ๆ คา Realtime

จะเปลยนแปลงไปตามสภาพของกระบวนการทเปลยนแปลงไปตามเวลา คาของกระบวนการจะถก

ตรวจจบ (Monitor & Scan) โดย RTU (Remote Termination Unit) จากนน ขอมลคา Realtime จะถก

ประมวลน ามาแสดงผลบน MMI (Man-Machine Interface) เพอใหโอเปอเรเตอร รถงสภาพของ

กระบวนการ ณ ขณะนน ๆ คา Realtime ทก ๆ คาจะถก Update ไดไมเกนทก ๆ 2 วนาท

- Historical Database Servers

เปนระบบฐานขอมลทใชจดการและจดเกบคา Historical Data ของกระบวนการเพอใชในการ Trending

Logging, Statistic และ Report ตวอยางของฐานขอมลชนดน คอ XIS (Extended Information System)

ซงถกสรางโดยใช Sybase Realational Database Management System (RDBMS) ทเปนมาตรฐาน

มาตรฐาน Protocols ทใชในสกาดา ปจจบน ม SCADA มาตรฐาน Protocols มากกวา 200 โปรโตคอลทวโลก ทใชส าหรบการตดตอระหวาง Central Computer และ Remote RTUs, PLCs และ Flow Computer Standard มาตรฐาน Protocols ทใชในปจจบนมอย 5 แบบ - ASCII - CAP - Modbus - Modbus X - IEEE 32 bit Single Format Floating Point - ASCII (American Standard Code for Information Interchange) เ ปนโปรโตคอลทใชในการสอสารของคอมพวเตอรทรจกกนอยางแพรหลายและเปนสากล - CAP (Compressed ASCII Protocol) เปน RTU Protocol ทดทสด เปนภาษาทคนสามารถอานเขาใจได (Man readable) มความนาเชอถอ (Reliability) เรว (Fast) และมความปลอดภยสง (Secure) - Modbus เปน Point-to-Point PLC Protocol ทใชกนทกหนทกแหง แตมขอเสยคอ เปนภาษาทคนไมสามารถอานเขาใจได (Man Unreadable) - Modbus X เปนสวนทพฒนามาจาก Modbus Protocol ทท าใหผใช Modbus สามารถอานและสามารถสรางจ านวนบวกและลบได - IEEE 32 bit Single Format Floating Point เปนมาตรฐานของงานอตสาหกรรม ส าหรบการสงตวเลข 23 บต ดวยความถกตอง โปรโตคอลเหลานใชไดกบ National Instrument's Lookout ทเปน Object Oriented Software, DDE, SQL และ WEB การแปลงขอมลในสกาดา ขอมลตาง ๆ ทไดจากกระบวนการจะถกแปลงโดย SCADA Central Station Computer ไปเปนขอมลชนดตวเลขและตรรกะ สวนใน Object Oriented Software รปแบบของฐานขอมลจะถกเกบในรปของ Object โดยขอมลในฐานขอมลเหลานจะถกเรยกใชโดย Central Station Computer จาก Remote RTUs, PLCs, Flow Computers เปนตน และขอมลจะถกสงผานสญญาณวทย, สายเคเบล, Fiber Optic Cable , By Dialing, By Satellite Communication

การแปลงขอมล SCADA Protocal การแปลงระบบให SCADA System Protocol สามารถใชงานกบคอมพวเตอรรนใหมและฐานขอมลแบบใหมได ซงมหลายแนวทางดวยกน

- การแปลง Remote RTU เกา และ Flow Computer ใหสอสารดวย Standard Protocol วธนท าใหขอมลในระบบเดมยงคงอยครบถวน

- การแปลง Remote RTU ใหมและ Flow Computer ใหสอสารดวย Old Protocol วธนไมนยม เนองจากมขอเสยคอ เปนการใชเทคโนโลยเกา (Step Back Technology)

- การใช SPC (SCADA Protocol Converter) เปน H/W Protocol Converter ระหวาง RTU ,PLC, Flow Computer และ Central Station ซงวธนท าใหระบบเกา (Old System) สามารถสอสารกบซอฟทแวรแบบใหม (Modern Software) ได และ SPC จะตดตอโดยตรงกบ Central Station โดยไมม Delay หรอ Distortion เลย

รปท 2.5 การตดตอโดยใช SPC เปนตวกลางระหวาง Central Computer SCADA Software และ RTU คณสมบตของซอฟทแวร SCADA

- Object Oriented Graphics โปรแกรมนเปนโปรแกรมทท างานแบบ Object ทก ๆ ออปเจก หรอกลมของออปเจก สามารถเคลอนยาย ปรบขนาดหมน ตด แปะ ได ท าใหงายตอการพฒนา Standard User Interface ระบบตดตอกบผใชเปนลกษณะมาตรฐานของ Window ท าใหผใชเรยนรไดงาย

- DDE Software สนบสนน DDE Software ทสนบสนนการใชงาน DDE ท าใหซอฟทแวรตวอนในวนโดวทสนบสนน DDE เชน Excel, Microsoft Word สามารถน าขอมลจากซอฟทแวรตวนนไปใชงานได NetDDE สนบสนน

- Net DDE ซงเปน DDE ส าหรบระบบเนตเวรกทพฒนาโดยบรษท Wonder Ware ท าใหคอมพวเตอรแตละจดบนเนตเวรกสามารถแลกเปลยนขอมลกนไดนอกจากนควรจะสนบสนนการแลกเปลยนขอมลกบระบบปฏบตการอน ๆ เชน VMS และ UNIX ซอฟทแวรบางตวอาจจะไมสนบสนน Net DDE เพราะ Net DDE พฒนาโดยบรษท Wonder Ware

- Wizards เปน Library ทเกบรปภาพของหนาปด หรอรปรางของวตถทใชอยบอย ๆ - Real-Time Database สนบสนนขอมลท งแบบตอเนองและแบบไมตอเนองรวมท งขอมล

จ านวนเตมและตวอกษร - Real-Time and Historical Trends สามารถดการเปลยนแปลงของคาตาง ๆ เทยบกบเวลาได

และสามารถใช Cursor อานค า ณ จดทตองการ หรอท าการขยายภาพ ณ บรเวณทตองการได - Alarm Capabilities สนบสนนสญญาณเตอนอยางนอย 10 ระดบ สญญาณเตอนทเกดขน

สามารถแสดงบนหนาจอในลกษณะการเปลยนแปลงของสได เกบขอมลลง Disk หรอสงออกทางเครองพมพได

- Security ระบบรกษาความปลอดภยควรจะก าหนดระดบของผใชไดไมต ากวา 10 ขน พรอมกบบนทกการใชงานของผใชแตละคนวามการใชงาน เขาออกจากระบบเมอไร และระหวางทใชงานระบบอยนนไดท าอะไรบาง Client-Server สนบสนนการท างานแบบ

- Client-server ในระบบขนาดใหญทซบซอนนน ระบบควบคมแบบอตโนมตจะตองเปนระบบเนตเวรก การสนบสนนระบบ Client-server ท าใหสามารถกระจายงานตาง ๆ ไปยงคอมพวเตอรแตละตวในเนตเวรก โดยอาศยขอมลกลางรวมกนได

- Reporting สนบสนนการท ารายงานตาง ๆ เชน รายงานประจ าวนเกยวกบขอมลตาง ๆ เพอเปนขอมลส าหรบผบรหารในการตดสนใจอกตอไป

- Network สนบสนนการท างานบนเนตเวรกไดหลายชนด เชน Ethernet, Token Ring, Arenet ,DEC Net เปนตน และสลบโปรโตคอลหลายชนดเชน TPX, TCP/IP เปนตน

- SPC (Statistic Process Control) ความสามารถสวนนจะเปนการน าขอมลทบนทกไดมาวเคราะหและสงผลลพธในรปแบบตาง ๆ เชน ฮสโตแกรม ตาราง กราฟเสน เปนตน ท าใหผดแลระบบสามารถตดตามและวเคราะหระบบโดยรวมได

- Redundant Server เนองจากมความเปนไปไดทคอมพวเตอรทตอกบ PLC หรอ MPU (Master Control Unit) อาจเกดปญหาได ดงนนซอฟทแวรทางดาน SCADA ทดควรจะยอมใหคอมพวเตอร 2 ตวตอกบ MCU เพยงตวเดยวได โดยคอมพวเตอรอกตวหนงจะเปนระบบส ารอง เมอคอมพวเตอรหลกเกดขดของ คอมพวเตอรส ารองจ าไดเขาท างานแทนททนท เพอปองกนมใหระบบโดยรวมเสยหาย

- Development Kits จะท าใหผใชพฒนา Application ของตนเองได เชน สราง Object ตาง ๆ ขนมาเอง หรอเขยน Driver ขนมาส าหรบอปกรณททางบรษทพฒนาขนมาเอง

- Program สนบสนนการใชโปรแกรมภาษา C หรอ Visual Basic บน Windows เพอผใชสามารถสราง Application ของตนเองขนมาได และยงสามารถดงขอมลจากโปรแกรม SCADA ไปใชงานได 2.2 รายละเอยดมาตรฐานตาง ๆ ทควรรจก ในการออกแบบและตดตงระบบไฟฟาในอาคารสงจ าเปนตองท าความเขาใจกบมาตรฐานทเกยวของดงนคอ

- มาตรฐานอปกรณไฟฟา อปกรณไฟฟาทใชในระบบไฟฟามอยมากมายหลายชนด สวนมากจะมมาตรฐานควบคมคณภาพอยแลวโดยมาตรฐานอปกรณไฟฟาทนยมใชกนมากคอ มาตรฐานของ IEC (International Electrotechnical Commission) จะสงเกตไดจากแคตตาลอกของอปกรณไฟฟาจะอางถงมาตรฐานนอยเสมอ เชน เซอรกตเบรกเกอร จะอางมาตรฐาน IEC 60947-2 (Low Voltage Switchgear and Control Gear Part 2) ดงนนส าหรบผออกแบบระบบไฟฟาในประเทศไทยควรใชมาตรฐานไทย (มอก.) และมาตรฐาน IEC เปนหลก ไมควรใชมาตรฐานประจ าชาตของประเทศอนยกเวนอปกรณดงกลาวไมมมาตรฐานไทยและมาตรฐาน IEC

- มาตรฐานการตดตง การตดตงทางไฟฟาตองมมาตรฐานควบคมเพอใหการตดตงใชงานไดอยางปลอดภย และเปนมาตรฐานเพอมใหเปนการถกเถยงกนวาการตดตงแบบใดเปนแบบทถกตอง แตละประเทศไดพยายามก าหนดมาตรฐานของตนเองขนมา ไมวาจะเปนมาตรฐานการตดตงหรอมาตรฐานการผลตเครองอปกรณไฟฟากตาม มาตรฐานอาจแตกตางไปส าหรบแตละประเทศ ประเทศไทยเองกมหนวยงานทท าหนาทก าหนดมาตรฐานเชนกน เชนมาตรฐานของเครองอปกรณและเครองใชตาง ๆ จะก าหนดโดยส านกงานมาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรม กระทรวงอสาหกรรม ส าหรบมาตรฐานการตดตงทางไฟฟา สมาคมวศวกรรมสถานแหงประเทศไทยในพระบรมราชปถมภ ไดจดท าขนโดยยดแนวทางของ NEC (National Electrical Code) ของประเทศสหรฐอเมรกาโดยมการเปลยนแปลงในบางสวนใหเหมาะสมกบสภาพของประเทศไทย เครองอปกรณและทใชในประเทศไทยมแหลงก าเนดมาจากหลายประเทศผทท าหนาทออกแบบหรอตรวจสอบ จงควรท าความรจกกบชอสถาบนก าหนดมาตรฐานอาท เชน - มาตรฐานประจ าชาต

- ANSI (American National Standard Institute) ของประเทศสหรฐอเมรกา - BS (British Standard) ของประเทศสหราชอาณาจกร - DIN (German Industrial Standard) ของประเทศเยอรมนน - VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker) ของประเทศเยอรมนน - NFPA (National Fire Protection Assosiation Standard) - NEMA (National Electrical Manufactures Association)

- ASTM (American Society for Testing and Material) - JIS (Japanese Industrial Standard) ของประเทศญปน - มอก. (มาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรม) ของประเทศไทย

- มาตรฐานสากล - ISO (International Organization for Standardization) - IEC (International Electrotechnical Commission) - EN (European Standard)

2.3 สายไฟฟา

สายไฟฟามหนาทส าหรบน าพลงงานไฟฟา จากแหลงจายไฟไปยงอปกรณไฟฟาตาง ๆ ในปจจบนไดมผผลตสายไฟฟาขนมากมายหลายชนดตามความตองการส าหรบการตดตงในรปแบบตาง ๆ ดงนนการเลอกใชสายไฟฟาเพอใหความเหมาะสมปลอดภย ประหยด และเชอถอได ซงจะตองพจารณาถงปจจยหลายประการดวยกน ไดแกความเหมาะสมกบสภาพแวดลอมทตดตง ความสามารถในการน ากระแสของตวน า ความสามารถในการทนตอความรอนทเกดขนทงในขณะงานปกตและขณะเกดลดวงจร สวนประกอบของสายไฟฟา สายไฟฟาประกอบดวยสวนประกอบส าคญ 2 สวน ไดแก ตวน าและฉนวนตวน าตวน าของสายไฟฟาท ามาจากโลหะทมความน าไฟฟาสง อาจจะอยในรปของตวน าเดยว (Solid) หรอตวน าตเกลยว (Strand) ซงประกอบไปดวยตวน าเลก ๆ ตเขาดวยกนเปนเกลยวซงมขอดคอ การน ากระแสตอพนทสงขน เนองจากผลของ Skin Effect ลดลง และการเดนสายไฟท าไดงาย เพราะมความออนตวกวาโลหะทนยมใชเปนตวน าไดแก ทองแดง และอะลมเนยมโดยโลหะทงสองชนดมขอด ขอเสยตางกนไปตามแตลกษณะของงาน

- ทองแดง เปนโลหะทมความน าไฟฟาสงมาก มความแขงแรง เหนยว ทนตอการกดกรอนไดด แตมขอเสยอยคอ มน าหนกมากและราคาสง จงไมเหมาะส าหรบงานดานแรงดนสงแตเหมาะกบการใชงานทวไปโดยเฉพาะงานในอาคาร

- อลมเนยม เปนโลหะทมความน าไฟฟาสงรองจากทองแดงแตเมอเปรยบเทยบในกรณกระแสเทากนแลวพบวาอะลมเนยมจะมน าหนกเบาและราคาถกกวา จงเหมาะกบงานเดนสายไฟนอกอาคารและแรงดนสงถาทงอลมเนยมไวในอากาศจะเกดออกไซดของอะลมเนยมซงคณสมบตเปนฉนวนฟลมบาง ๆ เกาะตามผวชวยปองกนการสกกรอนแตจะมขอเสยคอ ท าใหการเชอมตอท าไดยาก

- ฉนวนท าหนาทหอหมตวน าเพอปองกนการสมผสกนโดยตรงระหวางตวน าหรอระหวางตวน ากบสวนทตอลงดนและเพอปองกนตวน าจากผลกระทบทางกลและทางเคมตาง ๆ ในระหวางทตวน า ท าหนาทน ากระแสไฟฟาจะเกดพลงงานสญเสยในรปของความรอน ความรอนทเกดขนจะถายเทไปยงเนอฉนวน ความสามารถในการทนตอความรอนของฉนวนจะเปนตวก าหนด ในการทนตอความรอนของสายไฟฟานนเอง การเลอกใชชนดของฉนวนจะขนกบอณหภมใชงาน ระดบแรงดนของระบบ และสภาพแวดลอมในการตดตง วสดทนยมใชเปนฉนวนมากทสดในขณะนคอ Polyvinyl Chloride (PVC) และ Cross Linked Polyethylene (XLPE) โดยฉนวน XLPE จะมความแขงแรงทนตอความรอนและถายเทความรอนไดดกวาฉนวน PVC ดงนนปจจบนจงมการใชฉนวน XLPE เพมมากขน

รปท 2.6 สายไฟฟาทมฉนวนหม PVC - สาย Fiber Optic คอเสนใยแกวน าแสงกลาวคอสายน าสญญาณทใชแสงเปนตวกลางในการสอสารขอมลจากจดหนงไปยงอกจดหนงโดยท าจากแกวทมความบรสทธมากเสนใยแกวน าแสงทดตองสามารถน าสญญาณแสงจากจดหนงไปอกจดหนงโดยมการสญเสยของสญญาณแสงนอยทสด โครงสรางของสาย FiberOptic - เสนแกว (Core) เปนตวทน าสญญาณแสง จะมเสนผาศนยกลาง 62.5/125 µm, 50/125 µm, 9/125µm - ฉนวนเคลอบ (Cladding) เปนสารทใชในการเคลอบแกว (Core) เพอใหน าสญญาณได กลาว คอแสงทถกสงไปในแกนแกวจะถกขงหรอเคลอนทไปตามสายไฟเบอรดวยขบวนการสะทอนของแสง - ฉนวนปองกน (Coating) เปนเสมอนผนงของเสนแกวเปนชนทตอจาก Cladding เพอใหปลอดภยขน และใชปองกนแสงจากภายนอกไมใหเขามาภายในเสนไฟเบอรมเสนผาศนยกลาง 250 µm

- ปลอกสาย (Buffer) เปนเสมอนปลอกของสายหรอเสอชนในทหมปองกนสาย และยงชวยใหการโคงงอของสายไฟเบอรมความยดหยนมากขน มเสนผาศนยกลางประมาณ 900 µm (Buffer

Tube) - ปลอกหม (Jacket) เปนเสมอนเสอชนนอกสดของสายไฟเบอรทใหเกดความเรยบรอย และท าหนาทปองกนสายไฟเบอรเปนชนนอกสดชนดของ Jacket จะมหลายชนด ขนอยกบการใชงาน สาย Cross-linked Polyethylene (XLPE) สาย XLPE จดเปนสาย Fully Insulated โดยตวน าสวนใหญเปนทองแดงในลกษณะตเกลยว (Strand) ซงอาจจะจดอยในรปแบบของ Copper Concentric Strand ชลดของตวน า (Conductor Shield) ท าดวยสารกงตวน า (Semi-conducting Material) มหนาทชวยใหสนามไฟฟาระหวางตวน ากบฉนวนกระจายอยางสม าเสมอในแนวรศม เปนการชวยลดการเกด Breakdown ได และชนของเปลอกนอก (Jacket) ของสายนอาจจะเปน Polyvinyl Chloride หรอ Polyethylene กไดแลวแตวาลกษณะของงานจะเปนอยางไร ถาเปนงานกลางแจงกมกจะใช Polyvinyl Chloride เพราะวาเฉอยตอการตดไฟ ในขณะท Polyethylene มกจะใชงานแบบเดนลอย เนองจากความทนทานตอสภาพดนฟาอากาศ สวนในกรณวางเคเบลใตดนอาจจะมชนของ Service Tape ซงอาจท าดวยชนผา (Fabric Tape) คนระหวางชลดกบเปลอกนอกชวยปองกนการเสยดสและการกระทบกระแทก สายชนดนสามารถเดนลอยในอากาศหรอฝงใตดนกได แตนยมใชฝงใตดน เนองจากมความแขงแรงทนทานสามารถทนตอความชนไดด

รปท 2.7 สวนประกอบสาย Cross-linked Polyethylene (XLPE)

รปท 2.8 สาย Cross-linked Polyethylene (XLPE)

สวนประกอบของสายไฟฟาทนไฟไดแก

- ตวน า (Conductor) : ทองแดง - เทปกนไฟ (Fire Barrier Tape) : Mica/Glass - ฉนวน (Insulator) : XLPE

- ฉนวนหมชนนอก (Outer Sheath) ท าดวยสารจ าพวก Zero Halogen, Low smoke สายไฟฟาทนไฟ Fire Resistant Cable (FRC) ควรใชกบระบบและวงจรไฟฟาทมความส าคญตอความปลอดภย เชน

- ระบบสญญาณเตอนอคคภย (Fire Alarm System) - ระบบควบคมอาคารอตโนมต (Building Automation System) - ระบบไฟแสงสวางฉกเฉน (Emergency Lighting System) - ระบบเสยงประกาศ (Public Address System) - ระบบไฟฟาส ารอง (Standby Power System) - ระบบเครอขายคอมพวเตอร (Computer Network System) - ระบบโทรทศนวงจรปด (Closed Circuit TV System) - ระบบลฟตและบนไดเลอน (Lifts and Escalators System)

2.3.1 การเลอกใชสายไฟฟา ในการพจารณาเลอกสายไฟฟาทเหมาะสมนน มหลายขอดวยกนทตองพจารณา ซงจะสงผลตอประสทธภาพความเชอถอไดและความปลอดภยในการใชงาน ขอก าหนดทตองพจารณาในการเลอกสายไฟฟา ไดแก

- พกดแรงดน แรงดนใชงานเอาไว 2 ระดบคอ 300 V และ 750 V ดงนนในการเลอกชนดของสายไฟฟา จงตองค านงถงพกดแรงดนใหเหมาะสมดวย - พกดกระแส คอความสามารถของสายไฟฟาในการทจะน ากระแสไฟฟาปรมาณหนงอยางตอเนองในขณะใชงานโดยไมท าใหอณหภมสดทายมคาเกนอณหภมทก าหนดไว โดยพกดกระแสของสายไฟฟาหมฉนวนจะขนกบปจจยตาง ๆ ดงตอไปน

- ขนาดสายไฟฟา สายไฟฟาทมพนทหนาตดขนาดใหญ จะมคาพกดกระแสสงกวาสายไฟฟาทมพนทหนาตดขนาดเลกกวา

- ชนดของฉนวนทหมสายไฟฟา การทสายไฟฟามฉนวนทมคณภาพด ยอมทจะท าใหสายไฟฟาชนดนนมคาพกดกระแสสงขน

- อณหภมโดยรอบ เนองจากคาความตานทานของตวน าจะมคาเพมขน เมออณหภมสงขนดงนนถาอณหภมบรเวณรอบ ๆ ของสายไฟฟาทใชมคาสงขน กจะสงผลใหคาพกดของกระแสลดลงจากคาปกต

- ลกษณะการตดตง เนองจากการตดตงสายไฟฟา สามารถท าไดหลายวธดวยกน เชน เดนลอย เดนในทอรอยสายหรอฝงใตดน การตดตงแตละแบบกจะมการถายเทอากาศไดยากงายตางกน ถาสายไฟฟาตดตงในบรเวณทอากาศถายเทไดสะดวก กจะมคาพกดกระแสสงกวากรณทตดตงในบรเวณอากาศถายเทไมสะดวก - สายควบ ในวงจรทมการใชไฟฟามาก ๆ นน พกดกระแสของสายไฟฟาเสนเดยวอาจไมเพยงพอ จงจ าเปนตองใชสายหลายเสนตอขนานกน ซงเรยกวา สายควบ สายไฟฟาทเดนควบกนปลายทงสองดานของเฟสเดยวกนตองตอเขาดวยกน โดยขอก าหนดส าหรบการใชสายควบ มดงน

- ใชกบตวน าทมขนาดตงแต 50 mm. ขนไป - สายไฟฟาทจะเดนควบกนไดนนจะตองเปนสายไฟฟาชนดเดยวกน - สายไฟฟาทใชตองมความยาวเทากน - ลกษณะการเดนสายไฟฟาเหมอนกน

2.4 ชนดของทอรอยสาย โดยชนดของทอรอยสายทนยมใชกนในปจจบนมดงน 2.4.1 ทอโลหะหนา (Rigid Metal Conduit, RMC) ทอโลหะหนาเปนทอทมความแขงแรงมากทสด สามารถทนตอสภาพแวดลอมตาง ๆ ไดด ทอชนดนถาท ามาจากเหลกกลาจะเรยกวาทอ RSC (Rigid Steel Conduit) และ สวนใหญจะผานขบวนการชบดวยสงกะส (Galvanized) ซงจะชวยปองกนสนมอยางด

สถานทใชงาน - ใชงานไดทกสถานท และสภาพอากาศ (All Occupancies and All Atmospheric

Conditions) ขนาดมาตรฐาน

- มขนาดเสนผานศนยกลาง (ขนาดทางการคา) 15 mm. (1/2”) - 150 mm. (6”) - ความยาวทอนละ 3 เมตร

การตดตง - ในสถานทเปยก (Wet Location) สวนประกอบทใชยดทอ เชน Bolt, Strap และ Screw

เปนตน ตองเปนชนดททนตอการผกรอนได - ในททมการผกรอน (Cinder Fill) ทอจะตองเปนชนดททนตอการผกรอนไดหรอหมทอ

ดวยคอนกรตหนาอยางนอย 2 นว - การตอทอเขากบเครองประกอบ จะตองใชบชชง (Bushing) เพอปองกนฉนวนของ

สายไฟฟาเสยหาย - มมตดโคงของทอระหวางจดดงสาย รวมกนจะตองไมเกน 360 องศา

รปท 2.9 ทอโลหะหนา

2.4.2 ทอโลหะหนาปานกลาง (Intermediate Metal Conduit, IMC) ทอโลหะหนาปานกลาง หรอ ทอ IMC เปนทอทมความหนานอยกวาทอ RMC แตสามารถใชงานแทนทอ RMC ได และมราคาถกกวา

สถานทใชงาน - ทกสถานทเชนเดยวกบทอ RMC

ขนาดมาตรฐาน - มขนาดเสนผานศนยกลาง 15 mm. (1/2”) 100 mm. (4”) - ความยาวทอนละ 3 เมตร

การตดตง - เชนเดยวกบทอ RMC

การตอสาย และ การตอแยก - เชนเดยวกบทอ RMC

การตดทอ - เชนเดยวกบทอ RMC

รปท 2.10 ทอโลหะหนาปานกลาง

2.4.3 ทอโลหะบาง (Electrical Metallic Tubing, EMT) ทอโลหะบางหรอทอ EMT เปนทอทมผนงบางกวาทอ RMC และ IMC จงมความแขงแรงนอยกวา และมราคาถกกวา

สถานทใชงาน - ใชไดเฉพาะภายในอาคารเทานน ทงในทเปดโลง (Exposed) และทซอน (Conceal) เชน

เดนลอยตามผนง เดนในฝาเพดาน หรอฝงในผนงคอนกรตได ไมควรใชทอ EMT ในททมการกระทบกระแทกทางกล ไมใชฝงใตดนและไมใชในระบบแรงสง

ขนาดมาตรฐาน - มขนาดเสนผานศนยกลาง 15 mm. (1/2”) 50 mm. (2”) - ความยาวทอนละ 3 เมตร

การตดตง - เชนเดยวกบทอ RMC แตไมอนญาตใหใชทอ EMT เปนตวน าส าหรบตอลงดน

การตอสาย และ การตอแยก - เชนเดยวกบทอ RMC

การตดทอ - ทอ EMT หามท าเกลยว การตอทอจะใชขอตอชนดไมมเกลยว เชน แบบใชสกรไข

รปท 2.11 ทอโลหะบาง 2.4.4 ทอโลหะออน (Flexible Metal Conduit, FMC) ทอโลหะออนท ามาจากเหลกกลาชบสงกะส ในลกษณะทมความออนตวสง สามารถโคงงอไดทอโลหะออนเหมาะส าหรบใชงานกบอปกรณ

ทมการสนสะเทอนขณะใชงาน เชน มอเตอร เครองจกรตาง ๆ หรอใชกบงานทตองการความโคงงอดวยมมหกสง ๆ เชน จดตอ ดวงโคมทอโลหะออนไมอนญาตใหใชในบางกรณ ดงน

สถานทใชงาน - ในปลองลฟท หรอ ปลองขนของ - ในหองแบตเตอรร - ในสถานทอนตราย - ในสถานทเปยก ยกเวนเมอมการปองกนไมใหน าเขาไปในทอและใชสายไฟฟาท

เหมาะสม - ฝงในดน หรอ ฝงในคอนกรต

ขนาดมาตรฐาน - มขนาดเสนผานศนยกลาง 15 mm. (1/2”) 80 mm. (3”)

การตดตง - จะตองมการจบยดทมนคงแขงแรง ทกระยะไมเกน 1.50 เมตร และหางจากกลองไฟฟา

หรอ จากจดตอไฟ ไมเกน 0.30 เมตร - มมดดโคงระหวางจดดงสาย รวมกนไมเกน 360 องศา - สามารถใชทอโลหะออนเปนตวน าส าหรบตอลงดนไดเมอทอโลหะออนมความยาวไม

เกน 1.80 เมตร และ สายไฟภายในตอกบเครองปองกนกระแสเกนขนาดไมเกน 20 A

รปท 2.12 ทอโลหะออน

รปท 2.13 ลกษณะสายทอโลหะออนเมอตดตงหนางาน

2.4.5 ทออโลหะแขง (Rigid Nonmetallic Conduit, RNC) ทอ และอปกรณของทอชนดน จะท ามาจากสารอโลหะ ซงมคณสมบตเหมาะสมทางกายภาพ ไดแก ไฟเบอร ใยหน ซเมนต พวซอยางแขง อพอคซเสรมใยแกว โพลเอทธลนความหนาแนนสง เปนตน ทออโลหะแขงจะมความทนทานตอการกดกรอน และ การกระทบกระแทกไดด ทอชนดนแมวาความแขงแรงจะนอยกวาทอโลหะแตมนมความทนทานตอความชน และการกดกรอนจากสารเคมในอากาศไดดกวาทออโลหะแขงสามารถใชในสถานทดงน

- ในทเปดโลง (Exposed) ทปองกนความเสยหายทางกายภาพ - ในทซอน (Conceal) เชน เดนซอนในผนง พน และเพดาน - ในทเปยก และ ชน โดยมการปองกนน าเขาไปในทอ - สามารถฝงใตดนได เพราะมนทนตอความชนและการผกรอนได แตเพอความแขงแรง

สวนมากจะหมดวยคอนกรต ทเรยกวา Duct Ban 2.5 รางเดนสาย 2.5.1 รางวายเวย (Wireways)

รปท 2.14 รางวายเวย (Wire ways)

รางเดนสาย เปนรางทใชเดนสายไฟฟา ท าจากเหลกแผนพบเปนสเหลยม มฝาเปดปด เปนแบบบานพบ หรอแบบถอดออกได แผนเหลกทใชท ารางเดนสายจะตองผานขบวนการตาง ๆ เพอกนสนมกอน ทนยมใชม 3 วธดวยกน คอใชวธพนสฝ น Epoxy / Polyester เคลอบดวยฟอสเฟตหรอสงกะส (Galvanized Steel) และ วธอลซงค (Aluzinc) วธอลซงคเปนวธทปองกนการเกดสนมไดดกวาวธอน โดยแผนเหลกจะถกเคลอบ ดวยสารโลหะทประกอบดวย อะลมเนยม สงกะส และซลคอน โดยผสมเนอเดยวในลกษณะอลลอยดการตอรางเดนสายเขาดวยกน หรอ จะเดนเปนทางโคง สามารถใชเปนอปกรณส าเรจรปตอเขากบรางเดนสายไดเลยเพอความสะดวก เชน ของอ (Elbow) จดเชอมตอตวท (Tee) และ ตวลดขนาด (Reducer) เปนตน

สถานทใชงาน - รางเดนสายใชในทเปดโลง ถา เปนภายนอกอาคารจะตอง เปนชนดทกนฝนได

(Raintight) ไมใชในททมอนตรายทางกายภาพ จ านวนตวน า

- ผลรวมของพนทภาคตดขวางของสายไฟฟาจะตองไมเกนรอยละ20 ของพนทภาคตดขวางภายในของรางเดนสาย

พกดกระแสของตวน า - พกดกระแสของตวน าในรางเดนสาย ในกรณเดนสายในทอโลหะในอากาศ ถาจ านวน

ตวน าเกน 30 เสน จะตองใชตวคณลดโดยจะนบตวน าทมกระแสเทานน ตวน าส าหรบวงจรสญญาณตวน าในระบบควบคมมอเตอรและสตารทเตอร ทใชในการเดนเครองเทาน น ไมถอเปนตวน าทน ากระแส

ขนาดมาตรฐาน - รางเดนสายทบรษทผผลตนยมผลตออกมาจ าหนายมขนาดดงน

H (ความสง) = 50, 75, 100, 150 และ 200 mm. W (ความกวาง) = 50, 75, 100, 150, 200, 250 และ 300 mm. L (ความยาว) = 1200 และ 2400 mm. T(ความหนา) = 1.0 และ1.5 mm.

การตดตง - จะตองมการจบยดทมนคงแขงแรง ทกระยะหางกนไมเกน1.5 เมตร - ไมอนญาตใหตอรางเดนสายตรงจดทผนง หรอ พน - ไมอนญาตใหใชรางเดนสายเปนตวน าส าหรบตอลงดน

2.5.2 รางเคเบล (Cable Tray) เปนโครงสรางส าหรบรองรบสายเคเบล ตองไมมสวนทเปนคมทอาจท าใหฉนวนฉกขาด ไมถอวาเปนทอสาย (Raceway) นยมใชกนมากในโรงงานอตสาหกรรมเพราะตดตงไดงาย และมราคาถก แบงออกตามลกษณะไดดงน 2.5.2.1 รางเคเบลแบบบนได (Ladder Type) มลกษณะคลายบนได (Rung) ใชกบสายเคเบลก าลง ท ามาจากเหลกแผนมาตรฐาน ผานการพนดวยสฝ น Epoxy / Polyester หรอเคลอบผวดวย Hot-Dip Galvanized

รปท 2.15 รางเคเบลแบบบนได (Ladder Type) 2.5.2.2 รางเคเบลแบบมชองระบายอากาศ (Perforated Type) เปนชนเดยวตลอด มรระบายอากาศดานลาง ใชจบยดสายชนดใหญเสนเดยว หรอสายควบคมชนดหลายตวน า ท ามาจากแผนเหลกมาตรฐาน ผานการพนดวยสฝ น Epoxy / Polyester หรอเคลอบผวดวยกรรมวธ Hot-Dip Galvanized หรอเคลอบดวยวธอะลซงค (Aluzinc)

รปท 2.16 รางเคเบลแบบมชองระบายอากาศ (Perforated Type)

2.5.2.3 รางเคเบลแบบดานลางทบ (Solid Bottom Type) เปนชนเดยวโดยตลอด ดานลางเปนโลหะทบ ใชกบสายตวน าโดยทวไปทมขนาดเลก ซงสามารถเพม เคลอนยาย เปลยนแปลง สายไฟฟาไดโดยสะดวก

รปท 2.17 รางเคเบลแบบดานลางทบ (Solid Bottom Type)