Advant 800xA: คู่มือวิวัฒนาการและแนวทางการเลือกสถาปัตยกรรมระบบ

ในสาขาระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม ซีรีส์ Advant และระบบ 800xA ของ ABB แทนสถาปัตยกรรมระบบควบคุมแบบกระจาย (DCS) สองรุ่นที่เป็นตัวอย่างทั่วไป จากระบบที่เน้นการควบคุมแบบดั้งเดิม สู่แพลตฟอร์มแบบบูรณาการสำหรับการจัดการข้อมูลและการจัดการสินทรัพย์ การวิวัฒนาการนี้สะท้อนไม่เพียงแต่การอัปเกรดผลิตภัณฑ์เท่านั้น แต่ยังแสดงแนวโน้มของระบบอุตสาหกรรมที่เปลี่ยนผ่านจาก "หอคอยการควบคุม" สู่ "แพลตฟอร์มแบบบูรณาการดิจิทัล" ด้วย

จาก Advant สู่ 800xA: บริบทของการวิวัฒนาการสถาปัตยกรรม

ระบบ Advant เป็นสถาปัตยกรรม DCS แบบดั้งเดิมทั่วไป ซึ่งมุ่งเน้นการควบคุมกระบวนการอย่างมีเสถียรภาพ และถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมพลังงาน เคมี และโลหะวิทยา ลักษณะเด่นของระบบนี้คือความน่าเชื่อถือสูงในการควบคุม แต่ระบบทั้งหลายมักเป็นอิสระต่อกันโดยสัมพันธ์; ระบบ HMI การควบคุม ระบบความปลอดภัย และระบบไฟฟ้า มักแยกจากกัน และความสามารถในการแบ่งปันข้อมูลมีข้อจำกัด

เมื่อความซับซ้อนของระบบอุตสาหกรรมเพิ่มขึ้น องค์กรต่างๆ จึงเผชิญกับความท้าทาย เช่น ต้นทุนการบำรุงรักษาระบบหลายระบบสูง ปัญหา 'ข้อมูลเกาะ' (information silos) รุนแรง และขาดอินเทอร์เฟซการดำเนินงานแบบรวมศูนย์ ภายใต้บริบทดังกล่าว ABB ได้เปิดตัว System 800xA (Extended Automation) โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างแพลตฟอร์มแบบรวมศูนย์ที่ผสานรวมการควบคุม การจัดการข้อมูล และการจัดการทรัพย์สิน

ลักษณะเฉพาะของสถาปัตยกรรม System 800xA

การเปลี่ยนแปลงหลักในระบบ 800xA ไม่ใช่เพียงแค่การอัปเกรดตัวควบคุมเท่านั้น แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงแนวคิดเชิงสถาปัตยกรรมโดยรวม

● โมเดลวัตถุแบบรวมศูนย์ (Aspect Object)

ระบบ 800xA ใช้สถาปัตยกรรมแบบ Aspect Object ซึ่งทำให้การสร้างแบบจำลองของอุปกรณ์ หน่วยกระบวนการ และข้อมูล (เช่น สัญญาณเตือน ข้อมูลประวัติศาสตร์ และเอกสาร) เป็นไปอย่างเป็นเอกภาพ โดยยกระดับระบบจาก "การควบคุมแบบจุดต่อจุด" ไปสู่ "การจัดการแบบอิงวัตถุ"

● สถาปัตยกรรมแบบชั้น (Layered Architecture)

สถาปัตยกรรมแบบ 800xA ทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสี่ชั้นได้ ดังนี้

ชั้นองค์กร (Enterprise Layer): ระบบ MES / ERP / ระบบวิเคราะห์ข้อมูล
ชั้นปฏิบัติการ (Operation Layer): สถานีควบคุมของผู้ปฏิบัติงาน สถานีวิศวกรรม ฐานข้อมูลประวัติศาสตร์
ชั้นควบคุม (Control Layer): คอนโทรลเลอร์ AC800M และระบบความปลอดภัย (Safety System)
ชั้นภาคสนาม (Field Layer): โมดูล I/O S800 และบัสภาคสนามต่างๆ

● ความสามารถในการเปิดกว้างและการผสานรวม (Openness and Integration Capabilities)

ผ่านโปรโตคอลมาตรฐานอุตสาหกรรม เช่น OPC และ IEC 61850 ระบบ 800xA สามารถผสานรวมกับ PLC ระบบไฟฟ้า ระบบ SIS และอุปกรณ์ของผู้ผลิตรายที่สาม เพื่อให้เกิดการควบคุมร่วมกันข้ามระบบ

ความแตกต่างหลักระหว่าง Advant กับ 800xA

จากมุมมองด้านวิศวกรรม ความแตกต่างหลักอยู่ที่สามด้าน:

ปรัชญาด้านสถาปัตยกรรม: Advant มุ่งเน้นการควบคุมเป็นหลัก ขณะที่ 800xA มุ่งเน้นข้อมูลและสินทรัพย์เป็นหลัก

ความสามารถในการผสานรวมระบบ: Advant มีลักษณะค่อนข้างปิด ในขณะที่ 800xA เน้นการผสานรวมหลายระบบ

ความสามารถในการขยายขนาดและรอบอายุการใช้งาน: 800xA รองรับการขยายแบบโมดูลาร์และการอัปเกรดแบบระยะ

ดังนั้น 800xA จึงไม่ใช่การแทนที่ Advant อย่างง่าย ๆ แต่กลับให้ "เส้นทางวิวัฒนาการแบบค่อยเป็นค่อยไป"

เส้นทางการอัปเกรดจาก Advant ไปยัง 800xA

ในโครงการวิศวกรรมจริง การเปลี่ยนระบบมักไม่ดำเนินการทั้งหมดพร้อมกัน แต่จะใช้กลยุทธ์วิวัฒนาการแบบระยะแทน:

● รักษาชั้นการควบคุมเดิมไว้ + เพิ่มชั้นการดำเนินงานของระบบ 800xA

โดยไม่เปลี่ยนแปลงระบบควบคุม Advant เดิม นำระบบ 800xA มาใช้เป็นแพลตฟอร์มการดำเนินงานและการตรวจสอบแบบรวมศูนย์ เพื่อให้เกิดการยกระดับด้านการมองเห็น

● การเปลี่ยนผ่านสู่สถาปัตยกรรมแบบไฮบริด

ระบบ Advant และ AC800M ทำงานร่วมกันอยู่ในเวลาเดียวกัน โดยระบบใหม่จะค่อยๆ รับหน้าที่ในการควบคุมหน่วยกระบวนการที่เพิ่มเข้ามาใหม่ เพื่อให้เกิดการย้ายระบบอย่างราบรื่น

● การย้ายระบบแบบครบวงจร

ในที่สุด คอนโทรลเลอร์และระบบ I/O จะถูกแทนที่ทีละส่วนจนบรรลุเป้าหมายในการสร้างแพลตฟอร์มสถาปัตยกรรมแบบรวมศูนย์ภายใต้ระบบ 800xA

การเลือกระบบและการพิจารณาปัจจัยตัดสินใจ

เมื่อเลือกแนวทางการอัปเกรด มักพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:

• ขนาดและความซับซ้อนของระบบที่มีอยู่
• ระยะเวลาหยุดทำงานที่ยอมรับได้
• งบประมาณโครงการและรอบการลงทุน
• ความจำเป็นในการผสานรวมระบบไฟฟ้าและระบบความปลอดภัย
• ความจำเป็นด้านการดิจิทัลไลเซชันและการวิเคราะห์ข้อมูล
• การวางแผนวงจรชีวิตของระบบ

สำหรับโรงงานที่มีอยู่ส่วนใหญ่ การอัปเกรดแบบค่อยเป็นค่อยไป (Evolution) มักเป็นทางเลือกที่มีความเสี่ยงต่ำที่สุดและให้ประสิทธิภาพด้านต้นทุนดีที่สุด

สรุป

การพัฒนาจาก Advant ไปสู่ System 800xA นั้นโดยสาระสำคัญคือการเปลี่ยนผ่านระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม จากสถาปัตยกรรมที่เน้นการควบคุม ("control-oriented architecture") ไปสู่แพลตฟอร์มที่ผสานรวมข้อมูลและการควบคุมเข้าด้วยกัน ("information and control converged platform") สำหรับการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรม ประเด็นหลักไม่ใช่การเปลี่ยนระบบครั้งเดียวจบ แต่คือการออกแบบเส้นทางการย้ายระบบแบบเป็นขั้นตอนอย่างเหมาะสม เพื่อให้บรรลุการอัปเกรดสู่ระบบดิจิทัลแบบค่อยเป็นค่อยไป พร้อมรับประกันความต่อเนื่องของการผลิต