การออกแบบระบบ SCADA ที่จะนำมาใช้งานในโรงงาน อาคาร Substation ฯลฯ สามารถช่วยงานให้กับพนักงาน ผู้บริหารระดับต่าง ๆ สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการบริหารจัดการ ตอบสนองความต้องการได้รวดเร็วทั้งการแสดงผล รายงานผล และการสั่งการระยะไกลในเวลาเร่งด่วน ฯลฯ

แนวทางการออกแบบระบบ SCADA/IoT 

การออกแบบระบบ SCADAที่จำนำมาใช้งานในโรงงาน อาคาร Substation ฯลฯ สามารถช่วยงานให้กับพนักงาน ผู้บริหารระดับต่าง ๆ สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการบริหารจัดการ ตอบสนองความต้องการได้รวดเร็วทั้งการแสดงผล รายงานผล และการสั่งการระยะไกลในเวลาเร่งด่วน ฯลฯ การออกแบบระบบ SCADA มีข้อที่ควรพิจารณาแตกต่างกันไปตามลักษณะงานแต่โดยทั่วไปมีสิ่งที่ต้องพิจารณาพื้นฐานดังนี้

1. ตรวจสอบความต้องการ
ต้องรู้ว่าองค์กรต้องการอะไรจากระบบ SCADA เพื่อมาแก้ข้อบกพร่อง หรือเพิ่มความสะดวกหรือเพิ่มประสิทธิภาพด้านใด เช่นต้องการรวมศูนย์การควบคุม/การตรวจสอบ เพื่อให้สามารถตรวจสอบติดตามกระบวนการได้อย่างทั่วถึงและรวดเร็ว หรือต้องการระบบเก็บข้อมูล/คำนวน/และรายงานผลอัตโนมัติ เป็นต้น เมื่อรู้ความต้องการแล้วถึงจะตรวจสอบความพร้อมของ Hardware เช่น PLC, Sensor ระบบการสื่อสารที่มีอยู่ว่าพร้อมเพียงใด สิ่งใดต้องซื้อเพิ่ม

2. สรุปประเภท Controller
ไม่ว่าจะเป็น PLC, Temperature Controller, Remote Terminal Unit (Remote IO), Power Meter, ฯลฯ ที่ต้องการเอาข้อมูลมาเข้าซอร์ฟแวร์ SCADA เราต้องตรวจสอบว่าเป็นยี่ห้ออะไรบ้าง เพราะ SCADA Software จะมี Driver หรือ OPC Server ติดต่อกับอุปกรณ์ยี่ห้อนั้น ๆ เมื่อรู้ยี่ห้อแล้วก็ตรวจสอบ Driver หรือ OPC Server ของ SCADA ค่ายนั้น ๆ ว่าใช้กันได้กับรุ่นที่เรามีอยู่หรือไม่ ตัวอย่างเช่น กรณี OPC Server สมมุติดเรามี PLC ยี่ห้อ OMRON ซึ่งในOPC Serverทั่วไปก็จะมีบอกว่าใช้กับPLCยี่ห้อ OMRON รุ่นไหนได้บ้าง หรือถ้าอุปกรณ์ของเราไม่มีระบุใน OPC Server แต่มีการสื่อสารด้วยโปรโตคอลมาตรฐานเช่น Mobus, BACNet TCP เป็นต้นก็สามารถติดต่อกับ OPC Server ประเภทที่ใช้กับ Modbus หรือ BACNet TCP ได้ ยกตัวอย่างเช่น POWER METER รุ่นที่ใช้อยู่มีการสื่อสารแบบ Modbus RTU เราก็ไม่ต้องสนใจว่าเป็นยี่ห้ออะไรเพื่อเอาไปเทียบกับรายการ OPC Server เพราะเราสามารถติดต่อกับ Modbus OPC Server หรือ Modbus Driver ของ SCADA ได้ ส่วนอุปกรณ์ที่ไม่สามรถบ่งชี้ได้ว่าเป็น Protocol อะไรหรือไม่เป็นที่รู้จัก แต่มีคู่มือแสดงCommandในการสื่อสารเช่นผ่าน Serial Port อย่างเครื่องชั่ง เครื่องมือวัดที่ส่งค่าทางSerial Port เราก็สามารถใช้ OPC Server อย่าง Kepware UCON เพื่อติดต่อได้ หรือถ้าไม่รู้ Command ไม่มีเอกสาร แต่ต้องการอ่านค่าเข้ามาสู่SCADAได้เท่านั้น ซึ่งอุปกรณ์นั้นก็ส่งค่าเป็นปกติทางSerial Portโดยไม่ต้องสั่งCommandใดๆ ก็ไม่จำเป็นต้องรู้Commandแต่อย่างใด สามารถเอา Kepware UCON ไปรับค่าที่ส่งออกมาให้ SCADA ได้เลย

3. หาคู่มือ/เอกสารแสดง Register Address ของ Controller
เราต้องรู้ Register Address ของ Controller เพื่อใช้อ้างอิงใน Driver หรือ OPC Server ของ SCADA Software (Driver หรือ OPC Server เป็นตัวกลางระหว่าง SCADA Software กับ Controller) ไม่ว่าจะดูRegister Addressผ่านโปรแกรมPLC หรือจากหน่าปัดของอุปกรณ์ หรือจากคู่มือก็ตาม เช่น Power Meter ที่เป็น Modbus ก็จะมีคู่มือแสดง Modbus Register ให้เราดู เมื่อทราบข้อมูล Register แล้วก็ต้องรู้ด้วยว่าความหมายของแต่ละ Register คือค่าของอะไร เช่น อุณหภูมิ, แรงดัน/กระแสไฟฟ้า/kWatt/ฯลฯ ในกรณีที่ต้องค้นหาคู่มือเองใน Google Search ควรระบุยี่ห้อและประเภทไฟล์ในช่องค้นหาของ Google เช่น

จากรูปเป็นการค้นหาคู่มือของ PLC รุ่น CJ1M โดยเอาผลลัพธ์เฉพาะไฟล์ pdf

หรือถ้าต้องการค้นหา Address ก็ควรระบุโปรโตคอลด้วยเช่น

จากรูปข้างต้นเป็นการค้นหาคู่มือแสดงข้อมูล Modbus ของ Power Meter ยี่ห้อ Integra

4. ศึกษาคู่มือ Driver/OPC Server เรื่องการต่อพ่วงอุปกรณ์
กรณีมีอุปกรณ์จำนวนมากอย่าง PLC, Temperature Controller, Power Meter, เครื่องชั่ง, ฯลฯ ที่อยู่กระจัดกระจายกันในโรงงาน เราต้องคำนึงถึงการจัดกลุ่มเพื่อต่อพ่วงกัน และเชื่อมต่อกับ SCADA Software ยกตัวอย่างเช่น PLC แบบที่มีโปรโตคอลแบบ Serial อย่าง MPI ของ S7 เราสามารถต่อพ่วง PLC เหล่านี้แบบ RS485 (MPI) ก่อนที่จะแปลง RS485 เป็น RS232 ด้วย Adapter ก่อนต่อเข้ากับ PC ที่มี OPC Server / Driver อยู่ดังรูป

ซึ่งเราต้องอ่านคู่มือของ OPC Server / Driver ให้ดีว่าการเข้าสายหรือ Adapter ที่ใช้นั้นเป็นรุ่นอะไร (อย่าง Kepware จะมีบอกไว้) ส่วนกรณีอุปกรณ์ Modbus ก็จะคล้ายกัน ซึ่งต้องอ่านข้อกำหนดต่างๆ ให้ดี เช่น จะต้องเซต ID ของอุปกรณ์ไม่ให้ซ้ำกัน กรณี Modbus RTU จะพ่วงกับ Modbus ASCII ไม่ได้ ต่างโปรโตคอลกันก็พ่วงกันไม่ได้ ระยะสายRS485ยาวสูงสุดได้เท่าใด (บางอุปกรณ์ได้ 1.2km บางอุปกรณ์ได้ 500 m ต้องดูร่วมกับคู่มืออุปกรณ์ด้วย) Buad rate/Stop bit ต้องตรงกัน เป็นต้น

อีกตัวอย่างหนึ่งคืออุปกรณ์ที่มี Ethernet เช่น OMRON CS1, CJ1, CJ2, ฯลฯ ซึ่งสามารถสื่อสารกับ Driver/OPC Server ผ่าน Ethernet ได้ ซึ่งไม่ยุ่งยากสามารถต่อสาย LAN เข้าระบบเครือข่ายมาที่ PC ที่มี Driver/OPC Server ได้

ส่วนอุปกรณ์ที่ไม่เข้าพวกใคร ก็ต้องแยกเดี่ยว ๆ มาเข้าPC จะเอาไปต่อพ่วงรวมกันกับอุปรณ์อื่นไม่ได้

ถ้า PC เรามีพอร์ตไม่เพียงพอ เช่นมีซีเรียลพอร์ตจำกัด เราอาจหาโซลูชั่นแปลงซีเรียลเป็น Ethernet ซึ่งมีขายทั่วไป แต่ต้องมั่นใจว่าอุปกรณ์แปลงซีเรียลเป็น Ethernet นั้นสนับสนุน Virtual COM Mode เพื่อให้สามารถมองจาก Driver/OPC Server เป็น COM Port ได้ เช่น COM 8, COM9 หรือ Ethernet Encapsulation ได้

5. ศึกษาฟีเจอร์ของ SCADA Software ที่เราจะใช้
เราควรติดต่อผู้แทนจำหน่ายเพื่อขอเอกสารเสป็คโดยคร่าวพร้อมราคามาเพื่อพิจารณาก่อน (เสป็คสามารถดาวน์โหลดจากเว็บไซต์ได้) เพื่อดูว่า SCADA Software นั้นมีโมดูลหรือฟีเจอร์อะไรบ้าง ตอบสนองความต้องการของเราหรือไม่ ราคาเป็นอย่างไร โมดูลใดให้มาเลย โมดูลใดเป็นอ็อปชั่น เช่นหากต้องการสร้างระบบรายงานอัตโนมัติทุกวันทุกเดือนเป็นต้น ต้องเสียเงินซื้อเพิ่มหรือไม่ (บางซอร์ฟแวร์ไม่มีโมดูลรายงานเป็นโมดูลหลัก ต้องซื้อเพิ่ม) นอกจากนั้นควรพิจารณาความสามารถพิเศษของซอร์ฟแวร์ด้วยเช่น ความสามารถด้านสคริปต์ การใช้ร่วมกับคอมโพเน็นท์ภายนอกเช่น ActiveX Control ความยากง่ายในการใช้งาน ความสะดวกในการแจกจ่ายโปรเจ็ค อ็อปชั่นด้านการขยายโหนดหรือไคลเอ็นท์ การใช้ร่วมกับอุปกรณ์โมบายและเว็บ การสื่อสารกับ SCADA ยี่ห้ออื่น ๆ Database อื่น ๆ พิจารณาความเปิดกว้างในการสื่อสาร ระบบปฏิบัติการและความต้องการของระบบเป็นต้น หากเป็นไปได้ควรขอ Demo มาทดสอบใช้งานก่อนระยะเวลาหนึ่งเพื่อตัดสินใจซึ่งจะทำให้ทราบฟีเจอร์และประสิทธิภาพอย่างถ่องแท้

6. พิจารณา Resource และการสนับสนุนจากผู้ผลิตหรือตัวแทนจำหน่าย
การสนับสนุนจากผู้แทนจำหน่ายที่ดี หรือแหล่งข้อมูลที่สามารถหาความรู้ได้ง่าย เป็นปัจจัยที่สำคัญอย่างหนึ่งที่จะทำให้เราสามารถสร้างระบบSCADAได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตรงความต้องการ ดังนั้นควรตรวจสอบหรือทดสอบขอความช่วยเหลือ ขอข้อมูล จากผู้ผลิตหรือตัวแทนจำหน่ายเพื่อพิจารณาความมีประสิทธิภาพในการให้การสนับสนุนด้วย นอกจากนั้นควรพิจารณาสิทธิประโยชน์จะได้รับ เช่น การฝึกอบรม การรับประกัน ข้อกำหนดด้านไลเซนส์ คู่มือ VDO ฯลฯ ที่อาจได้รับ

7. ลงมือทดสอบการเชื่อมต่อจริง
ลงมือทดสอบการเชื่อมต่อระหว่าง Controller กับ Driver/OPC Server จริง ซึ่งขั้นตอนนี้ทำเพื่อให้เกิดความมั่นใจว่า PLC/RTU/Controller ต่าง ๆ ที่เรามีสามารถเชื่อมต่อกับ Driver/OPC Server ได้จริงๆ เนื่องจากบางครั้งการตรวจสอบคู่มือ Driver/OPC Server อาจไม่ทราบปัญหาหรือข้อติดขัดจริงที่เกิดขึ้นในการสื่อสาร โดยให้ขอความช่วยเหลือจากผู้ผลิตหรือตัวแทนจำหน่าย Driver/OPC Server ของ SCADA นั้น ๆ ประกอบเพื่อความราบรื่นในการดำเนินงาน

8. จัดทำเอกสารคู่มือและเก็บอย่างเป็นระบบ
เพื่อประโยชน์ในการแก้ไข/ซ่อมบำรุง/อบรม ควรอย่างยิ่งที่จะต้องจัดทำคู่มือการจัดสร้าง คู่มือการใช้งาน พร้อมบันทึกแนบการแก้ไขเปลี่ยนแปลงที่ได้กระทำไว้เพื่อประโยชน์ในการตรวจสอบภายหลัง