สายใยแก้ว อีกหนึ่งตัวช่วยเสริมประสิทธิภาพของการทำงานในโรงงาน

ในการสื่อสารระหว่างคนนั้น นอกจากภาษาแล้ว ยังมีอุปกรณ์ และเทคโนโลยีมากมายที่ช่วยให้การสื่อสารระหว่างกันมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น การสื่อสารระหว่างคนกับเครื่องจักร หรือกระทั่งการสื่อสารระหว่างเครื่องจักรเองก็ต้องการอุปกรณ์ในการสื่อสารเช่นกัน ซึ่งสายใยแก้วนำแสง หรือ สาย Fiber Optic คือหนึ่งในอุปกรณ์ที่ช่วยในเรื่องการสื่อสารดังกล่าว ด้วยคุณสมบัติของสายใยแก้วนำแสงที่รับข้อมูลเป็นจำนวนมากได้ในระยะเวลาอันสั้น ทั้งยังมีต้นทุนที่ไม่สูงเท่าเมื่อเทียบกับสายเคเบิล ส่งผลให้ได้รับการพัฒนาและต่อยอดเพื่อใช้งานในแขนงอื่นที่หลากหลายมากยิ่งขึ้น

ทำความรู้จักกับสาย Fiber Optic ตัวช่วยส่งสัญญาณให้ดีขึ้น

สายใยแก้วนำแสง หรือ สาย Fiber Optic เป็นสายรับส่งสัญญาณที่สร้างจากแก้วหรือพลาสติกซึ่งโปร่งแสงและยืดหยุ่น จึงมีน้ำหนักเบาและมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ทำหน้าที่รับสัญญาณจากต้นสายไปยังปลายสาย โดยอาศัยอุปกรณ์ในการแปลงสัญญาณเป็นข้อมูลออกมา โดยข้อดีของสายใยแก้วนำแสงนี้คือ สามารถรับส่งสัญญาณได้อย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอ

นอกจากนี้สายใยแก้วนำแสงไม่ได้รับผลกระทบจากการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จึงมีการนำไปใช้ประโยชน์ในด้านการสื่อสารโทรคมนาคมที่ให้ประสิทธิภาพสูงได้แม้ในระยะไกล โดยใช้สายใยแก้วนำแสงกับระบบโทรศัพท์ เคเบิลทีวี อินเทอร์เน็ต หรือเครือข่ายในท้องถิ่นอย่างอีเธอร์เน็ตก็ตาม

ในสาย Fiber Optic หนึ่งสาย ประกอบไปด้วยอะไรบ้าง

ส่วนวัสดุที่ใช้ทำสายใยแก้วนั้น มีส่วนประกอบ 3 ส่วนหลักๆ ดังนี้

1.แกน หรือ แก้วแกนกลาง (Core) เป็นส่วนที่ทำจากแก้ว อยู่ชั้นในสุด ทำหน้าที่เป็นช่องทางให้สัญญาณแสงผ่าน

2.ฉาบ หรือ ส่วนห่อหุ้ม (Cladding) เป็นส่วนที่ลึกรองลงมาจากแก้วแกนลาง ทำหน้าที่ห่อหุ้มแกนเพื่อให้แสงเดินทางเฉพาะภายในแกน 3.ไม่หลุดออกจากแกนแม้สายจะโค้งงอตามจุดติดตั้ง

3.เคลือบ หรือ ส่วนป้องกัน (Cloating) เป็นส่วนที่อยู่ด้านนอกสุดของสายใยแก้วนำแสง ทำหน้าที่ป้องกันแสงจากภายนอก และทำให้เส้นใยแก้วยืดหยุ่น

ชนิดของสาย Fiber Optic

สำหรับข้อสงสัยที่ว่าสายใยแก้วนำแสงมีกี่แบบนั้น สามารถแบ่งสายสัญญาณนี้ออกได้เป็น 2 ชนิด ได้แก่ สายชนิด Single-mode fiber และ สายชนิด Multi-mode fiber ที่โรงงานส่วนใหญ่นิยมใช้กัน โดยจะมีลักษณะและจุดเด่นที่แตกต่างกัน ดังต่อไปนี้

Single-mode fiber

สายใยแก้วนำแสงชนิด Single-mode fiber (SMF) เป็นสายใยแก้วชนิดที่สามารถรับส่งสัญญาณแสงเพื่อแปลงเป็นข้อมูลได้ในระดับ 1,300 นาโนเมตร และ 1,500 นาโนเมตร จึงเหมาะสำหรับเชื่อมเครือข่ายขนาดใหญ่ในระดับจังหวัดหรือภูมิภาค โดยในการใช้งานจริง จะสามารถส่งข้อมูลได้ 100 กิโลเมตร ด้วยความเร็วที่ไม่ต่ำกว่า 1,000 ล้านบิท / วินาที อย่างไรก็ตาม สายใยแก้วนำแสงชนิดนี้มีข้อจำกัดของสายส่งสัญญาณ คือ รับและส่งข้อมูลด้วยคลื่นสัญญาณได้เพียงรูปแบบเดียวต่อ 1 รอบเท่านั้น

โดยขนาดของแก้วแกนกลาง หรือ Core ในสายใยแก้วนำแสงแบบ Single-mode fiber คือ 9/125 µm (OS1, OS2) หมายความว่า

● เส้นผ่าศูนย์กลางของเส้นใยอยู่ที่ 9 ไมครอน

● เส้นผ่าศูนย์กลางของเปลือกหุ้มสายอยู่ที่ 125 ไมครอน

Multi-mode fiber

สายใยแก้วนำแสงชนิด Multi-mode fiber (MMF) เป็นสายส่งสัญญาณอีกประเภทหนึ่งที่มีช่วงรับส่งข้อมูลที่สั้นกว่าเมื่อเทียบกับชนิด Single-mode fiber โดยจะอยู่ที่ช่วง 850 นาโนเมตร และ 1,300 นาโนเมตรเท่านั้น จึงทำให้สายส่งสัญญาณชนิดนี้เหมาะสำหรับการใช้งานภายในอาคารขนาดเล็ก โดยมีความเร็วสูงสุดอยู่ที่ 100 ล้านบิท / วินาที ในระยะทางที่ไม่เกิน 200 เมตร

อย่างไรก็ตาม ด้วยจุดเด่นของสาย Fiber Optic ชนิด Multi-mode fiber ที่ทำหน้าที่รับส่งข้อมูลได้มากกว่า 1 รูปแบบภายใน 1 รอบด้วยระยะสัญญาณที่สั้นกว่า จึงทำให้รับส่งข้อมูลที่ทับซ้อนกันได้ดี โดยขนาดของแก้วแกนกลาง หรือ Core ในสายใยแก้วนำแสงแบบ Multi-mode fiber จะมีมากกว่าสายใยแก้วนำแสงแบบ Single-mode fiber โดยมีรายละเอียด ดังนี้

● ขนาด 62.5/125 µm (OM1)

○ เป็นสายที่มีสีส้ม

○ ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบ LED

○ รองรับค่าความกว้างของช่องสัญญาณ (Bandwidth) ได้ที่ 200MHz*km

○ สามารถรองรับอีเธอร์เน็ตได้ 10 กิกะบิต (Gigabit)

● ขนาด 50/125 µm (OM2)

○ เป็นสายที่มีสีส้มหรือสีเทา

○ ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบ LED

○ รองรับค่าความกว้างของช่องสัญญาณได้ที่ 500MHz*km

○ สามารถรองรับอีเธอร์เน็ตได้ 10 กิกะบิต

● ขนาด 50/125 µm (OM3)

○ เป็นสายที่มีสีฟ้า

○ ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบเลเซอร์ (VCSEL)

○ รองรับค่าความกว้างของช่องสัญญาณได้ที่ 2,000MHz*km

○ สามารถรองรับอีเธอร์เน็ตได้ 10, 40 และ 100 กิกะบิต

● ขนาด 50/125 µm (OM4)

○ เป็นสายที่มีสีฟ้า หรือสีม่วงชมพู

○ ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบเลเซอร์

○ รองรับค่าความกว้างของช่องสัญญาณได้ที่ 4,700MHz*km

○ สามารถรองรับอีเธอร์เน็ตได้ 10 กิกะบิต และ 100 กิกะบิต

● ขนาด 50/125 µm (OM5)

○ เป็นสายที่มีสีเขียว

○ ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบเลเซอร์

○ รองรับค่าความกว้างของช่องสัญญาณได้ที่ 28,000MHz*km

○ สามารถรองรับอีเธอร์เน็ตได้ 200 และ 400 กิกะบิต

ซึ่งขนาดของแก้วแกนกลางของสายใยแก้วนำแสงแบบ Multi-mode fiber ส่วนใหญ่ มีเส้นผ่านศูนย์กลางของสายอยู่ที่ 50 ไมครอน (50 µm) มีเพียงสายใยแก้วนำแสงชนิด OM1 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ที่ 62.5 ไมครอน (62.5 µm) ส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางของเปลือกหุ้มสายทุกชนิดมีขนาดอยู่ที่ 125 ไมครอน (125 µm)

ประเภทของสาย Fiber Optic

สามารถจำแนกสายใยแก้วนำแสงออกได้เป็น 2 ประเภทอีก ได้แก่ สายแบบ Tight Buffer และ Loose Tube ซึ่งมีลักษณะการใช้งานแตกต่างกันตามโครงสร้างของสาย ดังนี้

Tight Buffer

สายใยแก้วนำแสงประเภท Tight Buffer คือ ส่วนป้องกันของสายใยแก้วที่มีวัสดุประเภทฉนวนห่อหุ้มแกนชั้นนอกอย่างแน่นหนาอยู่ มีคุณสมบัติช่วยป้องกันแสงจากภายนอกไม่ให้เข้ามารบกวนการรับส่งสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ช่วยให้ส่งสัญญาณจากต้นทางไปยังปลายทางได้ดี จึงทำให้สายชนิด Tight Buffer เหมาะสำหรับการติดตั้งภายในอาคาร เพื่อการใช้งานที่สะดวกสบายและความปลอดภัยในการติดตั้งนั่นเอง

Loose Tube

สายใยแก้วนำแสง ประเภท Loose Tube ซึ่งเป็นสายรับส่งสัญญาณที่นำสายใยแก้วนำแสงมาบรรจุอยู่ภายในท่อสีขาวที่ได้รับมาตรฐาน มาพร้อมคุณสมบัติที่สามารถป้องกันความร้อนและน้ำได้เป็นอย่างดี อีกทั้งยังช่วยลดแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นขณะติดตั้ง จึงเหมาะสำหรับการติดตั้งไว้นอกโรงงานหรืออาคารเพื่อการใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นจากปัจจัยต่างๆ อีกด้วย

สาย Fiber Optic ตอบโจทย์สายโรงงานอย่างไร

ด้วยคุณสมบัติของสาย Fiber Optic หรือสายใยแก้วนำแสง ที่ลดความเสี่ยงเรื่องสัญญาณรบกวน ส่งต่อข้อมูลได้มีประสิทธิภาพ ต้นทุนไม่สูงนัก มีความยาวที่เหมาะสมกับพื้นที่กว้างอย่างโรงงาน ต่างกับสายสัญญาณประเภทอื่นๆ ที่เมื่อเทียบกับสายใยแก้วนำแสงแล้วมีต้นทุนที่สูง คุณสมบัติและประสิทธิภาพในการรองรับและส่งต่อข้อมูลในระยะไกลที่ไม่เอื้ออำนวยกับสายงานอย่างโรงงานเท่าที่ควร

ก่อนติดตั้งสาย Fiber Optic ในโรงงานต้องดูอะไรบ้าง

เมื่อทำความรู้จักกับสาย Fiber Optic หรือสายใยแก้วนำแสงในแต่ละประเภทและชนิดต่างๆ กันไปแล้ว เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพในการใช้งานสูงสุด จะต้องรู้ถึงความต้องการใช้งาน รวมไปถึงคุณภาพของสายให้ดีก่อนจะทำการติดตั้งลงไป ซึ่งจะเป็นอย่างไรบ้างนั้น ไปดูกันเลย

ความต้องการของโรงงาน

การเช็กความต้องการในการใช้งานถือเป็นสิ่งที่สำคัญและจำเป็นอย่างยิ่งก่อนที่จะติดตั้งสาย Fiber Optic ในโรงงาน เนื่องจากแต่ละโรงงานจะมีรูปแบบการใช้งานที่แตกต่างกัน ทั้งในด้านทั่วไปหรือการใช้อุปกรณ์รับส่งสัญญาณกับเครือข่ายต่างๆ ในองค์กร นำไปสู่ปัจจัยอื่นๆ ที่ตามมา เช่น พื้นที่ในโรงงานที่เหมาะสม เพียงพอสำหรับติดตั้งหรือไม่ ภายในโรงงานมีการใช้เคมีภัณฑ์ หรือมีเครื่อจักรที่ใช้แรงสั่นสะเทือนเยอะหรือไม่ เป็นต้น เพื่อจะเลือกได้ว่าควรใช้สายไฟเบอร์ออฟติกยี่ห้อไหนดีถึงเหมาะสมกับการใช้งานและป้องกันไม่ให้เกิดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าอีกด้วย

สเปค และข้อมูลทาง Technical

หากต้องการติดตั้งสาย Fiber Optic หรือสายใยแก้วนำแสงเพื่อใช้ในโรงงาน จะต้องคำนึงถึงเรื่องสเปค และข้อมูลเชิงเทคนิคด้วย ดังนั้น หลายๆ โรงงาน โดยเฉพาะโรงงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ จึงนิยมเลือกใช้เครือข่าย Industrial Ethernet ที่มีความเร็วสูงถึง 1 กิกะบิตและสามารถรองรับรูปแบบการเชื่อมต่อที่หลากหลาย ผ่านทางอุปกรณ์เครื่องมือสื่อสารต่างๆ หรือ Smart Devices ที่ต้องใช้สาย Fiber Optic ได้

นอกจากนั้น จะต้องรองรับพื้นที่ใช้งานทุกจุดในโรงงานต้องการการสื่อสารตามเวลาจริง (RTC: Real Time Communication) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เห็นผลชัดเจน และมีความต่อเนื่อง เพื่อป้องกันปัจจัยเสี่ยงต่างๆ ที่เกิดขึ้น เช่น ความผิดพลาดในการทำงานและป้องกันไม่ให้ต้นทุนการผลิตสูง เป็นต้น

งบประมาณ

งบประมาณถือเป็นสิ่งที่ไม่สามารถมองข้ามได้เช่นกัน แม้ว่าสาย Fiber Optic หรือสายใยแก้วนำแสงจะมีต้นทุนไม่สูง แต่ด้วยความกว้างของพื้นที่ ลักษณะการติดตั้ง และความยาวในการเดินสายภายในโรงงาน ที่ถ้าหากไม่มีการคำนวณให้ดีนั้น นอกจากจะส่งผลถึงการสื่อสารภายในโรงงานที่เกิดความติดขัดแล้ว อาจทำให้งบประมาณบานปลาย หรือจำกัดงบประมาณเกินไปจนจำนวนสายใยแก้วนี้ไม่เพียงพอที่จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

คุณภาพโดยรวมของสาย Fiber Optic

ในการดูคุณภาพของสายใยแก้วนำแสงนั้น จะต้องดูจากปัจจัยต่างๆ ที่เหมาะสมกับลักษณะการใช้งาน เช่น วัสดุที่ใช้ในการทำสาย ความเร็วในการเชื่อมต่อ เสถียรภาพในการใช้งาน ความสามารถในการรองรับอีเธอร์เน็ต ตลอดจนความสะดวกในการใช้งาน

หากไม่มั่นใจว่าจะเลือกใช้สายไฟเบอร์ออฟติกยี่ห้อไหนดีนั้น บทความนี้ก็มีตัวอย่าง สายใยแก้วนำแสงคุณภาพสูง เพื่อช่วยให้เห็นประสิทธิภาพของสายสัญญาณกับการใช้งานได้ชัดเจนมากยิ่งขึ้น

● สายใยแก้วนำแสงสำหรับคอนเนคเตอร์ Optical Fiber (GI G50 / 125 type) รุ่น DFC-QG ซึ่งสามารถใช้เชื่อมต่อคอนเนคเตอร์ในกระบวนการส่งข้อมูลของเครือข่าย CC-Link IE Control ในขั้นตอนหลังประมวลผลเสร็จสิ้น โดยสายใยแก้วรุ่นนี้สามารถเคลื่อนย้ายได้ และรองรับการใช้งานได้ทั้งภายในและภายนอกอาคาร

● สายใยแก้วนำแสง High-Strength Optical Fiber Cable GI (50/125) 2C CCNC-IEC/HSB เป็นสายที่เหมาะกับการเดินสายภายนอกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งสายชนิดนี้เป็นสายที่ยืดหยุ่น ทนต่อแรงกระแทก และทนทานต่อการสึกหรอ ทั้งยังเป็นไปตามมาตรฐานเพื่อสิ่งแวดล้อมของ RoHs (Restriction of Hazardous Substances)

● สายใยแก้วนำแสงที่ทนต่อการดัดงอ หักยากอย่าง CC-Link IE Control Compatible Optical Fiber

ที่ดัดได้มากกว่ากึ่งหนึ่งของผลิตภัณฑ์ทั่วไป ช่วยป้องกันการแตกหักที่ฐานของคอนเนคเตอร์ ประหยัดพื้นที่ เหมาะกับการติดตั้งส่วนในของแผงอุปกรณ์

● สายใยแก้วนำแสงที่เป็นสารหน่วงไฟ ป้องกันการติด หรือการลุกลามของไฟ อย่าง CC-Link IE Control Network Compatible Optical Fiber Cable (UL Listed) QG-BU ซึ่งได้ผ่านการทดสอบเปลวไฟจาก Riser ใน UL 1666 นอกจากป้องกันไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพแล้ว ยังเป็นสายที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกบาง สามารถวางในพื้นที่แคบได้

● สายใยแก้วนำแสงที่เคลื่อนย้ายได้ และมีอายุการใช้งานที่มีประสิทธิภาพอย่าง CC-Link IE Control Network Compatible Optical Fiber Cable for movable using QG-VCT ซึ่งผ่านการทดสอบการดัดงอถึง 10 ล้านครั้ง ทนทาน เหมาะใช้กับการเดินสายแบบราง

มาตรฐานของ Fiber Optic ที่ CC-Link รองรับเป็นแบบไหน

ในการใช้งานเครือข่าย CC-Link IE Control นั้น สายใยแก้วนำแสง คือ สื่อกลางที่ใช้สำหรับส่งข้อมูลเพื่อการสื่อสาร ซึ่งสายใยแก้วนำแสงที่รองรับการใช้งานร่วมกับเครือข่าย CC-Link IE Control นั้น มีมาตรฐาน IEC60793-2-10 Types A1a.1 ที่รับประกันคุณภาพการใช้งาน โดยคุณสมบัติของสายใยนำแก้วที่จะใช้กับเครือข่าย CC-Link IE Control นั้นมีความเร็วสูงพ่วงความน่าเชื่อถือในการส่งต่อข้อมูลที่แม่นยำด้วยเทคโนโลยี Redundant Fiber Optic Loop ที่ช่วยส่งเสริมให้การสื่อสารของอุปกรณ์ในแต่ละสเตชั่นสามารถตรวจพบข้อผิดพลาดของสเตชั่นหรือสายเคเบิลที่ชำรุดได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

สรุป

สาย Fiber Optic หรือสายใยแก้วนำแสง ถือเป็นตัวช่วยสำคัญที่ช่วยในการยกระดับและพัฒนาคุณภาพการสื่อสารของโรงงานให้เป็นไปตามมาตรฐานได้ อย่างไรก็ตาม เจ้าของโรงงานหรือผู้ประกอบการโรงงานจะต้องรู้ให้ดีก่อนว่าสายไฟเบอร์ออฟติกมีกี่แบบ อะไรบ้าง และใช้งานอย่างไร เพื่อที่จะสามารถเลือกใช้สายรับส่งสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ ร่วมกับการรับส่งสัญญานแสงและแปลงเป็นข้อมูลผ่านเครือข่าย CC-link IE กับอุปกรณ์และเครื่องมือต่างๆ ในระบบให้ได้ตามผลลัพธ์ที่ต้องการ

บทความก่อนหน้า หน้าหลักบทความ บทความถัดไป