การเลือก UPS อุตสาหกรรม: คำนวณโหลด PLC และทดสอบ FAT/SAT

เมื่อเลือก UPS สำหรับอุตสาหกรรม หากสั่งซื้อโดยดูแค่ “สำรองไฟได้กี่นาที” ตามแคตตาล็อก อาจเกิดปัญหาในโรงงานที่อุปกรณ์สำคัญอย่าง PLC, สวิตช์อุตสาหกรรม หรือ HMI อาจดับก่อนในช่วงไฟดับ เวลาที่แสดงในแคตตาล็อกนั้นขึ้นอยู่กับโหลดและเงื่อนไขของแบตเตอรี่ และแม้จะมีค่า VA เท่ากัน แต่แต่ละรุ่นอาจให้กำลังวัตต์ (W) ที่จ่ายได้ต่างกัน บทความนี้จัดทำขึ้นสำหรับวิศวกรที่รับผิดชอบการติดตั้งหรืออัปเกรด UPS ในตู้ควบคุมหรือเครือข่าย OT ของโรงงานในประเทศไทย โดยจะอธิบายขั้นตอนการออกแบบ ตั้งแต่การแยกกลุ่มอุปกรณ์ที่ต้องการปกป้อง การคำนวณขนาด UPS สำหรับโรงงาน การสำรองไฟให้ PLC วิธีการกำหนดเวลาหยุด การขอใบเสนอราคา ไปจนถึง FAT/SAT ทั้งหมดนี้ไม่ใช่บทความรับประกันระยะเวลาการทำงานของผลิตภัณฑ์แต่ละรุ่น

จุดเริ่มต้นของการเลือก UPS อุตสาหกรรม: ไม่ใช่แค่ “ต้องการสำรองกี่นาที” แต่คือการกำหนดการทำงานหลังไฟดับ

เมื่อเกิดไฟดับ ไม่จำเป็นต้องให้เครื่องจักรเดินเครื่องต่อเนื่องเสมอไป หากจัดกลุ่มอุปกรณ์ควบคุมให้ชัดเจน จะพบว่าเป้าหมายหลักมี 3 ประการ ประการแรก คือการป้องกันไฟตกชั่วขณะ (momentary voltage drop) เพื่อหลีกเลี่ยงการรีสตาร์ท PLC หรืออุปกรณ์สื่อสาร ประการที่สอง คือการนำสายการผลิตเข้าสู่สถานะปลอดภัย หยุดเครื่องโดยไม่สูญเสียชิ้นงานหรือข้อมูลที่กำลังประมวลผล ประการที่สาม คือการดำเนินการควบคุมและมอนิเตอร์ต่อเนื่องจนกว่าจะสลับไปใช้ไฟฟ้าฉุกเฉิน เวลาที่ต้องการสำรองและอุปกรณ์ที่ต้องปกป้องจะแตกต่างกันตามวัตถุประสงค์

ตัวอย่างเช่น หากต้องการจ่ายไฟถึงมอเตอร์หลักของเครื่องจักร หรือจะเหลือแค่ระบบควบคุมและหยุดการขับเคลื่อน โครงสร้างระบบจะต่างกันโดยสิ้นเชิง แม้แต่แหล่งจ่าย 24 V DC ในตู้ควบคุมกับไฟ AC ที่จ่ายให้ PC อุตสาหกรรมนอกตู้ ก็อาจไม่สามารถใช้ UPS เดียวกันได้ หากระบุใน RFP ว่า “UPS สำหรับสายการผลิต” เฉย ๆ จะเปรียบเทียบขอบเขตของใบเสนอราคาไม่ได้ ต้องกำหนดสถานะของอุปกรณ์ในช่วงไฟดับให้ชัดเจนก่อน แล้วจึงระบุอุปกรณ์ที่ต้องการสำรองไฟทีละรายการ

Siemens อธิบายเกี่ยวกับ SITOP DC UPS ว่าใช้เพื่อรักษาแหล่งจ่าย 24 V ในช่วงไฟดับ สำหรับการปิดระบบอย่างมีการควบคุมหรือการเดินเครื่องต่อ Rockwell Automation ก็ระบุในเอกสารเลือก UPS อุตสาหกรรมว่า ใช้เพื่อให้แน่ใจว่า PC อุตสาหกรรม, PLC, HMI สำหรับบันทึกข้อมูล สามารถหยุดทำงานอย่างปลอดภัยได้ในเวลาที่ต้องการ กล่าวคือ จุดสำคัญในการตัดสินใจซื้อไม่ใช่จำนวน “นาทีสูงสุด” แต่คือจะรักษาฟังก์ชันใดไว้ได้นานแค่ไหนหลังไฟดับ

เขียนเป้าหมายสถานะช่วงไฟดับเป็น 4 ระดับ

ในการประชุมออกแบบ คำว่า “ไฟไม่ดับ” หรือ “uninterruptible” ต้องแยกให้ชัดเจนว่า ต้องการแค่ ① ดูดซับไฟตกชั่วขณะ, ② บันทึกข้อมูลและสถานะเครื่อง, ③ หยุดเครื่องอย่างปลอดภัย, หรือ ④ เดินเครื่องต่อจนกว่าจะสลับไปใช้แหล่งจ่ายฉุกเฉิน เป้าหมายนี้ต้องกำหนดเป็นรายอุปกรณ์ สายการผลิต ตู้ควบคุม หรือแร็ค IT การหยุดเครื่องอย่างปลอดภัยไม่ใช่การทดแทนวงจรความปลอดภัยโดยตรง แม้จะเพิ่ม UPS ก็ต้องตรวจสอบแยกต่างหากว่าวงจรความปลอดภัยจะทำงานอย่างไรเมื่อไฟดับ

เวลาที่อนุญาตให้หยุดเครื่องต้องแยกเป็น 2 ส่วน คือ “เวลาประมวลผล” ตั้งแต่ตรวจจับไฟดับจน PLC หรือ IPC บันทึกและหยุดทำงานเสร็จ กับ “เวลารอ” เพื่อรอไฟฟ้ากลับมาหรือสลับไปใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ส่วนแรกสามารถวัดได้จากการทดสอบ ส่วนหลังขึ้นกับเงื่อนไขการใช้งาน การเลือกซื้อโดยกำหนดนาทีล่วงหน้าอาจไม่แม่นยำเท่ากับการวัดเวลาหยุดเครื่องจริงแล้วเผื่อเวลาไว้ จากนั้นเปรียบเทียบกับกราฟ runtime ตามโหลดของแต่ละผู้ผลิต จะได้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้มากกว่า

การคำนวณขนาด UPS สำหรับโรงงาน: แยก W, VA และกระแสสูงสุด

ในตารางขนาดของ AC UPS ค่า VA คือ apparent power ส่วน W คือ real power Eaton แนะนำให้รวม VA จากแรงดันและกระแสของแต่ละอุปกรณ์ และหากมีการระบุโหลดเป็น W ให้คำนวณกลับเป็น VA โดยคำนึงถึง power factor ด้วย อย่างไรก็ตาม ไม่ควรสมมติค่า power factor เป็นค่าคงที่ ต้องตรวจสอบจากป้ายชื่ออุปกรณ์ เอกสารเทคนิค หรือค่าที่วัดได้จริง UPS ที่เลือกต้องรองรับทั้ง VA และ W ตามที่ระบุไว้ในสเปค ไม่สามารถสรุปว่า “1500 VA ใช้ได้ถึง 1500 W” เสมอไป

สำหรับ UPS 24 V DC ให้ดูที่กระแสต่อเนื่อง (A) กระแสสูงสุด ช่วงแรงดันขาออก และเวลาสำรองของแบตเตอรี่หรือคาปาซิเตอร์ ตัวอย่างเช่น 24 V × 10 A = 240 W เป็นค่าคำนวณในอุดมคติ แต่ความจุและเวลาที่ใช้ได้จริงต้องดูจากตารางเงื่อนไขของแต่ละรุ่น Phoenix Contact รุ่น QUINT 24 V/10 A ที่เปิดเผยข้อมูล พบว่าเวลาสำรองที่โหลด 10 A กับ 2 A ต่างกันมาก แสดงให้เห็นว่าไม่สามารถเหมารวมว่า “UPS 24 V สำรองได้กี่นาที” ได้

ตัวอย่างสมุดบันทึกโหลดที่ใช้ในงานจริง

สมุดบันทึกนี้ไม่สามารถทำจาก BOM ของตู้ควบคุมเพียงอย่างเดียว หากเครือข่ายเชื่อมโยงหลายตู้ แม้ PLC จะยังทำงาน แต่ถ้าสวิตช์หรือเกตเวย์หลักดับ การเก็บข้อมูลหรือมอนิเตอร์ระยะไกลก็ขาดตอน หาก HMI ยังอยู่แต่สวิตช์ที่เชื่อมกับ PLC ดับ พนักงานก็ไม่เห็นสถานะเครื่อง ต้องลากเส้นเส้นทางสื่อสารที่ต้องใช้ช่วงไฟดับตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทาง แล้วทำสีแยกในแบบแปลนว่าอุปกรณ์ใดได้รับไฟจาก UPS และอุปกรณ์ใดไม่ได้รับ

ตัวอย่างสมมติการคำนวณขนาด

ตัวอย่างต่อไปนี้เป็นสมมติฐานเพื่ออธิบายวิธีคำนวณ ไม่ใช่ค่าที่วัดจริงหรือรุ่นที่แนะนำ หากโหลด 24 V DC ของ PLC 3 A, HMI 2 A, สวิตช์อุตสาหกรรม 1 A, เกตเวย์ 1 A รวมเป็น 7 A หากสมมติว่ามีอุปกรณ์เพิ่มในอนาคตอีก 2 A จะได้โหลดรวม 9 A แต่ไม่ควรรีบเลือก UPS DC ขนาด 10 A ทันที ต้องตรวจสอบกระแสสตาร์ทของสวิตช์ กระแสชาร์จของแหล่งจ่ายไฟ การโอเวอร์โหลดชั่วขณะ อุณหภูมิแวดล้อม และ derating ที่ผู้ผลิตกำหนด ต้องตรวจสอบด้วยว่าโหลด 9 A จะสำรองไฟได้นานตามต้องการหรือไม่ โดยดูจากกราฟ runtime ของรุ่นและโมดูลแบตเตอรี่ที่เลือก

ฝั่ง AC สมมติว่า IPC 180 W, จอมอนิเตอร์ 50 W, เราเตอร์อุตสาหกรรม 20 W รวม 250 W ในการเลือก UPS ต้องตรวจสอบ VA หรือ power factor ของแต่ละอุปกรณ์ กระแสสูงสุดขณะสตาร์ท และทั้ง W/VA ของ UPS คู่มือ UPS sizing ของ Eaton แนะนำให้เลือก VA ของ UPS มากกว่าโหลดอย่างน้อย 15% ส่วน Schneider Electric แนะนำให้ใช้ประมาณ 80% ของค่าที่ระบุในตัวอย่าง ทั้งนี้ไม่ได้เป็นมาตรฐานสำหรับทุกโรงงาน ต้องกำหนด margin ตามโหลดจริง การขยายในอนาคต เงื่อนไขอุณหภูมิ และโครงสร้างสำรอง (redundancy)

อย่าสับสนระหว่างความจุแบตเตอรี่กับ runtime

หากดูแค่ค่า Ah แล้วคำนวณ runtime ด้วยสูตร “24 V × Ah ÷ W” จะมองข้ามอัตราการคายประจุ, การสูญเสียจากการแปลง, แรงดัน cutoff, อุณหภูมิแบตเตอรี่, การเสื่อมสภาพ และการป้องกันของตัวผลิตภัณฑ์ การคำนวณคร่าว ๆ ใช้สำหรับคัดเลือกรุ่นเบื้องต้นเท่านั้น เวลาสำรองที่ใช้ในสเปคต้องยืนยันจากตาราง runtime ตามโหลดของผู้ผลิต ตารางการประกอบ และเงื่อนไขแวดล้อม Phoenix Contact แสดงตัวอย่างว่าโมดูลเดียวกันที่โหลด 10 A ได้ 1.5 นาที แต่ที่ 2 A ได้ 20 นาที ค่านี้เป็นสเปคเฉพาะรุ่น ไม่ใช่ค่ารับประกันสำหรับรุ่นอื่น

สำหรับ AC UPS การเพิ่มความจุแบตเตอรี่กับการเพิ่มกำลังขาออกเป็นคนละเรื่อง Eaton ระบุชัดเจนว่าการเพิ่มแบตเตอรี่ภายนอกเพื่อยืด runtime ไม่ได้เพิ่มกำลังขาออกของ UPS หากโหลดเกินกำลังที่ระบุ การเพิ่มแบตเตอรี่ไม่ช่วยแก้ไข ในทางกลับกัน หากโหลดน้อยแต่ต้องการเวลาสำรองนาน ต้องพิจารณาแบตเตอรี่ที่เหมาะสม, โมดูลเสริม, หรือการเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ในการขอใบเสนอราคา ควรระบุ “กี่ W หรือกี่ A สำรองได้กี่นาที” ให้ชัดเจน

การสำรองไฟให้ PLC: กำหนดขอบเขตแหล่งจ่ายและลำดับหยุดเครื่อง

การสำรองไฟแค่ CPU ของ PLC อาจไม่เพียงพอ หากอินพุตเซนเซอร์, วงจรเอาต์พุต, รีโมท I/O หรือสวิตช์สื่อสารดับก่อน PLC จะอ่านค่าผิดพลาด การออกแบบควบคุมต้องกำหนดให้ชัดเจนว่าอุปกรณ์ใดต้องสำรองพร้อมกัน อุปกรณ์ใดต้องดับแน่นอนเมื่อไฟดับ แม้ PLC จะมีหน่วยความจำสำรอง แต่การบันทึกข้อมูลการผลิตก่อนดับ หรือไฟล์ของ IPC จะถูกเก็บอย่างปลอดภัยหรือไม่ก็เป็นอีกเรื่อง ต้องทดสอบจริงรวมเส้นทางการบันทึก

UPS 24 V DC สามารถติดตั้งในระบบไฟของตู้ควบคุมได้ง่าย Siemens SITOP รองรับการวินิจฉัยและควบคุมผ่าน PROFINET หรือ OPC UA พร้อมแจ้งเตือนสถานะแบตเตอรี่ คาปาซิเตอร์เหมาะกับไฟตกสั้น ๆ ส่วนแบตเตอรี่เหมาะกับการสำรองไฟนาน Phoenix Contact ก็อธิบายว่าคาปาซิเตอร์เหมาะกับปัญหาระยะสั้นไม่กี่วินาที หากต้องการแค่ดูดซับไฟตก อาจไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ แต่ถ้าต้องการให้ IPC ปิดระบบอย่างถูกต้อง อาจต้องใช้เวลาสำรองมากกว่าคาปาซิเตอร์

แบ่งขอบเขตการสำรองไฟออกเป็น 3 โดเมน

โดเมนแรกคือโดเมนควบคุม ประกอบด้วย PLC CPU, I/O ที่จำเป็น, แหล่งเวลาหลัก และเครือข่ายควบคุมขั้นต่ำ โดเมนที่สองคือโดเมนปฏิบัติการและบันทึก เช่น HMI, IPC, historian หรือ gateway ที่จำเป็นจนกว่าจะหยุดเครื่องเสร็จ โดเมนที่สามคือโดเมนขับเคลื่อนและอุปกรณ์เสริม เช่น มอเตอร์หลัก ฮีตเตอร์ วาล์วลม ไฟส่องสว่าง หากต่อโหลดขับเคลื่อนที่ใช้กำลังสูงเข้ากับ UPS โดยไม่พิจารณา จะทำให้ขนาด UPS ใหญ่ขึ้นมาก และเวลาสำรองสำหรับโหลดควบคุมจะสั้นลง สำหรับโหลดที่ไม่ต่อกับ UPS ต้องกำหนดสถานะปลอดภัยช่วงไฟดับแยกต่างหาก

“ความสัมพันธ์” ระหว่างโดเมนไฟฟ้าต้องแสดงในแบบแปลน เช่น gateway ต้องได้รับไฟจากสวิตช์เพื่อปิดระบบอย่างถูกต้องหรือไม่ ต้องรับสัญญาณอนุญาตหยุดจาก PLC หรือไม่ HMI แค่แสดงสัญญาณเตือน ไม่จำเป็นสำหรับการหยุดเครื่องหรือไม่ เมื่อจัดกลุ่มความสัมพันธ์แล้ว จะเห็นชัดว่าอุปกรณ์ใดต้องปกป้องจนถึงที่สุด หากเพิ่ม UPS ต้องระบุสถานะการเปลี่ยนแปลงช่วงไฟดับและไฟกลับในสเปคควบคุมด้วย

สัญญาณที่ส่งจาก UPS ไปยังระบบควบคุม

ต้องกำหนดว่าสัญญาณตรวจจับไฟดับ, การทำงานด้วยแบตเตอรี่, แบตเตอรี่ใกล้หมด, ข้อผิดพลาด, หรือถึงเวลาต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ จะส่งไปยังอุปกรณ์ใดบ้าง วิธีการส่งสัญญาณ เช่น contact, USB, Ethernet อุตสาหกรรม ขึ้นกับแต่ละรุ่น คู่มือ SITOP UPS1600 ของ Siemens แสดงตัวอย่างการตั้งค่าการอนุญาตสำรองไฟ, ค่ากำหนดสลับ, เวลาสำรอง, และเวลาพิเศษหลัง PC ปิดระบบ การมีฟังก์ชันเหล่านี้ไม่ได้หมายความว่าระบบจะหยุดอัตโนมัติในหน้างาน ต้องเขียนโปรแกรม PLC และ IPC ให้รับสัญญาณและตอบสนองตามลำดับที่กำหนด

สัญญาณไฟดับต้องบันทึกในระบบมอนิเตอร์ OT และ log ของอุปกรณ์ด้วย หากสามารถติดตามเวลา, รุ่น UPS, สถานะอินพุต, โหลด, สถานะแบตเตอรี่, โหมด PLC, การเริ่ม/จบการปิด IPC, การตรวจจับไฟกลับ, การอนุญาตรีสตาร์ท ในไทม์ไลน์เดียวกัน จะสามารถพิสูจน์ใน SAT ได้ว่า “หยุดเครื่องในเวลาที่กำหนด” ต้องเตรียมกรณีไฟดับสั้น ๆ แล้วกลับมา (chattering), ไฟตกซ้ำ ๆ, หรือไฟดับซ้ำก่อนแบตเตอรี่จะชาร์จเต็มในแผนทดสอบด้วย

การออกแบบ UPS สำหรับเครือข่าย OT ต้องครอบคลุมแหล่งจ่ายไฟของเส้นทางสื่อสารทั้งหมด

ในเครือข่ายอุตสาหกรรม แม้จะรายงานว่า “ติดตั้ง UPS ให้กับสวิตช์แล้ว” แต่หากอุปกรณ์ปลายทาง เช่น เครื่องแปลงสื่อ ปลายทางไฟเบอร์ เกตเวย์ จุดเชื่อมต่อไร้สาย หรือไฟร์วอลล์ ไม่ได้รับการป้องกัน เส้นทางสื่อสารก็จะขาดตอน ควรเขียนแผนผังเส้นทางตั้งแต่ PLC ถึง Historian และบันทึกแหล่งจ่ายไฟและตำแหน่งจริงของแต่ละอุปกรณ์ หากแยกเครือข่ายที่ต้องการสื่อสารควบคุมกับเครือข่ายที่ต้องการเพียงบันทึกข้อมูลในช่วงไฟดับ จะช่วยไม่ให้คำนวณเวลาสำรองไฟเกินความจำเป็น

แม้จะต้องการรักษาอุปกรณ์ที่เป็นขอบเขตระหว่าง OT กับ IT UPS ก็ไม่สามารถทดแทนฟังก์ชันการแยกเครือข่ายหรือความปลอดภัยได้ หากต้องการรักษาไฟร์วอลล์ ต้องตรวจสอบพฤติกรรมเมื่อสวิตช์ที่จัดการหรือสายหลักขาดหาย การเก็บข้อมูลขณะไม่สามารถส่งขึ้นคลาวด์เป็นหน้าที่ของเกตเวย์ แม้ UPS จะจ่ายไฟต่อเนื่อง แต่หากแอปพลิเคชันทนต่อการขาดการสื่อสารไม่ได้ ก็ยังเกิดข้อมูลสูญหายได้ ควรทดสอบหยุดระบบโดยสังเกตทั้งแหล่งจ่ายไฟ การสื่อสาร และการบันทึกข้อมูลพร้อมกัน

หากมีจุดเชื่อมต่อไร้สายหรือกล้องที่ใช้ PoE ต้องตรวจสอบโหลดสูงสุดรวมถึงอุปกรณ์ที่รับไฟจาก PoE ไม่ใช่แค่ตัวสวิตช์ หากสำรองไฟให้กับอุปกรณ์ภาพที่ไม่จำเป็น เวลาสำรองไฟสำหรับการสื่อสาร PLC จะสั้นลง ควรเปรียบเทียบการออกแบบที่หยุดโหลดที่มีความสำคัญต่ำหรือแยกวงจรไว้ในประมาณราคา แม้จะมี Redundant Ring ของสวิตช์ แต่หากทั้งสองโหนดใช้แหล่งจ่ายไฟที่ไม่ได้รับการป้องกันเดียวกัน ความซ้ำซ้อนจะหายไปเมื่อไฟดับ

เวลาหยุดของ UPS ต้องกำหนดให้สามารถทดสอบได้ใน FAT/SAT

การเขียนในเอกสารรับรองแค่ว่า “สำรองไฟ 10 นาที” ไม่เพียงพอ ต้องระบุชัดเจนว่า 10 นาทีนั้นสำรองให้กับอุปกรณ์ใด เริ่มนับจากเหตุการณ์ใด อุณหภูมิและสถานะการชาร์จเป็นอย่างไร อุปกรณ์ใดจำเป็นต้องทำงานถึงที่สุด ในขั้นตอนสั่งซื้อ ควรขอให้ผู้ผลิตแสดง Runtime สำหรับโหลดปกติ โหลดสูงสุด และโหลดที่อาจเพิ่มในอนาคต แล้วกำหนดเงื่อนไขที่จะใช้ในการรับรอง เนื่องจากค่าที่ระบุในสเปกอาจเปลี่ยนไปตามการติดตั้งจริง ต้องตรวจสอบกับตารางโครงสร้างอุปกรณ์ที่เป็นทางการ

เงื่อนไขความสำเร็จของไฟดับไม่ใช่แค่เพียงอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันไม่ดับเท่านั้น ต้องตรวจสอบว่า PLC เปลี่ยนสถานะไปสู่การหยุดอย่างปลอดภัย ไม่มีเอาต์พุตที่เป็นอันตรายหลงเหลือ IPC ปิดไฟล์เรียบร้อย ข้อมูลสำคัญไม่สูญหาย และหลังไฟฟ้ากลับมา ไม่เกิดการรีสตาร์ทอัตโนมัติที่ไม่คาดคิดโดยไม่มีการยืนยันจากผู้ปฏิบัติงาน นี่เป็นความรับผิดชอบร่วมกันระหว่างฝ่ายออกแบบควบคุม ฝ่ายซ่อมบำรุง และฝ่ายผลิต บทความนี้ไม่สามารถใช้แทนการตรวจสอบตามกฎหมายหรือมาตรฐานความปลอดภัยของเครื่องจักรได้

สิ่งที่ต้องตรวจสอบใน FAT

ในการ FAT ให้ใช้ UPS ตัวอย่างและโหลดจำลอง ทดสอบการสลับและเวลาบัฟเฟอร์กับโหลดปกติและโหลดสูงสุดที่ออกแบบไว้ หากสามารถเชื่อมต่อ PLC, IPC, สวิตช์, เกตเวย์ ให้ตั้งค่าตามการใช้งานจริงและส่งสัญญาณจริง ทดสอบไฟดับ ไฟตกสั้น ๆ ไฟดับต่อเนื่อง ไฟฟ้ากลับมา และไฟดับซ้ำเมื่อแบตเตอรี่ยังไม่พร้อมแยกกัน การจำลองไฟดับโดยไม่ตัดไฟเข้า UPS จริง จะไม่สามารถตรวจสอบเวลาในการจ่ายไฟได้

บันทึก FAT ต้องรวมโหลดที่เชื่อมต่อจริง (W/A) อุณหภูมิรอบข้าง การตั้งค่า UPS สถานะแบตเตอรี่ เวลาตัดไฟเข้า เวลาที่แจ้งเหตุการณ์ สถานะ PLC เวลาหยุดของแต่ละโหลด ตัวอย่างเช่น ในการออกแบบสมมติ “IPC ต้องบันทึกและปิดตัวเองภายใน 90 วินาทีหลังไฟดับ PLC และสวิตช์ต้องคงอยู่ได้ถึง 120 วินาที” ตัวเลขเหล่านี้ต้องนิยามเป็นเกณฑ์ผ่าน/ไม่ผ่านในการทดสอบ ตัวเลข 90 และ 120 วินาทีนี้เป็นสมมติสำหรับอธิบาย ไม่ใช่ค่ามาตรฐานของผู้ผลิต

สิ่งที่ต้องตรวจสอบใน SAT

ในการ SAT ให้ตรวจสอบลำดับเดียวกันกับ FAT แต่ใช้ตู้จริง สายไฟจริง อุปกรณ์ป้องกันจริง เส้นทางเครือข่ายจริง และสภาพอุปกรณ์จริง โหลดจริงอาจต่างจากโหลดจำลองในห้องทดสอบ ต้องสะท้อนอุปกรณ์ที่ทำงานพร้อมกัน กระแสสตาร์ทของแหล่งจ่ายไฟ อุณหภูมิ ความร้อนในตู้ การจ่ายไฟจากตู้ต่างหาก และโหลด PoE เตรียมขั้นตอนความปลอดภัย ตัดไฟเข้าแล้วบันทึก Event Log และการทำงานของอุปกรณ์ ผู้รับผิดชอบหน้างานต้องอนุมัติอุปกรณ์และวิธีทดสอบ

อย่าข้ามการทดสอบหลังไฟฟ้ากลับมา หลังไฟฟ้ากลับมา อุปกรณ์ทั้งหมดอาจสตาร์ทพร้อมกันจน UPS หรือแหล่งจ่ายไฟต้นทางโอเวอร์โหลด เวลาหรือสถานะของ PLC กับ HMI อาจคลาดเคลื่อน เกิดการประมวลผลล็อตที่ค้างซ้ำซ้อน ต้องกำหนดลำดับการรีสตาร์ท การชาร์จแบตเตอรี่ใหม่ การปลดสัญญาณเตือน และผู้อนุมัติการเริ่มสายการผลิตใหม่ รายงาน SAT ต้องบันทึกทั้งกรณีที่สำเร็จ ประวัติการเปลี่ยนแปลงการตั้งค่า และการทดสอบซ้ำ

แปลงสูตรเวลาหยุดเป็นลำดับขั้นตอนปฏิบัติงาน

เวลาสำรองที่ต้องการ คำนวณโดยรวมเวลาหน่วงการตรวจจับไฟดับ การเปลี่ยนสถานะของ PLC การบันทึกของ IPC หรือ HMI เวลาที่อุปกรณ์สื่อสารจำเป็นต้องทำงานถึงที่สุด ความไม่แน่นอนของการกลับมาของไฟฟ้าหรือการสลับไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม หากรวมเวลาของกระบวนการที่ทำงานพร้อมกันอย่างง่าย ๆ จะได้เวลาสำรองเกินจริง หากนับกระบวนการที่ไม่เป็นอิสระเป็นงานเดียวกันจะต่ำเกินไป ควรเขียนไทม์ไลน์และวัด Critical Path จริง สุดท้ายพิจารณาเผื่อการเสื่อมสภาพและโหลดในอนาคต แล้วเปรียบเทียบกับตารางเงื่อนไขของผู้ผลิต

การเลือกใช้ AC UPS, 24 V DC UPS, และแบบคอนเดนเซอร์

AC UPS เหมาะสำหรับกรณีที่ต้องการปกป้อง IPC, เซิร์ฟเวอร์, HMI หรือแร็คเครือข่ายที่ใช้ไฟ AC พร้อมกัน อย่างไรก็ตาม การติดตั้ง AC UPS ขนาดใหญ่เพียงเครื่องเดียว ไม่ได้หมายความว่าอุปกรณ์ 24 V ในตู้จะปลอดภัยทั้งหมด ต้องออกแบบเส้นทางไฟ AC/DC ด้านล่าง จุดแยกวงจร อุปกรณ์ป้องกัน และเส้นทางสัญญาณหยุดด้วย หากเลือก AC UPS ต้องตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าอินพุต/เอาต์พุต จำนวนเฟส กำลังไฟฟ้า W/VA ทั้งสองค่า รูปคลื่นเอาต์พุต โหมดบายพาส/บำรุงรักษา การแจ้งเตือน และเงื่อนไขการเปลี่ยนแบตเตอรี่

24 V DC UPS สามารถติดตั้งใกล้โหลด DC เช่น PLC หรือสวิตช์อุตสาหกรรมได้ ตรวจสอบกระแสต่อเนื่อง กระแสพีค ช่วงแรงดันเอาต์พุต โมดูลเก็บประจุ วิธีการวินิจฉัย และวิธีการเดินสาย ข้อมูลสาธารณะของ Siemens และ Phoenix Contact มีผลิตภัณฑ์ที่สามารถวินิจฉัยสถานะบัฟเฟอร์ในระบบ 24 V ได้ วิธีการสื่อสารและการจับคู่กับแบตเตอรี่จะแตกต่างกันในแต่ละรุ่น ไม่สามารถตัดสินเทียบเท่ากันได้จากชื่อซีรีส์เพียงอย่างเดียว

บัฟเฟอร์แบบคอนเดนเซอร์เหมาะสำหรับการรองรับไฟตกสั้น ๆ Phoenix Contact อธิบายว่า QUINT BUFFER เหมาะสำหรับไฟดับไม่กี่วินาที ตารางผลิตภัณฑ์ของ PULS บางรุ่นระบุเวลาสำรองในระดับมิลลิวินาที UPS แบบแบตเตอรี่ DC สามารถสำรองไฟได้นานกว่า แต่ต้องบริหารจัดการการเปลี่ยนแบตเตอรี่ การชาร์จ อุณหภูมิ และการเสื่อมสภาพ หากไฟดับบ่อยและสั้น หรือไฟดับยาวและต้องหยุดเครื่อง ควรตรวจสอบจาก Log หน้างานเพื่อเลือกให้เหมาะสม ไม่มากหรือน้อยเกินไป

เปรียบเทียบตัวเลือกโดยรวมถึงการบำรุงรักษา

การติดตั้ง UPS ไม่ใช่จบแค่การติดตั้ง ต้องรวมการเสื่อมสภาพและการเปลี่ยนแบตเตอรี่ อะไหล่ การเฝ้าระวังสัญญาณเตือน เวลาในการชาร์จหลังไฟดับ การทดสอบตามรอบเข้าในแผนปฏิบัติการ Eaton ระบุว่าหนึ่งในเหตุผลที่ต้องเผื่อความจุคือการเสื่อมของแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม การเผื่อความจุเพียงอย่างเดียวไม่ทำให้ไม่ต้องบำรุงรักษา หากติดตั้งแบตเตอรี่ในตู้ที่มีอุณหภูมิสูง ต้องตรวจสอบสเปกอุณหภูมิรอบข้างและเงื่อนไขอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์

ควรกำหนดรายการวินิจฉัยที่ฝ่ายซ่อมบำรุงสามารถใช้ตัดสิน “เมื่อไรควรเปลี่ยน” เป็นเงื่อนไขในประมาณราคา เช่น มีแค่แสดงปริมาณคงเหลือหรือไม่ มีจุดต่อสัญญาณผิดปกติของแบตเตอรี่หรือไม่ สามารถส่งสถานะไปยังศูนย์กลางได้หรือไม่ เก็บประวัติเหตุการณ์ได้หรือไม่ การเปลี่ยนแบตเตอรี่จำเป็นต้องหยุดเครื่องหรือไม่ สามารถทำงานต่อด้วยบายพาสหรือโหมดขนานได้หรือไม่ สิ่งเหล่านี้มีผลต่อค่าใช้จ่ายจากการหยุดเครื่อง หากเปรียบเทียบแค่ราคาต่อเครื่องของ UPS ขนาดเล็ก อาจมองข้ามค่าแรงและค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนหรือทดสอบซ้ำในหลายไซต์งาน

ใน RFP หรือใบขอราคา ต้องระบุหลักการคำนวณและเงื่อนไขการรับรอง

ในสเปกที่ส่งให้ผู้ขาย ควรแนบแผนผังสายไฟหลัก รายการโหลดที่ต้องปกป้อง โหลดปกติ/สูงสุด/ในอนาคต ลำดับการหยุดที่จำเป็น อุณหภูมิและขนาดพื้นที่ติดตั้ง ให้ผู้เสนอราคาแสดง “กำลังไฟ W/VA หรือกระแส DC ของรุ่นที่เสนอ” “กราฟ Runtime ต่อโหลด” “โครงสร้างโมดูลเก็บประจุ” “วิธีสลับและแจ้งเตือน” “วิธีบายพาสและบำรุงรักษา” “การรับประกันและอะไหล่” ในตารางเดียวกัน การเปรียบเทียบแค่หมายเลขรุ่นในตารางเดียว ไม่สามารถตัดสินความเสี่ยงจากไฟดับของโรงงานได้เพียงพอ

ต้องระบุขอบเขตความรับผิดชอบในการออกแบบให้ชัดเจน เช่น การเลือกและเดินสาย UPS การตั้งค่า Logic ไฟดับของ PLC การตั้งค่า Shutdown ของ IPC ระบบจ่ายไฟของเครือข่าย OT FAT/SAT และการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงาน ใครเป็นผู้รับผิดชอบ หากแบ่งงานระหว่างผู้ผลิต UPS ผู้สร้างตู้ควบคุม SIer และฝ่ายซ่อมบำรุงโรงงานไม่ชัดเจน แต่ละฝ่ายอาจรับผิดชอบแค่อุปกรณ์ของตนเองจนขาดขั้นตอนการฟื้นฟูสายการผลิต หากต้องเปลี่ยนโปรแกรม PLC เดิม ต้องรวมขั้นตอน Backup และ Rollback ในประมาณราคาด้วย

ตัวอย่างข้อความ RFP ที่เปรียบเทียบได้ง่าย

“ระบุ PLC ของสายการผลิต I/O ที่จำเป็น สวิตช์อุตสาหกรรม เกตเวย์ IPC โดยใช้รายการโหลดและแผนผังระบบจ่ายไฟ หลังตรวจจับไฟดับ IPC ต้องบันทึกข้อมูลและปิดตัวเองภายในเวลาที่กำหนด PLC ต้องเปลี่ยนไปสู่สถานะปลอดภัยตามที่กำหนด เส้นทางสื่อสารต้องคงอยู่จน PLC หยุดสมบูรณ์ สำหรับโหลดปกติ โหลดสูงสุดช่วงพีก และโหลดในอนาคตแต่ละกรณี ผู้เสนอราคาต้องแสดงพิกัด W/VA หรือกระแส DC ของ UPS โครงสร้างการเก็บประจุ เวลาสำรองที่อ้างอิงข้อมูลผู้ผลิตสำหรับโหลดกรณีนั้น เงื่อนไขแวดล้อม และเงื่อนไขการชาร์จ สำหรับ FAT/SAT ต้องบันทึก Log และสถานะอุปกรณ์ในแต่ละเงื่อนไข ได้แก่ ตัดไฟเข้า ไฟตกสั้น ๆ ไฟฟ้ากลับมา ไฟดับซ้ำ และตัดสินผ่าน/ไม่ผ่าน” ตัวเลขเวลาให้เติมจากการวัดจริงของสายการผลิต

เมื่อดูราคา ให้แยก UPS ตัวเครื่อง แบตเตอรี่ การปรับปรุงตู้ สายไฟ Logic การหยุด การตั้งค่าการสื่อสาร การทดสอบ การฝึกอบรม อะไหล่และค่าแรงเปลี่ยน หากต้องการประเมินความสูญเสียจากเวลาหยุดเครื่อง ให้คำนวณจากประวัติการหยุดและแผนการผลิตของตนเอง อย่าอ้าง “ลดลงกี่เปอร์เซ็นต์” ของโรงงานอื่นเป็นผลของตนเอง การใช้ UPS เดียวพอหรือแบ่งโหลดเป็นหลายเครื่อง ต้องเปรียบเทียบทั้งขอบเขตความเสียหายและการสลับขณะบำรุงรักษา

ขอบเขตการออกแบบไฟดับที่มักถูกมองข้ามในโรงงานไทย

แม้จะอยู่ในโรงงานเดียวกัน การมองเห็นระบบจ่ายไฟจะแตกต่างกันระหว่างสายการผลิตใหม่กับสายที่ขยายเพิ่มมานาน หากแผนผังตู้ควบคุมไม่ตรงกับของจริง อาจเกิดกรณีที่แหล่งจ่ายไฟ PLC ที่ควรได้รับการป้องกันจาก UPS กลับเชื่อมกับวงจรแยก หรือสวิตช์ที่เพิ่มใหม่ได้รับไฟจากปลั๊กที่ไม่ได้ป้องกัน ในการสำรวจหน้างานก่อนสั่งซื้อ ต้องไม่ดูแค่สายไฟในแผนผัง แต่ต้องตรวจสอบสายจริง เบรกเกอร์ แหล่งจ่ายไฟ AC/DC และแหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์สื่อสารทีละจุด ตู้ที่ไม่ทราบวันอัปเดตยิ่งต้องถ่ายรูปตู้ บันทึกหมายเลขรุ่น หมายเลขวงจร และโหลดที่วัดจริงไว้เป็นชุด

ตัวอย่างเช่น สมมติให้ PLC รับผิดชอบการตัดสินใจหยุดเครื่อง และ PC อุตสาหกรรมในตู้แยกบันทึกผลการทำงาน แม้จะอัปเกรด UPS ให้กับตู้ PLC แล้ว แต่หากตู้ PC ดับก่อน ข้อมูลล็อตสุดท้ายจะไม่ถูกบันทึก ในทางกลับกัน หากปกป้องแต่ PC แต่สวิตช์ที่ส่งสถานะ PLC ดับ จะไม่ได้รับ Event ว่า “หยุดสมบูรณ์” ฝ่ายบริหารการผลิต คุณภาพ และซ่อมบำรุงต้องร่วมกันตัดสินว่าข้อมูลใดจำเป็นต้องเก็บในช่วงไฟดับ แล้วนำเส้นทางสื่อสารที่จำเป็นกลับไปบันทึกในทะเบียนโหลด การตรวจสอบข้ามนี้เป็นการปรับปรุงการออกแบบที่ถูกที่สุดก่อนเพิ่มจำนวน UPS

หากใช้เครือข่ายไร้สายในโรงงาน ต้องตรวจสอบไม่ใช่แค่จุดเชื่อมต่อไร้สาย แต่รวมถึง PoE Switch และแหล่งจ่ายไฟฝั่ง Controller ด้วย แม้แบตเตอรี่ของอุปกรณ์ไร้สายจะยังเหลือ แต่หาก Access Point ดับ การสื่อสารก็ขาด อย่างไรก็ตาม ไม่จำเป็นต้องต่อ UPS ให้กับ Access Point ทุกตัวในเครือข่ายไร้สาย ต้องระบุพื้นที่ที่ต้องรับข้อมูลขณะไฟดับและพื้นที่ที่หยุดได้ ขอบเขตสัญญาณไร้สาย Roaming และตำแหน่งติดตั้งดูได้จาก บทความสำรวจ Wi-Fi โรงงาน ส่วนบทความนี้จะเน้นเงื่อนไขการจ่ายไฟ

อย่ารวมการทดสอบไฟตกสั้นกับไฟดับยาวในครั้งเดียว

ปัญหาความผิดปกติของไฟฟ้าอาจเกิดจากไฟตกสั้น ๆ ไฟดับสนิท ไฟฟ้าไม่เสถียรหลังกลับมา หรือไฟดับซ้ำ ๆ หากอุปกรณ์หยุดทำงานจากไฟตกสั้น ๆ ต้องบันทึกว่าแรงดันไฟฟ้าของระบบใดลดลงถึงระดับใด แม้ UPS จะสำรองไฟได้ แต่การทำงานอาจเปลี่ยนไปตามอุปกรณ์ป้องกันด้านอินพุตหรือแหล่งจ่ายไฟด้านล่าง หากออกแบบให้ทำงานต่อขณะไฟดับ ต้องทดสอบทั้งการคายประจุยาวและการฟื้นตัวจากไฟตกสั้น ๆ รวมถึงตรวจสอบว่าไม่ได้ใช้แบตเตอรี่โดยไม่ตั้งใจ

ไฟดับครั้งที่สองจะต่างจากครั้งแรก หากเกิดไฟดับซ้ำขณะที่แบตเตอรี่ยังไม่ฟื้นตัวเต็มที่ เวลาสำรองที่วัดได้ครั้งแรกอาจไม่ถึง ควรตรวจสอบเวลาชาร์จและเงื่อนไขการใช้งานซ้ำจากเอกสารผู้ผลิต และวางแผนทดสอบไฟดับซ้ำตามช่วงเวลาที่คาดการณ์ในสายการผลิต การตัดสินใจเริ่มสายการผลิตใหม่ต้องไม่ดูแค่ว่าไฟฟ้ากลับมาแล้ว แต่ต้องตรวจสอบสถานะ UPS และความสอดคล้องของอุปกรณ์/ล็อตที่หยุดระหว่างไฟดับ

ระบบที่มีแบตเตอรี่ต้องนำอุณหภูมิเข้ามาเป็นเงื่อนไขการออกแบบด้วย หากตู้ควบคุมในโรงงานไทยมีอุณหภูมิสูง ไม่สามารถใช้เงื่อนไขในแค็ตตาล็อกที่วัดในออฟฟิศที่มีแอร์ได้โดยตรง ต้องตรวจสอบอุณหภูมิที่ผลิตภัณฑ์อนุญาต เงื่อนไขการติดตั้งแบตเตอรี่ การระบายอากาศ และความสะดวกในการตรวจสอบ วัดโหลดและอุณหภูมิในช่วงกลางวันฤดูร้อน ใกล้แหล่งความร้อน และขณะปิดประตูตู้ จะช่วยให้เข้าใจเงื่อนไขการใช้งานจริง การขอราคาโดยไม่เปิดเผยเงื่อนไขอุณหภูมิแต่ระบุ “สำรองกี่นาที” จะกลายเป็นประเด็นในวันรับรองเครื่องจริง

ลงจุดจ่ายไฟของอุปกรณ์สื่อสารในแผนผัง

ในโรงงานที่เชื่อมตู้ด้วยไฟเบอร์ ต้องตรวจสอบอุปกรณ์แปลงสัญญาณทั้งสองฝั่ง แม้จะต่อ UPS ให้กับตู้ PLC ฝั่งเดียว แต่ถ้า Media Converter ฝั่งตรงข้ามดับ การสื่อสารผ่านไฟเบอร์ก็ขาด ในการเลือกอุปกรณ์ต้องพิจารณาอินพุตไฟฟ้า การมีแหล่งจ่ายไฟสำรอง อุณหภูมิในตู้ และความจำเป็นต้องรักษาทั้งสองฝั่งขณะไฟดับ มุมมองการเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์ดูได้จาก บทความเลือก Media Converter อุตสาหกรรม

การไล่เส้นทางจากหน้าจอบริหารสวิตช์หรือแผนผังเครือข่ายอย่างเดียว อาจมองข้ามจุดเสียร่วมของแหล่งจ่ายไฟ แม้เส้นทางสื่อสารสองเส้นจะผ่านสวิตช์คนละตัว แต่หากใช้แผงจ่ายไฟ AC เดียวกัน แหล่งจ่ายไฟ AC/DC เดียวกัน หรือ UPS ตัวเดียวกัน ก็ไม่ได้เป็นอิสระต่อความผิดปกติของไฟฟ้า หากมีข้อกำหนด Redundancy ต้องอธิบายจุดร่วมของแหล่งจ่ายไฟด้วย ในทางกลับกัน การออกแบบให้ทุกอย่างซ้ำซ้อนจะเพิ่มต้นทุนและภาระบำรุงรักษา ควรเน้นเฉพาะจุดที่หยุดแล้วเสียหายมาก และระบุชัดเจนว่า Redundancy นั้นเพื่อรองรับความผิดปกติใด

การป้องกันไฟดับในเครือข่าย OT ต้องเชื่อมโยงกับพฤติกรรมของแอปพลิเคชันหลังสื่อสารขาด เช่น หากการส่งข้อมูลไปยัง Historian หยุดลง เกตเวย์ต้องสามารถเก็บข้อมูลพร้อมเวลาในเครื่องและส่งซ้ำโดยไม่ซ้ำซ้อนหลังฟื้นตัว หากเวลาของ PLC เปลี่ยนหลังไฟดับ ต้องตรวจสอบความสอดคล้องกับ Event ที่บันทึกไว้ หากจุดประสงค์ของการรักษาเส้นทางสื่อสารคือ “ป้องกันข้อมูลสูญหาย” ต้องทดสอบทั้งเวลาสำรองของ UPS และการจัดการข้อมูลขาด/ฟื้นตัว หากจำเป็นต้องกำหนดขนาด Buffer และพฤติกรรมเมื่อเต็มเป็นเงื่อนไขการออกแบบ

แปดคำถามที่ควรตรวจสอบก่อนคัดเลือกตัวเลือก

ข้อแรก “จะให้สิ่งใดทำงานขณะไฟดับ” ต้องระบุเป็น PLC, I/O, อุปกรณ์สื่อสาร, PC ไม่ใช่แค่ระดับเครื่องจักร ข้อสอง “อุปกรณ์ใดต้องใช้ไฟถึงที่สุด” อุปกรณ์ที่ต้องอยู่ถึงจบลำดับหยุดจะเป็นตัวกำหนดเวลาสำรอง ข้อสาม “นิยามการหยุดสมบูรณ์คืออะไร” แค่หน้าจอดับไม่ถือว่าหยุดสมบูรณ์ ต้องรวมการยืนยันการบันทึกและ Log เป็นเกณฑ์ผ่าน/ไม่ผ่าน ข้อสี่ “วัดโหลดที่จำเป็นจริงหรือยัง” ต้องดูทั้งค่าป้ายและโหลดจริงขณะทำงานและขณะสตาร์ท

ข้อห้า “เปรียบเทียบความจุและเวลาของ UPS ภายใต้เงื่อนไขเดียวกันหรือไม่” หากเปรียบเทียบเวลาของตัวเลือก A ที่โหลดเบา กับตัวเลือก B ที่โหลดเต็ม จะสับสน ข้อหก “แยกแยะระหว่างแบตเตอรี่เสริมกับกำลังเอาต์พุตหรือไม่” การเพิ่มเวลาสำรองกับการเพิ่มกำลังเอาต์พุตเป็นการออกแบบคนละแบบ ข้อเจ็ด “ใครรับสัญญาณไฟดับและลำดับการทำงานเป็นอย่างไร” แค่มีสัญญาณไม่ได้หมายความว่าควบคุมอัตโนมัติ ข้อแปด “จะดำเนินการอย่างไรขณะบำรุงรักษาหรือไฟดับซ้ำ” ต้องรวมอะไหล่ สถานะแบตเตอรี่ บายพาส และการรีสตาร์ทหลังไฟฟ้ากลับมา

เมื่อเติมทั้งแปดข้อร่วมกันระหว่างหลายฝ่าย จะสามารถจำกัดประเภท UPS ที่ต้องใช้และขอบเขตโหลดโดยประมาณได้มาก ในทางกลับกัน หากตัดสินใจเลือกแบบโดยที่ยังมีช่องว่างในหลายข้อ อาจต้องปรับปรุงตู้ควบคุมหรือเพิ่มอุปกรณ์สื่อสารหลังเลือกแบบ ทำให้ Runtime Table ที่ตั้งไว้ใช้ไม่ได้ ผู้จัดซื้อควรตรวจสอบว่ามีการเสนอโหลดและเงื่อนไขทดสอบเดียวกันระหว่างตัวเลือกก่อนถาม “รุ่นไหนถูกกว่า” จะช่วยให้เปรียบเทียบราคาได้แม่นยำขึ้น

ออกแบบการเฝ้าระวังหลังติดตั้งต่อเนื่องจากการรับรอง

แม้จะทดสอบไฟดับผ่านในวันรับรอง แต่หากเพิ่มโหลด เปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ หรือแบตเตอรี่เสื่อม อุณหภูมิในตู้เปลี่ยน เวลาสำรองเดิมจะไม่เหมือนเดิม หลังติดตั้งควรบริหารการเพิ่ม/ลดอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกัน การเปลี่ยนแปลงโหลดปกติและโหลดสูงสุด สถานะการชาร์จ การแจ้งเตือนผิดปกติ ประวัติไฟดับ และประวัติการเปลี่ยนแบตเตอรี่ อุปกรณ์ที่หยุดแล้วมีผลกระทบสูงควรวางแผนทดสอบไฟดับจำลองเป็นระยะ และตรวจสอบสถานะความปลอดภัยและผลการบันทึกข้อมูล กำหนดความถี่ตามข้อกำหนดผู้ผลิต ความสำคัญของอุปกรณ์ และเวลาหยุดที่ยอมรับได้ ไม่บังคับรอบเดียวกันทุกกรณี

ต้องมีระบบบริหารการเปลี่ยนแปลงด้วย หากเพิ่มกล้องหรืออุปกรณ์ใหม่ใน PoE Switch แล้วมีแค่ฝ่าย IT ทราบ การคำนวณ UPS ใหม่จะไม่สมบูรณ์ ต้องเพิ่มรายการ “การเปลี่ยนแปลงโหลดที่ได้รับการป้องกัน” “ผลต่อการหยุดขณะไฟดับ” “ความจำเป็นต้องทวนสอบ Runtime” ในแบบฟอร์มขอปรับปรุงอุปกรณ์ และให้ฝ่ายซ่อมบำรุงกับ OT ตรวจสอบ หากทบทวน Log หลังไฟดับเป็นรายเดือน จะพบกรณีที่แจ้งเตือนแบตเตอรี่ต่ำเร็วกว่าคาด หรือกรณีที่เส้นทางสื่อสารขาดก่อน

หากจะขยายไปหลายไซต์ ควรใช้ทะเบียนโหลดสายการผลิตเดียว ไทม์ไลน์การหยุด บันทึก FAT/SAT และขั้นตอนซ่อมบำรุงเป็นแม่แบบมาตรฐาน แต่ไม่ควรคัดลอกหมายเลขรุ่นหรือขนาดไปทุกไซต์โดยตรง เพราะอุณหภูมิในตู้ ความถี่ไฟดับ โครงสร้างเครือข่าย และเวลาหยุดที่ยอมรับได้ต่างกัน แม้ใช้ UPS รุ่นเดียวกันก็ต้องปรับขนาดแบตเตอรี่และเงื่อนไขทดสอบให้เหมาะกับแต่ละไซต์ สิ่งที่ควรมาตรฐานคือขั้นตอนการตัดสินใจและรูปแบบหลักฐาน ส่วนโครงสร้างสุดท้ายต้องตัดสินจากการวัดจริงของแต่ละหน้างาน

ผลลัพธ์ที่ควรเก็บรักษาหลังการตรวจรับงานไม่ได้มีเพียงคู่มือการใช้งานอุปกรณ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงข้อมูลว่ามีการเลือกใช้อุปกรณ์ใดโดยตั้งสมมติฐานว่าจะต้องรองรับเวลาเท่าใด, ใครเป็นผู้วัดและบันทึกข้อมูลโหลด, ใครเป็นผู้อนุมัติลำดับการหยุดเครื่องในกรณีไฟฟ้าดับ, และจะต้องตรวจสอบสัญญาณเตือนใดบ้างเมื่อเปลี่ยนแบตเตอรี่ ทั้งหมดนี้ควรถูกรวบรวมเป็นข้อมูลสำหรับการบริหารจัดการ เมื่อมีการปรับปรุงตู้ไฟหรือเปลี่ยนอุปกรณ์สื่อสาร หากยังคงใช้ข้อมูลเดิมโดยไม่อัปเดต อาจทำให้ประเมินกำลังไฟผิดพลาดได้ ดังนั้น ควรระบุหมายเลขเวอร์ชันและวันที่เปลี่ยนแปลงไว้ในแบบแปลน ตารางวัดโหลดจริง เอกสารเวลาการสำรองของแต่ละผลิตภัณฑ์ และบันทึก FAT/SAT พร้อมทั้งจัดให้สามารถค้นหาข้อมูลเหล่านี้จากหมายเลขอุปกรณ์ได้อย่างสะดวก

สำหรับโรงงานที่อาจเกิดไฟฟ้าดับในเวลากลางคืน จำเป็นต้องมีขั้นตอนปฏิบัติที่สามารถดำเนินการได้แม้ผู้ออกแบบจะไม่อยู่ในพื้นที่ สำหรับพนักงานเดินเครื่อง ควรสรุปขั้นตอนสั้น ๆ ว่าเมื่อพบสัญญาณเตือนควรหยุดหรือเดินเครื่องต่อ วิธีจัดการกับชิ้นงานที่อยู่ระหว่างกระบวนการ และควรตรวจสอบข้อมูลแสดงผลและบันทึกใดก่อนเริ่มเดินเครื่องใหม่ ส่วนสำหรับเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุง ควรเตรียมขั้นตอนการวินิจฉัยที่ตรวจสอบสถานะของแหล่งจ่ายไฟหลัก, UPS, โมดูลแบตเตอรี่ และอุปกรณ์ปลายทางตามลำดับ และต้องระบุผู้รับผิดชอบในการอนุมัติการเริ่มเดินเครื่องใหม่อย่างชัดเจน เพื่อป้องกันความเข้าใจผิดว่าการมีไฟฟ้ากลับมาแล้วหมายถึงสถานะปลอดภัยโดยอัตโนมัติ การส่งมอบข้อมูลและขั้นตอนเหล่านี้จะช่วยให้สามารถปฏิบัติตามการทำงานที่แสดงไว้ในการทดสอบไฟฟ้าดับได้จริงในระหว่างการดำเนินงาน

คำถามที่พบบ่อย

ในการคำนวณขนาด UPS ของโรงงาน ดูแค่ค่า VA อย่างเดียวพอหรือไม่?

ไม่พอครับ สำหรับ UPS แบบ AC ต้องตรวจสอบทั้งค่ากำลังไฟ VA และ W, วัดค่าการใช้ไฟจริงของโหลด และตรวจสอบค่าสูงสุดขณะเริ่มต้น (Peak) ด้วย สำหรับ UPS แบบ DC ให้ตรวจสอบกระแสไฟฟ้าต่อเนื่อง/สูงสุด และช่วงแรงดันไฟฟ้า นอกจากนี้ควรมีตารางเวลาการสำรองไฟตามแต่ละโหลดที่เป็นตัวเลือก แม้ค่า VA จะเพียงพอ แต่ถ้าค่า W ไม่ถึง หรือแม้อยู่ในค่าที่กำหนดแต่เวลาสำรองไฟไม่พอ ก็อาจเกิดปัญหาได้

ถ้าเชื่อมต่อ PLC กับ UPS แล้ว OT Network จะยังทำงานต่อหรือไม่?

ไม่เสมอไป ต้องตรวจสอบระบบจ่ายไฟของอุปกรณ์แต่ละตัวที่อยู่ระหว่าง PLC กับระบบชั้นบน เช่น สวิตช์, ตัวแปลงสัญญาณแสง, เราเตอร์, เกตเวย์ ฯลฯ ต้องออกแบบให้ระบบจ่ายไฟรองรับอุปกรณ์ทั้งหมดในเส้นทางสื่อสารที่จำเป็นจนถึงจุดสุดท้ายที่ต้องการให้สื่อสารได้

สามารถใช้เวลาสำรองไฟที่แสดงบน UPS เป็นเวลาหยุดเครื่องได้เลยหรือไม่?

ไม่สามารถใช้ได้โดยตรง ค่าที่แสดงหรือค่าที่ระบุในแคตตาล็อกอ้างอิงกับโหลดและเงื่อนไขเฉพาะ ต้องตรวจสอบตารางผลิตภัณฑ์โดยอิงกับโหลดขณะไฟดับ, อุณหภูมิ, สถานะการชาร์จ, การเสื่อมของแบตเตอรี่, และการตั้งค่าของผลิตภัณฑ์ และควรวัดเวลาหยุดเครื่องจริงจาก FAT/SAT

ถ้าต้องการป้องกันไฟตกชั่วขณะ (Momentary Voltage Dip) จำเป็นต้องใช้ UPS แบบมีแบตเตอรี่หรือไม่?

ไม่จำเป็นเสมอไป สำหรับไฟตกช่วงสั้น ๆ อาจใช้โมดูลบัฟเฟอร์แบบคาปาซิเตอร์ได้ แต่ถ้าต้องการให้ IPC ปิดระบบอย่างถูกต้อง หรือรอการสลับไปใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ให้เลือกใช้ UPS แบบแบตเตอรี่ตามระยะเวลาที่ต้องการ ตรวจสอบเวลาสำรองไฟของผลิตภัณฑ์โดยดูจากกระแสโหลดและการจับคู่กับอุปกรณ์

จำเป็นต้องทำทั้ง FAT และ SAT หรือไม่?

FAT ใช้ตรวจสอบการสลับ, เวลา, และสัญญาณของโครงสร้างที่เสนอไว้ล่วงหน้า ส่วน SAT ใช้ตรวจสอบสายไฟจริง, โหลดจริง, และการใช้งานจริงในโรงงาน หากเป็นการเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ขนาดใหญ่ ทั้งสองอย่างมีความสำคัญ กำหนดขอบเขต, เงื่อนไขการผ่าน/ไม่ผ่าน, และขั้นตอนความปลอดภัยไว้ในใบสั่งซื้อ

สรุป

ในการเลือก UPS สำหรับอุตสาหกรรม ควรกำหนดฟังก์ชันที่ต้องการให้ทำงานต่อหลังไฟดับและลำดับการหยุดเครื่องอย่างปลอดภัย จัดทำบัญชีโหลดสำหรับเส้นทางจ่ายไฟของ PLC, IPC และ OT Network สำหรับ AC ให้ตรวจสอบค่า W/VA สำหรับ DC ให้ตรวจสอบกระแสและช่วงแรงดันไฟฟ้า เวลาสำรองไฟที่ต้องการให้ดูจากข้อมูลจำเพาะของแต่ละรุ่นและโครงสร้างการสำรองไฟตามโหลด รวมเงื่อนไขการออกแบบไว้ใน RFP และวัดผลจริงใน FAT/SAT ทั้งกรณีไฟดับ, ไฟกลับมา, และไฟดับซ้ำ จะช่วยให้ประเมินความต่อเนื่องของสายการผลิตทั้งระบบ ไม่ใช่แค่เครื่องเดียว

แม้จะอยู่ในขั้นตอนจัดระเบียบขอบเขตการจ่ายไฟของตู้ควบคุมและ OT Network ก็สามารถ ปรึกษา TOMAS TECH ได้ที่นี่ เราสามารถช่วยสรุปบัญชีโหลดของอุปกรณ์เดิม, ลำดับการหยุดเครื่องขณะไฟดับ, เปรียบเทียบ UPS ที่เป็นตัวเลือก, และจัดทำเงื่อนไข FAT/SAT ในตารางเดียวกัน

เอกสารอ้างอิง

• Eaton, คู่มือคำนวณขนาด UPS
• Eaton, คู่มือเลือกซื้อ UPS สำหรับ Network Closet
• Schneider Electric, สิ่งที่ควรพิจารณาในการคำนวณขนาด UPS และโหลด
• Schneider Electric, คู่มือเลือกซื้อ UPS
• Siemens, โมดูล SITOP DC UPS
• Siemens, คู่มือ SITOP UPS1600/UPS1100
• Phoenix Contact, QUINT-DC-UPS/24DC/10
• Phoenix Contact, โมดูลบัฟเฟอร์
• Rockwell Automation, เอกสารเกี่ยวกับ Uninterruptible Power Supplies