DI/DO AI/AO PI/PO คืออะไร: อ่าน I/O List ของซัพพลายเออร์ญี่ปุ่น

ซัพพลายเออร์ญี่ปุ่นส่งรายการสัญญาณหรือ I/O List (ภาษาญี่ปุ่นเรียกว่า shingo risuto) มาให้ ทุกแถวมีป้าย DI, DO, AI, AO, PI หรือ PO ส่วนช่องสเปกเต็มไปด้วยคำอย่าง a-contact, b-contact และ Dry Contact แบบ maintained
งานของคุณคือจับคู่แต่ละแถวเข้ากับโมดูลของ PLC หรือ DCS ฝั่งเรา สิ่งแรกที่ทำให้สับสนคือ DI ของซัพพลายเออร์ อาจเป็น DO ของเรา
คำตอบสั้น ๆ: DI/DO, AI/AO, PI/PO บอก "ชนิด" และ "ทิศทาง" ของสัญญาณ ตัวอักษรแรกคือชนิด D = ดิจิทัล (ON/OFF), A = อนาล็อก (เช่น 4–20 mA), P = พัลส์ ตัวอักษรที่สองคือทิศทาง I = Input (เข้า), O = Output (ออก) โดย มองจากตู้ที่เป็นคนเขียนลิสต์
บทความนี้อธิบายทีละคู่ พร้อมศัพท์ญี่ปุ่นที่จะเจอใน I/O List และสิ่งที่ต้องเช็กทีละแถวก่อนเริ่มเดินสาย
สัญญาณเดียวกันเป็น Output ที่ฝั่งผู้ส่ง และเป็น Input ที่ฝั่งผู้รับ
ตัวอย่าง: สัญญาณ 4–20 mA จากเครื่องวัดการไหล เป็น AO เมื่อมองจากเครื่องวัดการไหล และเป็น AI เมื่อมองจาก DCS ส่วนพัลส์ปริมาณสะสมเป็น PO ที่เครื่องวัดการไหล และเป็น PI ที่ DCS ผู้ออกแบบตู้มักเขียนจากมุมของตู้ตัวเอง จึงต้องเช็กเสมอว่าลิสต์นั้นเขียนจากฝั่งไหน
สารบัญ
DI/DO vs AI/AO vs PI/PO: สัญญาณแต่ละแบบส่งอะไร
สามคู่นี้ต่างกันที่สิ่งที่ส่ง คือสถานะ ON/OFF ค่าต่อเนื่อง หรือจำนวนที่นับได้ ตัวอย่างเช่น สัญญาณ DI คือสัญญาณดิจิทัลที่เข้าสู่ตู้ที่เขียนลิสต์
ON/OFF, ค่าต่อเนื่อง หรือปริมาณที่นับได้ ความต่างมีแค่นี้
O: เปิด/ปิดโซลินอยด์วาล์ว สั่งสตาร์ท/สต็อปปั๊ม
O: ตำแหน่งวาล์วควบคุม คำสั่งความเร็ว VFD
O: ส่งค่าสะสมให้อุปกรณ์อื่น สั่งสเต็ปเปอร์มอเตอร์
ชื่อฮาร์ดแวร์อ้างอิงสายผลิตภัณฑ์ MELSEC iQ-R ของ Mitsubishi Electric ซึ่งเอกสารภาษาญี่ปุ่นเรียกโมดูลว่า "ยูนิต" (yunitto) ผู้ผลิตรายอื่นใช้คำว่า "module" หรือ "card"
ตารางด้านล่างเทียบเฉพาะสองเรื่อง คือใช้สัญญาณแบบไหนเมื่อไร และต้องจับคู่สเปกอะไรให้ตรงกันทั้งสองฝั่ง
| DI/DO | AI/AO | PI/PO | |
|---|---|---|---|
| ส่งอะไร | ON/OFF (สองสถานะ) | ค่าต่อเนื่อง ณ ขณะนั้น | จำนวนพัลส์ (ปริมาณสะสม) |
| เหมาะกับ | สถานะ ความผิดปกติ คำสั่งเดินเครื่อง | เฝ้าดูค่าที่วัดได้ สั่งตำแหน่งวาล์ว | ปริมาณไหลและพลังงานสะสม การกำหนดตำแหน่ง |
| จุดอ่อน | บอกขนาดของค่าไม่ได้ | ไม่เหมาะกับการรวมค่าสะสม | ถ้า pulse weight ไม่ตรงกัน ค่าสะสมจะผิด |
| รูปแบบที่พบบ่อย | Dry Contact, 24 V DC | 4–20 mA, 1–5 V | พัลส์แบบหน้าสัมผัส พัลส์แบบแรงดัน |
| สเปกที่ต้องจับคู่ | มีแรงดันหรือไม่ a/b contact คงสถานะหรือพัลส์ | Range ฝั่งไหนจ่ายไฟให้ลูป | pulse weight ความกว้างพัลส์ ความถี่สูงสุด |
สัญญาณเหล่านี้จะเข้า DCS หรือตู้คอนโทรลหน้างาน ขึ้นอยู่กับขนาดของโรงงาน
DI/DO: สัญญาณ ON/OFF
DI คือ Digital Input และ DO คือ Digital Output เป็นสัญญาณ ON/OFF ที่ใช้ส่งคำสั่งเดินเครื่อง สถานะ และสัญญาณผิดปกติระหว่างอุปกรณ์
ส่วนใหญ่ใช้ไฟ 24 V DC สำหรับ Instrument แต่บางโรงงานก็ใช้สัญญาณ 100 V DC หรือ 100 V AC ฝั่งไหนเป็นคนจ่ายแรงดันขึ้นกับการออกแบบ จึงต่างกันไปในแต่ละโปรเจกต์
ตัวอย่างสัญญาณ DI/DO ที่พบบ่อย:
- สัญญาณจากเซนเซอร์ (Proximity sensor, Photoelectric sensor, ลิมิตสวิตช์)
- สถานะปุ่มกด (ON/OFF)
- ตรวจจับประตูหรือฝาครอบเปิด/ปิด (Safety Interlock)
- สถานะเครื่องจักร กำลังเดิน/หยุด
- คำสั่งเปิด/ปิดโซลินอยด์วาล์ว
- สัญญาณสตาร์ท/สต็อปอุปกรณ์
คำสั่งเปิด/ปิดวาล์วอัตโนมัติ (DO) กับสัญญาณลิมิตสวิตช์ที่ตอบกลับ (DI) เป็นคู่ที่พบบ่อย
การรับ DI: Dry Contact กับ Wet Contact
เมื่อ DI มาจากอุปกรณ์อื่น รูปแบบที่พบบ่อยคือ Dry Contact ภาษาญี่ปุ่นเรียกว่า mudenatsu setten (แปลตรงตัวว่า "หน้าสัมผัสไม่มีแรงดัน") ตัวหน้าสัมผัสเองไม่มีแรงดัน
ไฟจากตู้ฝั่งรับจะวิ่งผ่านหน้าสัมผัสของอีกฝั่ง แล้ววนกลับมาที่ขั้วอินพุต เมื่อหน้าสัมผัสปิด อินพุตจึงเป็น ON
ถ้าอีกฝั่งส่งเป็น Wet Contact (หน้าสัมผัสมีแรงดัน) หรือ yudenatsu setten ให้เช็กชนิดและระดับแรงดันให้ตรงกับโมดูลอินพุตของเรา
สำหรับอินพุต 24 V DC ระดับ ON/OFF มาจากมาตรฐาน PLC คือ IEC 61131-2 ซึ่งกำหนดอินพุต 3 ชนิด Type 1 ออกแบบสำหรับหน้าสัมผัสเชิงกล เป็น ON เมื่อ 15 V ขึ้นไป และเป็น OFF เมื่อ 5 V ลงมา ส่วน Type 2 และ 3 ซึ่งรองรับเซนเซอร์ 2 สายด้วย เป็น ON เมื่อ 11 V ขึ้นไป
การส่ง DO: เอาต์พุตแบบรีเลย์ ทรานซิสเตอร์ หรือไตรแอค
ฝั่งเอาต์พุต ต้องเลือกชนิดให้เหมาะกับโหลด PLC ของ Mitsubishi Electric เป็นตัวอย่าง มีให้เลือก 3 แบบ:
- เอาต์พุตแบบรีเลย์: ตัดต่อผ่านหน้าสัมผัส ใช้ได้กับโหลดทั้ง DC และ AC (24 V DC หรือ 240 V AC, 2 A ต่อจุด)
- เอาต์พุตแบบทรานซิสเตอร์: ใช้กับโหลด DC เท่านั้น ไม่มีหน้าสัมผัสเชิงกล จึงเหมาะกับการ ON/OFF เร็ว ๆ (12/24 V DC)
- เอาต์พุตแบบไตรแอค: ใช้กับโหลด AC เท่านั้น (100–240 V AC)
เอาต์พุตแบบทรานซิสเตอร์มีทั้งแบบ Sink และ Source ตามทิศทางที่กระแสไหล และต้องตรงกับวงจรอินพุตของอีกฝั่ง ให้เทียบแรงดัน กระแส และเวลาตอบสนองของแต่ละเอาต์พุตกับ Datasheet ของทั้งอุปกรณ์ปลายทางและโมดูล
การนำสัญญาณ ON/OFF แบบนี้มาประกอบกันเพื่อสั่งเครื่องจักร เรียกว่า Sequence Control
AI/AO: สัญญาณอนาล็อกและ 4–20 mA
AI คือ Analog Input และ AO คือ Analog Output เป็นสัญญาณอนาล็อก เช่น 4–20 mA ส่วนใหญ่ใช้กับค่าจากเซนเซอร์ เช่น อุณหภูมิ ความดัน อัตราการไหล และคำสั่งไปยังแอคชูเอเตอร์ เช่น วาล์วควบคุม
สัญญาณอนาล็อกบอกค่า ณ ขณะนั้นได้ดี แต่ไม่เหมาะกับการรวมปริมาณสะสมตามเวลา
ตัวอย่างสัญญาณ AI/AO ที่พบบ่อย:
- สัญญาณจากเซนเซอร์อุณหภูมิ
- เอาต์พุตจาก Pressure Transmitter
- เอาต์พุตอนาล็อกของเครื่องวัดการไหล (4–20 mA และอื่น ๆ)
- สัญญาณจากเซนเซอร์วัดระดับ
- เอาต์พุตจากเครื่องวัด pH และค่าการนำไฟฟ้า
- การเฝ้าดูกระแสและแรงดันของมอเตอร์
- คำสั่งความเร็วไปยัง VFD (อินเวอร์เตอร์)
- คำสั่งตำแหน่งไปยัง Proportional Control Valve
- เอาต์พุตไปยังมาตรวัดอนาล็อก
4–20 mA เป็นสัญญาณที่พบบ่อยในงาน Instrument ของโรงงานกระบวนการ ปลายล่างของช่วงวัดกำหนดเป็น 4 mA ปลายบนเป็น 20 mA และค่าตรงกลางเป็นสัดส่วนเชิงเส้น
ช่วง 16 mA ครอบคลุม 0–100% เพราะ 0% อยู่ที่ 4 mA ค่า 0 mA จึงเห็นได้ทันทีว่าผิดปกติ
เปอร์เซ็นต์ของช่วง = (กระแส − 4) ÷ 16 × 100% ตัวอย่างเช่น Level Transmitter ช่วง 0–5 m ที่ 12 mA คือ 50% หรือ 2.5 m ส่วนกระแสต่ำกว่าเท่าไรจึงนับว่าผิดปกติ ให้ตั้งที่อุปกรณ์ฝั่งรับ หรือดูจากสเปกของเครื่องมือวัด
ที่ใช้กระแสเพราะ ค่าไม่ตกแม้สายยาว และเมื่อกำหนด 0% ไว้ที่ 4 mA ถ้าสายขาดจนกระแสเป็นศูนย์ ก็จะรู้ว่าเกิดความผิดปกติ ไม่ใช่ค่า 0 ที่ถูกต้อง
ฝั่งรับอ่านกระแสโดยให้ไหลผ่านตัวต้านทาน แล้ววัดแรงดัน โมดูล Analog Input รุ่น R60AD4 ของ Mitsubishi Electric มีความต้านทานอินพุต 250 Ω สำหรับกระแส ทำให้ 4–20 mA กลายเป็น 1–5 V พอดี
AI ควรรับเป็น 4–20 mA หรือ 1–5 V ขึ้นกับสเปกของอุปกรณ์ ควรยืนยันก่อนเลือกการเดินสาย
PI/PO: สัญญาณพัลส์สำหรับค่าสะสมและการกำหนดตำแหน่ง
PI คือ Pulse Input และ PO คือ Pulse Output เป็นสัญญาณพัลส์ ส่วนใหญ่ใช้เฝ้าดูปริมาณไหลสะสมและพลังงานสะสม
ฝั่งส่งและฝั่งรับตกลงกันเรื่อง pulse weight คือปริมาณต่อ 1 พัลส์ แล้วฝั่งรับบวกค่านั้นทุกครั้งที่พัลส์มา เช่น เครื่องวัดการไหลตั้งไว้ 1 พัลส์ = 0.1 m³ ถ้าส่งมา 1,200 พัลส์ใน 1 ชั่วโมง ปริมาณไหลในชั่วโมงนั้นคือ 120 m³
เพราะอย่างนี้ ถ้า pulse weight สองฝั่งไม่ตรงกัน ค่าสะสมจะผิดไปตามอัตราส่วนเดียวกัน
ตัวอย่างสัญญาณ PI/PO ที่พบบ่อย:
- พัลส์เอาต์พุตจากเครื่องวัดการไหล (จำนวนพัลส์ = ปริมาณไหล)
- พัลส์อินพุตจากเอ็นโค้ดเดอร์ (ตรวจจับตำแหน่งและความเร็ว)
- พัลส์จากมิเตอร์พลังงาน (kWh สะสม)
- นับชิ้นงานบนสายพาน (ใช้ร่วมกับ Photoelectric sensor)
- พัลส์สั่งสเต็ปเปอร์มอเตอร์
- สัญญาณพัลส์ไปยังตัวนับภายนอกหรือ PLC อีกตัว
PO มีสองการใช้งาน คือส่งค่าสะสมให้อุปกรณ์อื่น หรือสั่งว่ามอเตอร์ต้องหมุนไปเท่าไร อย่างหลังใช้โมดูล Positioning ของ PLC
ฝั่งรับ ให้เช็กด้วยว่าอินพุตรับความเร็วพัลส์ไหวหรือไม่ เช่น โมดูล High-speed Counter ของ Mitsubishi Electric นับได้ถึง 200 kpulse/s (200,000 พัลส์ต่อวินาที) เมื่อใช้อินพุต DC
อ่าน I/O List ของญี่ปุ่น (รายการสัญญาณ)
เมื่อต่ออุปกรณ์สองฝั่งเข้าด้วยกัน จะมีคนทำรายการสัญญาณที่ไล่สัญญาณทุกเส้นที่แลกเปลี่ยนกัน หนึ่งสัญญาณต่อหนึ่งแถว การออกแบบตู้ การเดินสาย และโปรแกรม PLC ล้วนอ้างอิงลิสต์นี้ ด้านล่างคือตัวอย่างบางแถว เขียนจากมุมของตู้คอนโทรล
นอกจากชนิดและทิศทาง ให้เพิ่มอีกหนึ่งคอลัมน์สำหรับสเปกที่ต้องตรวจในแต่ละสัญญาณ
Tag และสเปกเป็นตัวอย่างสมมติเพื่ออธิบายเท่านั้น a-contact คือหน้าสัมผัสที่เปิดอยู่ตอนปกติ และปิดเมื่อ ON ส่วน b-contact ตรงกันข้าม
เรื่องที่พลาดง่ายที่สุดคือทิศทาง ให้เขียนไว้บนสุดของลิสต์ว่าเขียนจากตู้ไหน และเมื่อเทียบลิสต์ของเรากับของอีกบริษัท ให้ยืนยันจุดนี้ก่อนเป็นอันดับแรก
ศัพท์ญี่ปุ่นที่จะเจอในลิสต์
ลิสต์ภาษาญี่ปุ่นมักใช้คำต่อไปนี้ บางคำเขียนด้วยคันจิ บางคำผสมกับตัวอักษรอังกฤษ
ทุกคำมีผลต่อวิธีเดินสายหรือตั้งค่าในแต่ละแถว
เอกสารภาษาอังกฤษเรียก a/b contact ว่า Form A (NO) และ Form B (NC) ด้วย ถ้าลิสต์ของซัพพลายเออร์มีคำอธิบายสัญลักษณ์ (legend) ให้ยืนยันความหมายจากตรงนั้น คำที่เขียนด้วยอักษรคะตะคะนะ แสดงเป็นโรมาจิในตาราง
Tag ใน I/O List มักตรงกับหมายเลข Instrument บน P&ID (Piping and Instrumentation Diagram) ถ้ายังไม่คุ้นกับแบบของญี่ปุ่นโดยรวม ดูได้ที่บทความเรื่องการอ่านแบบวิศวกรรมญี่ปุ่น
นำไปใช้ได้ทันที: เช็กลิสต์ทุกแถว
แม้ชนิดและทิศทางตรงกันแล้ว ถ้าสเปกไม่ตรง อุปกรณ์ก็ไม่ทำงาน ให้เทียบแต่ละแถวกับ Datasheet ของอุปกรณ์ปลายทางและโมดูล I/O ของเรา
- มุมมอง: ลิสต์เขียนจากตู้ไหน ทั้งของเราและของเขา
- DI/DO: Dry หรือ Wet Contact, แรงดันและกระแส, a-contact หรือ b-contact, คงสถานะหรือพัลส์
- AI/AO: Range (4 mA และ 20 mA ตรงกับค่าเท่าไร), ฝั่งไหนจ่ายไฟให้ลูป
- PI/PO: pulse weight, ความกว้างพัลส์, ความถี่สูงสุด
- Tag: ตรงกับหมายเลข Instrument บน P&ID
คำถามที่ควรส่งให้ซัพพลายเออร์ญี่ปุ่น
ถ้าลิสต์ของซัพพลายเออร์ยังไม่ตอบข้อใดข้อหนึ่งต่อไปนี้ ให้ถามก่อนเริ่มสร้างตู้ ข้อความภาษาอังกฤษด้านล่างคัดลอกไปวางในอีเมลได้เลย
- Is your signal list written from your panel's side or from ours? Please state this at the top of the list.
- For each DI/DO, is the contact dry or wet? If wet, what voltage and current?
- For each contact, is it an a-contact (NO) or b-contact (NC), and is it maintained or pulse? If pulse, what is the pulse width?
- For each AI/AO, what engineering values do 4 mA and 20 mA correspond to? Is the loop 2-wire, and which side supplies the loop power?
- For each PI/PO, what is the pulse weight, minimum pulse width, and maximum frequency?
- Do the tags match the instrument numbers on the P&ID?
ความหมายเป็นภาษาไทย: ลิสต์เขียนจากฝั่งไหน, Dry หรือ Wet (แรงดันและกระแสเท่าไร), a/b contact และคงสถานะหรือพัลส์, 4 mA และ 20 mA ตรงกับค่าอะไรและฝั่งไหนจ่ายไฟลูป, pulse weight ความกว้างพัลส์ขั้นต่ำและความถี่สูงสุด, และ Tag ตรงกับ P&ID หรือไม่
ข้อจำกัดของบทความนี้
- ชื่อโมดูล พิกัด และความเร็วในบทความเป็นตัวอย่างจากสาย MELSEC iQ-R ของ Mitsubishi Electric ผู้ผลิต PLC รายอื่นใช้ชื่อและค่าต่างออกไป ให้ดู Datasheet ของโมดูลที่ใช้จริง
- ฝั่งไหนจ่ายแรงดัน และใช้สัญญาณ 100 V หรือไม่ ขึ้นกับโปรเจกต์และแนวทางของผู้ออกแบบ ถ้าซัพพลายเออร์ระบุสัญญาณ AC100V ควรถามว่าต้องใช้หม้อแปลงหรือรีเลย์แยกหรือไม่ เพราะไฟหลักในไทยเป็น 220 V
- ค่ากระแสที่ถือว่าผิดปกติของสัญญาณ 4–20 mA ตั้งที่อุปกรณ์ฝั่งรับ หรือกำหนดโดยเครื่องมือวัด ไม่ได้กำหนดโดยบทความนี้
- บทความนี้ไม่ได้เทียบ IEC 61131-2 และ IEC 60381-1 กับมาตรฐาน มอก. ของไทย ถ้าโครงการกำหนดให้ใช้ มอก. ควรยืนยันกับผู้ผลิตหรือซัพพลายเออร์
- ตัวอย่าง I/O List เป็นข้อมูลสมมติ
FAQ
สัญญาณ DI คืออะไร
สัญญาณ DI คือสัญญาณ ON/OFF ที่ตู้คอนโทรลหรือ PLC รับจากภายนอก บอกสถานะสวิตช์ หรือบอกว่าอุปกรณ์กำลังเดินหรือผิดปกติ เป็นสองสถานะ คือหน้าสัมผัสปิดหรือเปิด
PIO และ DIO เหมือนกับ PI/PO หรือไม่
ไม่เหมือน DIO ย่อมาจาก Digital I/O ซึ่งมักหมายถึงบอร์ด Digital Input/Output ที่เสียบกับคอมพิวเตอร์ ส่วน PIO ก็ใช้ในชื่อรุ่นของบอร์ดเช่นกัน เช่น ซีรีส์ PIO ของ Contec และผู้ผลิตรายเดียวกันยังมีรุ่นอินพุตอย่างเดียวชื่อ "PI" และเอาต์พุตอย่างเดียวชื่อ "PO" บอร์ดเหล่านี้จัดการสัญญาณ ON/OFF ความหมายจึงต่างจาก PI/PO แบบพัลส์ในงาน Instrument
DI อ่านค่าอนาล็อกได้ไหม
ตรง ๆ ไม่ได้ เพราะ DI รู้แค่ ON หรือ OFF ถ้าต้องการแค่แจ้งเตือนเมื่อระดับเกินค่าที่ตั้ง ก็ใช้เอาต์พุตแบบหน้าสัมผัส (DO) จากเครื่องมือวัดหรือ Alarm Unit ต่อเข้า DI ได้ แต่ถ้าต้องการตัวค่าเอง ให้ใช้ AI
DI Module กับ DI Unit ต่างกันอย่างไร
ไม่ต่างกัน ต่างแค่ชื่อเรียก เอกสารภาษาญี่ปุ่นของ Mitsubishi Electric เรียกว่า "input unit" ส่วนผู้ผลิตรายอื่นและซัพพลายเออร์นอกญี่ปุ่นอาจเรียกว่า "DI module" หรือ "input card"
แหล่งอ้างอิง
- ชนิดและพิกัดของโมดูล I/O: Mitsubishi Electric, MELSEC iQ-R Series I/O modules (ภาษาญี่ปุ่น)
- การแบ่งประเภทโมดูล: Mitsubishi Electric, MELSEC iQ-R Series module list (ภาษาญี่ปุ่น)
- ความเร็ว High-speed Counter (200 kpulse/s, อินพุต DC): Mitsubishi Electric, MELSEC iQ-R high-speed counter modules
- ช่วงอินพุตและความต้านทานอินพุต 250 Ω ของ R60AD4: Mitsubishi Electric Automation, "iQ-R Series Selection Guide: Analog Input Modules" (2019)
- ระดับ ON/OFF ของอินพุต 24 V DC ตาม IEC 61131-2: Beckhoff Application Note DK9222-0909-0008
- สัญญาณอนาล็อก DC สำหรับ Process Control: IEC 60381-1:1982, Analogue signals for process control systems, Part 1: Direct current signals
- เหตุผลที่ใช้ 4–20 mA: Lessons In Industrial Instrumentation, "4 to 20 mA analog current signals"
- a-contact / b-contact (NC, break contact): Hokuyo Automatic, glossary
- บอร์ด Digital I/O ซีรีส์ PIO และ PI ของ Contec: PIO-16/16L(LPCI)H และ PI-64L(PCI)H (หน้าสินค้า NTT-X Store ภาษาญี่ปุ่น)
บทความต้นฉบับภาษาญี่ปุ่นคู่มือนี้เรียบเรียงจากบทความของ MONOSCOPE ที่เขียนสำหรับผู้อ่านในญี่ปุ่น: DI/DO・AI/AO・PI/POとは?信号の種類と方向の違い・使い分けと信号リストの注意点


