---
title: "ฟิลด์บัสและ Industrial Ethernet: จาก PROFIBUS ถึง Ethernet-APL"
url: https://modsengineeringmath.com/learn/sensors-transducers/fieldbus/
site: "Mod's Engineering Mathematics (อาจารย์มด)"
language: th
updated: 2026-10-14
---

> เปรียบเทียบเครือข่ายภาคสนามสำหรับเซนเซอร์และเครื่องมือวัด: PROFIBUS DP และ PA, FOUNDATION Fieldbus H1 และ HSE ชั้นกายภาพ IEC 61158-2 สาย Type A งบกระแสเซกเมนต์ FISCO, IO-Link (IEC 61131-9), AS-Interface, CANopen, PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, OPC UA และ Ethernet-APL บน IEEE 802.3cg 10BASE-T1L พร้อมประเทศและองค์กรต้นกำเนิด และเครื่องคำนวณเซกเมนต์

ฉบับ Markdown ของ https://modsengineeringmath.com/learn/sensors-transducers/fieldbus/ สำหรับผู้ช่วย AI และเครื่องมือค้นหา สูตรเขียนเป็น LaTeX ($…$ และ $$…$$) แล็บโต้ตอบและรูปมีเฉพาะในหน้าเว็บ

# ฟิลด์บัสและ Industrial Ethernet: จาก PROFIBUS ถึง Ethernet-APL

// บทที่ 20.16 · Sensors & Transducers · Fieldbus & Industrial Ethernet


เมื่อหนึ่งคู่สายต่อเครื่องมือวัดได้หลายสิบตัวและส่งทั้งค่าวัด สถานะ และการวินิจฉัย ปริมาณสายในโรงงานลดลงมาก แต่ทศวรรษ 1990 ก็กลายเป็น "สงครามฟิลด์บัส" ระหว่างค่ายยุโรปกับอเมริกา ผลลัพธ์คือมาตรฐาน IEC 61158 ที่รวมหลายโปรโตคอลไว้ด้วยกัน หน้านี้ช่วยให้รู้ว่าแต่ละตัวมาจากไหน เหมาะกับงานแบบใด และคำนวณเซกเมนต์ได้

สรุปใน 30 วินาที

- PROFIBUS (เยอรมนี): DP บน RS-485 ถึง 12 Mbit/s · PA บน MBP 31.25 kbit/s จ่ายไฟบนสาย

- FOUNDATION Fieldbus H1 (สหรัฐฯ): ชั้นกายภาพเดียวกับ PA แต่รันบล็อก PID ในอุปกรณ์ภาคสนามได้

- เซกเมนต์: $V_\text{end} = V_\text{ps} - I_\text{tot}R_\text{trunk} \ge 9\ \text{V}$ · สาย Type A 44 Ω/km · ยาวรวม ≤ 1900 m

- อนาคต: IO-Link สำหรับเซนเซอร์ในเครื่องจักร และ Ethernet-APL 10 Mbit/s สองสายสำหรับเครื่องมือวัดกระบวนการ

## ภาพรวม: ใคร มาจากไหน ใช้ที่ไหน พื้นฐาน

| เครือข่าย | ต้นกำเนิด · ผู้ดูแล | ชั้นกายภาพ | ความเร็ว | ไฟบนสาย | งานหลัก |

| Modbus RTU/TCP | Modicon สหรัฐฯ 1979 · Modbus Organization | RS-485 · Ethernet | ≤ 115.2 kbit/s · 100 Mbit/s | ไม่ | มิเตอร์ อินเวอร์เตอร์ อุปกรณ์ทั่วไป |

| PROFIBUS DP | เยอรมนี ปลายทศวรรษ 1980 · PI (Karlsruhe) | RS-485 | 9.6 kbit/s – 12 Mbit/s | ไม่ | รีโมต I/O ไดรฟ์ งานโรงงานผลิต |

| PROFIBUS PA | เยอรมนี · PI | MBP (IEC 61158-2) | 31.25 kbit/s | ใช่ · Ex i | ทรานสมิตเตอร์ วาล์ว ในกระบวนการ |

| FOUNDATION Fieldbus H1 | สหรัฐฯ 1994 · FieldComm Group | MBP (IEC 61158-2) | 31.25 kbit/s | ใช่ · Ex i | กระบวนการ ควบคุมในภาคสนาม |

| HART | สหรัฐฯ กลางทศวรรษ 1980 · FieldComm Group | FSK บน 4–20 mA | 1.2 kbit/s | ใช่ | ตั้งค่าและวินิจฉัยทรานสมิตเตอร์ |

| AS-Interface | เยอรมนี ทศวรรษ 1990 · AS-International | สายแบนสองเส้น | รอบ ≈ 5 ms | ใช่ | สวิตช์ เซนเซอร์ไบนารี |

| CANopen · DeviceNet | CAN จาก Bosch เยอรมนี · CiA / ODVA สหรัฐฯ | CAN (ISO 11898) | ≤ 1 Mbit/s | DeviceNet ใช่ | เครื่องจักร ยานยนต์ หุ่นยนต์ |

| IO-Link | กลุ่มผู้ผลิตยุโรป 2006 · IEC 61131-9 | จุดต่อจุด 3 สาย ≤ 20 m | 4.8 / 38.4 / 230.4 kbaud | ใช่ (24 V) | เซนเซอร์อัจฉริยะในเครื่องจักร |

| PROFINET | เยอรมนี · PI | Ethernet (+ APL) | 100 Mbit/s ขึ้นไป | ผ่าน APL | โรงงานและกระบวนการ เวลาจริง |

| EtherNet/IP | สหรัฐฯ · ODVA | Ethernet (+ APL) | 100 Mbit/s ขึ้นไป | ผ่าน APL | PLC กลุ่ม CIP |

| EtherCAT | Beckhoff เยอรมนี 2003 · ETG | Ethernet | 100 Mbit/s | ไม่ | โมชันคอนโทรล รอบระดับไมโครวินาที |

| Ethernet-APL | ความร่วมมือ PI · ODVA · FieldComm · OPC Foundation (ออกสู่ตลาดราว 2021–2022) | IEEE 802.3cg 10BASE-T1L | 10 Mbit/s | ใช่ · Ex i | ทรานสมิตเตอร์ยุคใหม่ |

รายละเอียดประเทศและองค์กรของมาตรฐานทั้งหมดอยู่ใน ฐานข้อมูลมาตรฐาน ส่วนลำดับเหตุการณ์อยู่ใน ประวัติและวิวัฒนาการ

## PROFIBUS DP และ PA กลาง

PROFIBUS (Process Field Bus) เริ่มจากโครงการวิจัยที่รัฐบาลเยอรมนีสนับสนุนร่วมกับบริษัทและสถาบันจำนวนมากตั้งแต่ปี 1987 กลายเป็นมาตรฐานเยอรมัน (DIN 19245) ยุโรป (EN 50170) และต่อมาอยู่ใน IEC 61158/61784 ผู้ดูแลคือ PROFIBUS & PROFINET International (PI) ที่เมือง Karlsruhe

- DP (Decentralized Periphery): RS-485 ความเร็วเลือกได้ตั้งแต่ 9.6 kbit/s (ระยะได้ราว 1200 m ต่อเซกเมนต์) จนถึง 12 Mbit/s (ราว 100 m) แอดเดรส 0–125 ไม่เกิน 32 สถานีต่อเซกเมนต์ถ้าไม่มี repeater มาสเตอร์ส่งโทเคนต่อกันและแต่ละมาสเตอร์โพลสเลฟของตัวเองแบบวนรอบ คอนเน็กเตอร์ DB9 สีม่วงพร้อมสวิตช์ terminator ในตัวคือภาพที่คุ้นตา

- PA (Process Automation): ชั้นกายภาพ MBP (Manchester coded, Bus Powered) ตาม IEC 61158-2 ที่ 31.25 kbit/s อุปกรณ์รับไฟจากสายและสื่อสารด้วยการมอดูเลตกระแส จึงเดินสายเหมือนลูป 4–20 mA เดิมแต่ต่อหลายตัว และออกแบบเป็นแบบปลอดภัยในตัวตามแนวคิด FISCO ได้

- DP/PA coupler หรือ link แปลงระหว่างสองความเร็ว ให้ PLC ตัวเดียวคุมทั้งเครื่องจักรและเครื่องมือวัด

B1 MBP physical layer (IEC 61158-2) ชั้นกายภาพ MBP

$$31.25\ \text{kbit/s} \;\Rightarrow\; T_\text{bit} = 32\ \mu\text{s} \qquad \text{Manchester: ทุกบิตมีขอบเปลี่ยนกลางบิต → ไม่มีค่าเฉลี่ย DC}$$

การเข้ารหัสแมนเชสเตอร์ทำให้สัญญาณข้อมูลมีค่าเฉลี่ยเป็นศูนย์ ไฟ DC ที่เลี้ยงอุปกรณ์จึงอยู่ร่วมกับข้อมูลบนสายเดียวได้ — หลักการเดียวกับ HART ที่ซ้อนบน 4–20 mA

## FOUNDATION Fieldbus: ย้ายการควบคุมไปที่ภาคสนาม กลาง

Fieldbus Foundation ก่อตั้งในสหรัฐฯ ปี 1994 จากการรวมกลุ่มที่แข่งขันกันก่อนหน้า ปี 2015 รวมกับ HART Communication Foundation เป็น FieldComm Group จุดต่างจาก PROFIBUS PA คือแนวคิด function block: ทรานสมิตเตอร์มีบล็อก AI วาล์วมีบล็อก AO และ PID ซึ่งทำงานบนอุปกรณ์ใดก็ได้ในเซกเมนต์ ตัวจัดตาราง LAS (Link Active Scheduler) กำหนดเวลาส่งข้อมูลแต่ละรอบ (macrocycle) ลูปควบคุมจึงทำงานต่อได้แม้ DCS หยุดสื่อสาร

รูป 1 · โทโพโลยีแบบ trunk และ spur ที่ใช้กับ H1 และ PROFIBUS PA

- สาย Type A: คู่บิดเกลียวมีชีลด์ประมาณ 18 AWG อิมพีแดนซ์ 100 Ω ที่ 31.25 kHz ความต้านทานลูป 44 Ω/km ความยาวรวม trunk + spur ไม่เกิน 1900 m

- เทอร์มิเนเตอร์: สองตัวที่ปลายทั้งสองของ trunk (RC 100 Ω อนุกรม 1 µF) ไม่มีหรือมีเกินทำให้สื่อสารผิดพลาดเป็นระยะ

- แหล่งจ่ายต้องมี power conditioner (อิมพีแดนซ์สูงที่ความถี่สัญญาณ) แหล่งจ่าย DC ธรรมดาจะลัดวงจรสัญญาณทิ้ง

- จำนวนอุปกรณ์: ทฤษฎีสูงสุด 32 ตัว แต่ในทางปฏิบัติจำกัดด้วยงบกระแส ความเร็วรอบ และ Ex มักออกแบบ 8–16 ตัวต่อเซกเมนต์

## คำนวณเซกเมนต์: กระแส แรงดันปลายสาย และความยาว ขั้นสูง

B2 Segment voltage at the far end แรงดันที่ปลายเซกเมนต์

$$V_\text{end} = V_\text{ps} - I_\text{tot}\,r_\text{loop}\,L \;\ge\; V_\text{dev,min} \approx 9\ \text{V}$$

B3 Maximum trunk length by voltage ความยาวสูงสุดตามแรงดัน

$$L_\text{max} = \frac{V_\text{ps} - V_\text{dev,min}}{I_\text{tot}\,r_\text{loop}} \qquad \text{และ } L \le 1900\ \text{m (รวม spur)}$$

ตัวอย่าง B-1

### เซกเมนต์ H1: อุปกรณ์ 12 ตัว ตัวละ 20 mA แหล่งจ่าย 28 V trunk 600 m

- กระแสรวมเผื่อ 20 %: $12 \times 20 \times 1.2 = 288\ \text{mA}$

- B2: $28 - 0.288 \times 44 \times 0.6 = 20.4\ \text{V}$ ≥ 9 V ผ่าน

- B3: $L_\text{max} = 19/(0.288 \times 44) = 1.50\ \text{km}$ — ข้อจำกัดด้านแรงดันยังหลวม แต่ถ้าเป็นเซกเมนต์ Ex แหล่งจ่ายแบบปลอดภัยในตัวให้กระแสได้น้อยกว่ามาก จำนวนอุปกรณ์จะถูกจำกัดด้วยกระแสก่อน

## IO-Link และ AS-Interface: ดิจิทัลถึงเซนเซอร์ตัวเล็กที่สุด กลาง

IO-Link (IEC 61131-9 ชื่อทางการ SDCI) ไม่ใช่บัส แต่เป็นการเชื่อมต่อจุดต่อจุดระหว่างพอร์ตของ IO-Link master กับเซนเซอร์หนึ่งตัว ใช้คอนเน็กเตอร์ M12 และสายสามเส้นไม่มีชีลด์แบบเดียวกับพร็อกซิมิตีสวิตช์ทั่วไป (ยาวได้ถึง 20 m) ความเร็ว COM1 4.8, COM2 38.4 และ COM3 230.4 kbaud สิ่งที่ได้คือค่าวัดหลายตัว พารามิเตอร์ และเหตุการณ์วินิจฉัยจากเซนเซอร์ราคาไม่แพง ไฟล์คำอธิบาย IODD บอก master ว่าเซนเซอร์มีข้อมูลอะไร และเมื่อเปลี่ยนเซนเซอร์ใหม่ master โหลดพารามิเตอร์คืนให้อัตโนมัติ

AS-Interface (IEC 62026-2) ใช้สายแบนสีเหลืองสองเส้นที่เสียบด้วยการเจาะฉนวน ส่งทั้งไฟและข้อมูลสำหรับสวิตช์และวาล์วไบนารีจำนวนมากในเครื่องจักรและสายพาน งานที่ต้องการเพียงสถานะเปิด/ปิดจึงลดสายได้มาก

## Industrial Ethernet, OPC UA และ Ethernet-APL ขั้นสูง

อีเทอร์เน็ตธรรมดาไม่รับประกันเวลา ผู้ผลิตจึงเพิ่มกลไกเวลาจริงต่างกัน: PROFINET แยกระดับ RT และ IRT, EtherNet/IP ใช้ CIP บน TCP/UDP, EtherCAT ให้เฟรมเดียววิ่งผ่านทุกอุปกรณ์และแต่ละตัวอ่าน/เขียนขณะเฟรมผ่าน (processing on the fly) จึงได้รอบระดับสิบไมโครวินาทีสำหรับโมชันคอนโทรล แนวโน้มปัจจุบันคือ TSN (Time-Sensitive Networking ชุด IEEE 802.1) ที่ทำให้หลายโปรโตคอลแชร์สายเดียวกันได้

OPC UA (IEC 62541, OPC Foundation) ไม่ใช่ฟิลด์บัส แต่เป็นแบบจำลองข้อมูลและการสื่อสารที่ปลอดภัยระหว่างอุปกรณ์ เกตเวย์ และระบบ IT ใช้ทั้งแบบ client/server และ publish/subscribe — เป็นภาษากลางที่ทำให้ข้อมูลเซนเซอร์ "มีความหมาย" (หน่วย ช่วง สถานะ) เมื่อขึ้นไปถึงคลาวด์

Ethernet-APL แก้ปัญหาสุดท้ายของโรงงานกระบวนการ: อีเทอร์เน็ตทั่วไปต้องใช้สาย 4–8 เส้น ระยะ 100 m และไม่ปลอดภัยในตัว APL อิง IEEE 802.3cg (10BASE-T1L, 2019) ใช้สายคู่เดียวแบบ Type A เดิม 10 Mbit/s ส่งไฟและข้อมูล trunk ได้ราว 1000 m spur ราว 200 m และมีแนวคิด Ex สำหรับสองสาย (2-WISE, IEC TS 60079-47) ผลคือทรานสมิตเตอร์ในพื้นที่อันตรายพูด PROFINET, EtherNet/IP, HART-IP หรือ OPC UA ได้ตรงถึงระบบควบคุม

## เลือกอย่างไรในโครงการจริง พื้นฐาน

- เริ่มจากระบบควบคุมที่มี: PLC/DCS ยี่ห้อใดถนัดโปรโตคอลใด (ค่ายยุโรปมักเป็น PROFIBUS/PROFINET ค่ายสหรัฐฯ มักเป็น EtherNet/IP หรือ FOUNDATION Fieldbus)

- พื้นที่อันตรายหรือไม่: ต้องการแบบปลอดภัยในตัว → 4–20 mA/HART, PROFIBUS PA, FF H1 หรือ Ethernet-APL

- ต้องการความเร็วแค่ไหน: ลูปกระบวนการ (วินาที) ใช้ได้ทุกแบบ · โมชันคอนโทรล (มิลลิวินาที) ต้อง Industrial Ethernet แบบเวลาจริง

- ใครดูแลหลังส่งมอบ: ทักษะของช่างในโรงงานและเครื่องมือวินิจฉัยสำคัญพอ ๆ กับสเปก ระบบที่ง่ายกว่ามักชนะในระยะยาว

- ข้อมูลไปไหนต่อ: ถ้าต้องการวิเคราะห์ข้อมูลระดับองค์กร วางทาง OPC UA หรือ MQTT ไว้ตั้งแต่แรก — ดู เซนเซอร์อัจฉริยะและ IIoT

## แหล่งอ้างอิง

- IEC 61158 (ชุด) Industrial communication networks — Fieldbus specifications · IEC 61784 (ชุด) Profiles

- IEC 61131-9 Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI, IO-Link) · IEC 62026-2 AS-i

- IEEE 802.3cg-2019 (10BASE-T1L) · IEC TS 60079-47 2-WISE · Ethernet-APL

- PROFIBUS & PROFINET International (PI) · FieldComm Group · OPC Foundation · IEC 62541 OPC UA

## คำถามที่พบบ่อย

PROFIBUS DP กับ PROFIBUS PA ต่างกันอย่างไร?
ใช้โปรโตคอลชุดเดียวกันแต่ชั้นกายภาพต่างกัน DP ใช้ RS-485 ความเร็ว 9.6 kbit/s ถึง 12 Mbit/s สำหรับรีโมต I/O ไดรฟ์ และอุปกรณ์ในตู้ ส่วน PA ใช้ MBP ตาม IEC 61158-2 ความเร็ว 31.25 kbit/s จ่ายไฟให้อุปกรณ์บนสายคู่เดียวกันและออกแบบเป็นแบบปลอดภัยในตัวได้ จึงใช้กับทรานสมิตเตอร์ในพื้นที่อันตราย เชื่อมสองแบบด้วย DP/PA coupler

IO-Link ต่างจากฟิลด์บัสอย่างไร?
IO-Link (IEC 61131-9) เป็นการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดระหว่างพอร์ตของ IO-Link master กับเซนเซอร์หรือแอคชูเอเตอร์หนึ่งตัว ใช้สายไม่มีชีลด์ 3 เส้นแบบเดียวกับเซนเซอร์ 24 V ทั่วไป ยาวได้ถึง 20 m ไม่ใช่บัส ตัว master เองจึงต่อขึ้นสู่ PROFINET EtherNet/IP หรือเครือข่ายอื่นอีกชั้นหนึ่ง จุดเด่นคือส่งค่าวัด พารามิเตอร์ และการวินิจฉัยของเซนเซอร์ราคาถูกได้ และเปลี่ยนเซนเซอร์แล้วโหลดพารามิเตอร์กลับอัตโนมัติ

Ethernet-APL คืออะไร?
Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) คือชั้นกายภาพอีเทอร์เน็ตแบบสองสายสำหรับอุตสาหกรรมกระบวนการ อิงมาตรฐาน IEEE 802.3cg 10BASE-T1L ความเร็ว 10 Mbit/s ส่งทั้งข้อมูลและไฟเลี้ยงบนคู่สายเดียว ยาว trunk ได้ถึงราว 1000 m และออกแบบให้ปลอดภัยในตัวสำหรับพื้นที่อันตรายได้ ทำให้ทรานสมิตเตอร์ในภาคสนามใช้โปรโตคอลอีเทอร์เน็ตอย่าง PROFINET, EtherNet/IP, HART-IP หรือ OPC UA ได้โดยตรง

## คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

**PROFIBUS DP กับ PROFIBUS PA ต่างกันอย่างไร?**
ใช้โปรโตคอลชุดเดียวกันแต่ชั้นกายภาพต่างกัน DP ใช้ RS-485 ความเร็ว 9.6 kbit/s ถึง 12 Mbit/s สำหรับรีโมต I/O ไดรฟ์ และอุปกรณ์ในตู้ ส่วน PA ใช้ MBP ตาม IEC 61158-2 ความเร็ว 31.25 kbit/s จ่ายไฟให้อุปกรณ์บนสายคู่เดียวกันและออกแบบเป็นแบบปลอดภัยในตัวได้ จึงใช้กับทรานสมิตเตอร์ในพื้นที่อันตราย เชื่อมสองแบบด้วย DP/PA coupler

**IO-Link ต่างจากฟิลด์บัสอย่างไร?**
IO-Link (IEC 61131-9) เป็นการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดระหว่างพอร์ตของ IO-Link master กับเซนเซอร์หรือแอคชูเอเตอร์หนึ่งตัว ใช้สายไม่มีชีลด์ 3 เส้นแบบเดียวกับเซนเซอร์ 24 V ทั่วไป ยาวได้ถึง 20 m ไม่ใช่บัส ตัว master เองจึงต่อขึ้นสู่ PROFINET EtherNet/IP หรือเครือข่ายอื่นอีกชั้นหนึ่ง จุดเด่นคือส่งค่าวัด พารามิเตอร์ และการวินิจฉัยของเซนเซอร์ราคาถูกได้ และเปลี่ยนเซนเซอร์แล้วโหลดพารามิเตอร์กลับอัตโนมัติ

**Ethernet-APL คืออะไร?**
Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) คือชั้นกายภาพอีเทอร์เน็ตแบบสองสายสำหรับอุตสาหกรรมกระบวนการ อิงมาตรฐาน IEEE 802.3cg 10BASE-T1L ความเร็ว 10 Mbit/s ส่งทั้งข้อมูลและไฟเลี้ยงบนคู่สายเดียว ยาว trunk ได้ถึงราว 1000 m และออกแบบให้ปลอดภัยในตัวสำหรับพื้นที่อันตรายได้ ทำให้ทรานสมิตเตอร์ในภาคสนามใช้โปรโตคอลอีเทอร์เน็ตอย่าง PROFINET, EtherNet/IP, HART-IP หรือ OPC UA ได้โดยตรง