Loop Diagram คืออะไร อ่านเบื้องต้นอย่างไร

Loop Diagram หรือลูปไดอะแกรม คือเอกสารที่แสดงรายละเอียดการเดินสายของลูปควบคุมหนึ่งลูปแบบครบถ้วน ทั้งประเภทสายเคเบิล หมายเลขสาย ขั้วต่อ กล่องเชื่อมต่อสาย ย่านการสอบเทียบเครื่องมือ โหมดความล้มเหลว และแหล่งจ่ายไฟ ซึ่งเป็นรายละเอียดที่ไม่ได้แสดงไว้ใน P&ID เอกสารนี้จึงมีประโยชน์มากสำหรับช่างเทคนิคเวลาต้องซ่อมบำรุงหรือแก้ปัญหาระบบควบคุมในภายหลัง

ถ้า P&ID เหมือนแผนที่ภาพรวมของกระบวนการ Loop Diagram ก็เหมือนแผนผังการเดินสายไฟในบ้านที่บอกละเอียดว่าสายเส้นไหนต่อจากจุดไหนไปจุดไหน บทความนี้จะพาดูโครงสร้างของ Loop Diagram และหลักการอ่านเบื้องต้น

Loop Diagram ต่างจาก P&ID อย่างไร

P&ID แสดงภาพรวมของกระบวนการและตำแหน่งเครื่องมือวัด (Instrumentation) ในระบบ แต่ไม่ได้ลงรายละเอียดการเดินสายไฟหรือย่านการสอบเทียบของแต่ละเครื่องมือ ส่วน Loop Diagram จะขยายรายละเอียดเฉพาะลูปควบคุมหนึ่งลูปให้ลึกที่สุด บอกทุกอย่างตั้งแต่สายไฟฟ้าออกจากทรานสมิตเตอร์ ผ่านกล่องต่อสาย ไปจนถึงขั้วต่อในตู้ควบคุม เพื่อให้ช่างเทคนิคใช้ตรวจสอบและแก้ปัญหาได้ตรงจุด

โครงสร้างของ Loop Diagram มีอะไรบ้าง

ตามมาตรฐาน ISA-5.1 การออกแบบ Loop Diagram มีหลักสำคัญ 3 ส่วน

• อุปกรณ์การวัดและอุปกรณ์ควบคุมสุดท้าย — วางไว้ทางซ้ายของแผนภาพ (Field Process Area)
• แผงควบคุมหรือห้องควบคุม — วางไว้ทางขวาของแผนภาพ (Panel Rear และ Panel Front)
• คำอธิบายเครื่องมือ — วางไว้ด้านล่างของแผนภาพ เป็นตารางระบุย่านใช้งานหรือย่านการสอบเทียบอินพุตและเอาต์พุตของทุกเครื่องมือในระบบ

เครื่องมือทุกตัวต้องมีข้อมูลอินพุตและเอาต์พุตอย่างน้อยหนึ่งรายการ พร้อมความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างข้อมูลทั้งสอง เพราะเวลาวินิจฉัยปัญหาในระบบ มักต้องทดสอบเครื่องมือโดยดูว่าสัญญาณขาเข้ากับขาออกสอดคล้องกันหรือไม่ การมีตารางนี้บันทึกไว้จึงช่วยประหยัดเวลาตรวจสอบได้มาก

ภาพที่ 1 ตัวอย่าง Loop Diagram ของระบบ Compressor Surge Control แสดงลูป 42 ตั้งแต่ Field Process Area จนถึง Panel Front พร้อมตารางคำอธิบายเครื่องมือ

ที่มา: รศ.ดร.ธีรวัฒน์ เทพมณี, “พื้นฐานการวัดและการควบคุมในระบบอัตโนมัติ” (เล่ม 1), V.02.2020, หน้า 147, รูปที่ 3.5

อ่านตัวอย่าง Loop Diagram ข้างต้นอย่างไร

จากตัวอย่างเป็นลูป 42 ของระบบป้องกัน Surge ในคอมเพรสเซอร์ ประกอบด้วย FE-42 (Venturi Tube วัดอัตราการไหล), FT-42 (ทรานสมิตเตอร์วัดอัตราการไหล), PDT-42 (ทรานสมิตเตอร์วัดความดันแตกต่าง), FIC-42 (ตัวควบคุมและแสดงผล) และ FV-42 (วาล์วควบคุม) นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์แปลงสัญญาณอีกสองตัวคือ FY-42a (Square Root Extractor ถอดรากที่สองเป็นค่าอัตราการไหล) และ FY-42b (Current to Pressure Converter หรือ I/P แปลงสัญญาณกระแสไฟฟ้าเป็นความดันลม) ตารางด้านล่างภาพระบุย่านอินพุตและเอาต์พุตของแต่ละเครื่องมือไว้ครบ เช่น PDT-42 มีอินพุต 0-200 PSI และเอาต์พุต 20-4 mA แบบ Reverse Action

ทำไมช่างเทคนิคต้องอ่าน Loop Diagram เป็น

เวลาเกิดปัญหาในระบบควบคุม เช่น ค่าที่วัดได้ผิดปกติหรือวาล์วไม่ตอบสนอง Loop Diagram จะช่วยบอกว่าควรตรวจสอบที่จุดไหนก่อน เพราะระบุตำแหน่งขั้วต่อ กล่องเชื่อมต่อสาย และย่านสัญญาณของทุกจุดไว้ครบ ช่วยลดเวลาไล่หาปัญหาไปตามสายจริงหน้างานได้มาก โดยเฉพาะระบบที่มีอุปกรณ์แปลงสัญญาณหลายตัวต่อกันเป็นทอด ๆ แบบตัวอย่างข้างต้น

แหล่งอ้างอิง

• รศ.ดร.ธีรวัฒน์ เทพมณี, “พื้นฐานการวัดและการควบคุมในระบบอัตโนมัติ” (เล่ม 1), V.02.2020, หัวข้อ 3.3.5 Loop Diagrams, หน้า 147-148
• ANSI/ISA-5.1-2024, “Instrumentation and Control Symbols and Identification”, Table 19 (Instrument Loop Diagram Symbols)

ชวนอ่านต่อ

ผมกำลังเขียนหนังสือ “ทำงานกับ 4-20 mA เป็น” ซึ่งเปิดเรื่อง Loop Diagram แบบละเอียดไว้ในบทที่ 4 พร้อมตัวอย่างจริงหน้างานอีกหลายชุด ยังไม่เปิดวางขาย สมัคร join community ไว้ก่อนได้ที่ dekchangwad.com/join จะได้ไม่พลาดตอนเปิดพรีออเดอร์