ระบบการวัดคุมที่เราเห็นในปัจจุบันนั้น ตามโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อการวัดอย่างแม่นยำมากขึ้น และการควบคุมอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งต้องมีการสื่อสารทางเครื่องมือวัดที่พัฒนาขึ้นอย่างต่อเนื่อง ไม่ว่าจะเป็นระบบการสื่อสารแบบดิจิตอล หรือแม้แต่การสื่อสารแบบระบบไร้สาย ถูกนำมาใช้ในงานเครื่องมือวัดเช่นเดียวกัน เพราะระบบควบคุมในปัจจุบันล้วนแล้วแต่ทำงานบนระบบการประมวลผลแบบดิจิตอลแทบทั้งสิ้น ล้วนสื่อสารกันบนโปรโตคอล แต่กว่าจะถูกพัฒนามาถึงขั้นนี้ เดิมทีในอดีตระบบการวัดคุมนั้นสื่อสารและทำงานกันอย่างไร

กำเนิดเครื่องจักรไอน้ำ

หากจะย้อนกลับไปในยุคแรกเริ่มจุดเริ่มต้นของการวัดคุมเลยนั้น ย้อนกลับไปราว 250 ปีก่อน ที่โลกของเราเริ่มเข้าสู่การผลิตสินค้าเชิงอุตสาหกรรม ผลิตที่ละจำนวนมากๆ โดยเป็นการใช้แรงงานคนและกลไกเชิงกลที่ไม่ซับซ้อน แต่แล้วไม่กี่ปีต่อมาก็ถึงจุดเปลี่ยนสำคัญของโลกในการผลิตสินค้าเมื่อ James Watts ได้คิดค้นสร้าง Fly Ball Governor ที่สามารถใช้ควบคุมความเร็วรอบของเครื่องจักรไอน้ำได้สำเร็จ เป็นการเข้าสู่ยุคที่เริ่มใช้เครื่องจักรไอน้ำเป็นต้นกำลัง และยังสามารถควบคุมกระบวนผลิตด้วยหลักการ Feedback Control ให้ความเร็วรอบของเครื่องจักรไอน้ำนั้นสัมพันธ์กับกลไกของเครื่องจักรนั้นเอง

ระบบลมนิวเมติกส์ถูกนำมาใช้งาน

เมื่อระบบการผลิตขยายตัว การสื่อสารระหว่างอุปกรณ์จึงสำคัญ เพระประชากรมีความต้องการใช้สินค้าในปริมาณมากขึ้น ทำให้อุตสาหกรรมเองก็เร่งขยายตัว เพื่อตอบสนองความต้องการของตลาด ปัญหาคือการที่จะขยายกำลังการผลิตได้นั้นคือต้องมีการเพิ่มเครื่องจักร ทำให้เริ่มมีการใช้ระบบลม นิวแมติก มาทำงานร่วมกับกลไกทางแมคคานิกส์ด้วย จนระบบควบคุมด้วยสัญญาณลมนิวแมติก ถูกพัฒนาอย่างสมบูรณ์ จึงได้มีการกำหนดมาตรฐานสัญญาณลมที่ใช้ในการควบคุมกระบวนการต่างๆ ในอุตสาหกรรม คือ สัญญาณ 3–15 psi นั้นเอง

ระบบไฟฟ้าเป็นจุดเปลี่ยนด้านการสื่อสาร

เมื่อระบบไฟฟ้าได้ถูกคิดค้นขึ้นมา เรียกได้ว่าเป็นจุดเปลี่ยนอีกครั้งในด้านพลังงานของเครื่องจักรต้นกำลัง เริ่มมีการพัฒนาระบบควบคุมทางไฟฟ้า ด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ นำมาใช้งานร่วมกับระบบนิวแมติกส์ จนได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่องๆ จึงเริ่มมีการพัฒนาระบบส่งสัญญาณควบคุมทางไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์แบบขึ้น จึงได้มีการกำหนดสัญญาณมาตรฐานทางไฟฟ้ามีใช้ 2 แบบด้วยกันคือ สัญญาณแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน 1–5 Vdc และสัญญาณกระแสไฟฟ้ามาตรฐาน 4–20 mAdc

ยุคของระบบดิจิตอลอย่างในปัจจุบัน

เมื่อวงจรอิเล็กทรอนิคส์ก็ถูกพัฒนาจนสามารถรองรับกับฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ได้ นั้นก็คือตัว ลอจิกเกต และระบบควบคุมเริ่มสามารถเชื่อมโยงหลายๆลูปเข้าด้วยกันได้ สัญญาณดิจิตอลก็ได้ถูกพัฒนาอย่างสมบูรณ์แบบ สามารถสื่อสารข้อมูลและเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆเข้าด้วยกันได้ง่ายและสะดวกมากยิ่งขึ้น จนเกิดเป็นระบบควบคุมแบบกระจายส่วน หรือ DCS ที่เรารู้จัก ทางด้านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์พัฒนาไปอย่างมาก จึงถูกนำมาใช้ในงานอุตสาหกรรมช่วยให้สามารถทำการวัดและควบคุมทางไกลได้ จนไปถึงสามารถมีระบบการบันทึกจัดเก็บข้อมุลการผลิตและทำรายงานสรุปผลให้กับทางผู้ปฏิบัติงาน หรือฝ่ายบริหารได้วิเคราะห์ข้อมูลโดยง่าย รูปแบบสัญญาณดิจิตอลนั้น มีหลากหลายรูปแบบสัญญาณ ตามแต่ผู้ผลิตอุปกรณ์เครื่องมือวัดและควบคุมออกมา ทำให้ไม่สามารถใช้งานร่วมกันได้หากรูปแบบสัญญาณในการสื่อสารไม่เหมือนกัน จึงมีการกำหนดมาตรฐานของสัญญาณดิจิตอลขึ้น หรือที่เรียกว่า Protocol ที่เราคุ้นเคยและใช้งานในปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น HART, MODBUS ,PROFIBUS , FIELDBUS เป็นต้น

จะเห็นได้ว่า หลายๆสิ่งที่เกิดขึ้นเกี่ยวกับระบบการวัดคุมนั้น เกิดจากการถูกพัฒนาต่อยอดจากปัญหาที่เป็นข้อจำกัดในด้านต่างๆ เริ่มต้นตั้งแต่ลดการใช้แรงงานคนเป็นต้นกำลัง โดยการนำเครื่องจักรไอน้ำมาใช้แทน คิดออกแบบกลไกเชิงกลเพื่อผลิตสินค้าที่ซ้ำๆเดิมได้ แต่เมื่อมีการขยายกำลังการผลิตจึงเริ่มหาวิธีในการสื่อสารส่งต่อการสั่งการจากเครื่องจักรหากัน โดยมีตั้งแต่สัญญาณลมนิวเมติกส์ สัญญาณทางไฟฟ้า ไปจนถึงสัญญาณดิจิตอลอย่างที่เราได้เห็นในปัจจุบันนั้นเอง