Một nhà máy thông minh Advantech không bắt đầu từ phần mềm mà bắt đầu từ điểm lấy dữ liệu. Bài này chia nhà máy thành bốn lớp kỹ thuật, mỗi lớp gắn với dòng thiết bị Advantech cụ thể và điều kiện lắp đặt thật trong xưởng. Người đọc dùng bảng bên dưới để lập danh mục phần cứng trước khi bàn tới hệ thống quản lý.
Bốn lớp kỹ thuật của một nhà máy thông minh
Mô hình nhà máy số hay được vẽ thành tháp bốn tầng. Mỗi tầng có một câu hỏi riêng và một loại thiết bị riêng. Bỏ qua tầng dưới rồi đầu tư tầng trên là nguyên nhân phổ biến khiến dự án dừng giữa chừng.
| Lớp | Câu hỏi phải trả lời | Hậu quả khi bỏ qua |
|---|---|---|
| Thu dữ liệu hiện trường | Máy đang chạy hay dừng, nhiệt độ và áp suất là bao nhiêu | Báo cáo sản lượng vẫn phải nhập tay, số liệu lệch theo ca |
| Tính toán tại biên | Dữ liệu thô được lọc, quy đổi và lưu ở đâu | Đường truyền nghẽn, mất số liệu mỗi lần mạng gián đoạn |
| Giao diện vận hành | Công nhân đứng máy nhìn thấy gì và bấm được gì | Tổ trưởng không phát hiện lỗi kịp, phế phẩm phát hiện muộn |
| Mạng và quản trị thiết bị | Ai biết máy nào sắp hỏng, cập nhật phần mềm ra sao | Kỹ thuật phải xuống xưởng từng máy, thời gian dừng kéo dài |
Bảng lớp nhà máy thông minh và dòng máy Advantech tương ứng
Advantech phân dòng sản phẩm gần đúng theo bốn lớp trên. Bảng sau ghi tên dòng và đặc điểm lấy từ tài liệu kỹ thuật của từng model đang bán tại Việt Nam.
| Lớp | Dòng thiết bị | Đặc điểm kỹ thuật đáng chú ý |
|---|---|---|
| Thu dữ liệu | ADAM-4000, ADAM-6000, WISE-4000 | ADAM-6017 có 8 kênh vào analog và 2 kênh ra số; ADAM-6060 có 6 kênh vào số và 6 relay, nói chuyện Modbus TCP; WISE-4012E thu không dây chuẩn 802.11b/g/n |
| Tính toán tại biên | UNO-2000, ARK, APAX-5580 | UNO-2372G vỏ nhôm 150 x 105 x 35 mm, nguồn 10–36 VDC; ARK-2121F có 6 cổng COM và dải nhiệt -20 đến 70 °C với SSD nhiệt rộng (dùng HDD chỉ 0 đến 45 °C); APAX-5580 chạy Core i7, hai đầu vào nguồn và hỗ trợ UPS |
| Giao diện vận hành | TPC, PPC, màn hình FPM | TPC-1251H màn 12,1 inch, mặt trước IP65, dải nhiệt -20 đến 60 °C; PPC-3150S dùng Celeron N2930, mặt kính phẳng đạt IP65 |
| Mạng công nghiệp | EKI | EKI-5525M hỗ trợ Modbus/TCP và SNMP, nguồn vào 8,4–52,8 VDC; EKI-2525P cấp nguồn PoE cho 4 cổng |
| Quản trị và giám sát | DeviceOn, WebAccess | DeviceOn theo dõi tình trạng máy tính công nghiệp từ xa; WebAccess dựng giao diện SCADA trên nền HTML5 |
Lớp thu dữ liệu: ADAM và WISE gắn ngay trong tủ điện
Điểm khởi đầu rẻ nhất của một dự án số hóa là gắn module thu tín hiệu vào tủ điện có sẵn. Module ADAM-6000 series lắp trên thanh DIN, lấy nguồn 10–30 VDC ngay trong tủ và đẩy dữ liệu ra mạng Ethernet bằng Modbus TCP. Việc đấu nối không đụng tới chương trình PLC đang chạy, nên chuyền vẫn sản xuất bình thường trong lúc lắp.
Với máy đặt rải rác hoặc thiết bị di chuyển, dòng WISE-4000 gửi số liệu qua Wi-Fi và hỗ trợ RESTful, phù hợp khi kéo cáp tốn kém hơn giá trị dữ liệu thu về. Nguyên tắc chọn kênh khá đơn giản: tín hiệu số cho trạng thái chạy hoặc dừng, tín hiệu analog cho nhiệt độ, áp suất, lưu lượng.
Lớp tính toán biên: UNO, ARK và APAX thay máy tính để bàn
Dữ liệu thô từ hàng chục module gửi thẳng lên máy chủ sẽ làm nghẽn đường truyền. Máy tính biên đứng giữa để gom, lọc và lưu tạm. Nhóm máy máy tính công nghiệp không quạt của Advantech sinh ra cho vị trí này: vỏ nhôm tản nhiệt thụ động, không lỗ thông gió, không cáp bên trong.
UNO-2372G phù hợp bài toán nhỏ trong tủ điện chật, kích thước chỉ 150 x 105 x 35 mm. Khi cần nhiều cổng nối tiếp cho máy đời cũ, ARK-2121F có sáu cổng COM, bốn ngõ vào và bốn ngõ ra số cách ly. Với chuyền đông thiết bị và cần bốn cổng mạng, UNO-2484G chạy Core i3, i5 hoặc i7, chịu rung theo IEC 60068-2-64 và sốc 50G theo IEC 60068-2-27.
Lớp vận hành: panel PC TPC và PPC đặt tại đầu chuyền
Công nhân đứng máy cần một màn hình gắn cố định, bấm được khi đeo găng và chịu được lau chùi. Panel PC Advantech gộp màn hình cảm ứng với máy tính vào một khối, mặt trước đạt IP65 nên nước bắn không lọt vào bo mạch. TPC-1251H dùng cho vị trí chật, PPC-3150S 15 inch dùng cho trạm kiểm tra chất lượng cần hiển thị nhiều thông tin hơn.
Bài panel PC cho nhà máy thông minh trên site này so sánh chi tiết theo kích thước màn hình và kiểu cảm ứng. Danh mục máy tính màn hình cảm ứng liệt kê các model đang có hàng.
Lớp mạng và quản trị: EKI, WebAccess, DeviceOn
Switch văn phòng không chịu được nhiệt tủ điện và không có nguồn dự phòng. Switch công nghiệp EKI lắp thanh DIN, nhận hai nguồn vào và có relay báo lỗi nguồn. EKI-5525M còn trả trạng thái qua Modbus/TCP, nhờ vậy hệ thống giám sát nhìn thấy đường mạng như một thiết bị bình thường.
Phần mềm WebAccess SCADA dựng màn hình giám sát chạy trên trình duyệt, không phải cài phần mềm cho từng máy trạm. DeviceOn iEdge lo phần khác: nó theo dõi chính các máy tính công nghiệp trong xưởng, báo nhiệt độ, dung lượng ổ và phiên bản phần mềm, giúp kỹ thuật thay ổ trước khi máy dừng đột ngột.
Ví dụ triển khai một chuyền lắp ráp
Một chuyền lắp ráp linh kiện với 12 máy có thể số hóa theo trình tự sau. Giai đoạn một, gắn 12 module ADAM-6060 đọc tín hiệu chạy, dừng và báo lỗi từ tủ điện mỗi máy. Giai đoạn hai, đặt một UNO-2484G trong tủ điều khiển trung tâm để gom dữ liệu, tính thời gian dừng máy theo ca và lưu bản ghi tại chỗ.
Giai đoạn ba, kéo mạng bằng hai switch EKI-5525M đấu vòng để một đoạn cáp đứt không làm mất toàn tuyến. Giai đoạn bốn, lắp panel PC 15 inch tại đầu chuyền cho tổ trưởng xem sản lượng theo giờ. Cách chia giai đoạn này giữ chi phí rải đều và cho phép dừng lại đánh giá sau mỗi bước.
Chọn thiết bị cho nhà máy thông minh
Trước khi hỏi giá, cần chốt bốn con số: số điểm tín hiệu phải đọc, nhiệt độ cao nhất trong tủ điện, số cổng nối tiếp cho máy đời cũ và kích thước chỗ trống còn lại. Bốn con số đó quyết định model, phần còn lại chỉ là cấu hình.
Đọc thêm nền tảng chung về cấu hình và phân loại máy tại chuyên mục máy tính công nghiệp Advantech trên IPC247. Nếu chưa xác định được dòng máy, dùng công cụ chọn máy theo điều kiện lắp đặt để lọc trước danh sách. Các bài cùng chủ đề nằm trong chuyên mục iFactory.
Câu hỏi thường gặp về nhà máy thông minh Advantech
Bắt đầu nhà máy thông minh từ thiết bị nào?
Bắt đầu từ lớp thu dữ liệu. Một vài module ADAM-6000 gắn vào tủ điện của chuyền quan trọng nhất sẽ cho biết máy chạy bao nhiêu giờ, dừng bao nhiêu lần. Có số liệu rồi mới quyết định đầu tư máy biên và phần mềm.
Máy tính biên Advantech khác máy tính văn phòng ở điểm nào?
Máy biên dòng UNO và ARK không quạt, vỏ nhôm, nguồn vào dải rộng và chịu nhiệt độ làm việc mở rộng. Máy văn phòng dùng quạt hút, lọt bụi vào trong và hỏng nhanh khi đặt trong tủ điện nhà xưởng.
Nhà máy thông minh Advantech có bắt buộc dùng đám mây không?
Không bắt buộc. Dữ liệu có thể dừng ở máy biên và máy chủ đặt tại nhà máy. Đám mây chỉ cần khi doanh nghiệp muốn gom số liệu nhiều nhà máy hoặc theo dõi từ xa.
Một chuyền cũ có nâng cấp dần được không?
Được. Cách làm phổ biến là giữ nguyên PLC và cơ cấu chấp hành, gắn thêm module thu dữ liệu song song, kéo mạng bằng switch EKI, rồi thay HMI cũ bằng panel PC khi có ngân sách.
DeviceOn dùng để làm gì trong nhà máy?
DeviceOn theo dõi tình trạng phần cứng của máy tính công nghiệp trong xưởng: nhiệt độ, dung lượng ổ, phiên bản phần mềm. Bộ phận kỹ thuật biết máy nào sắp có vấn đề trước khi chuyền phải dừng.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
