Ngày 11 tháng 1 năm 2016, Trường Cao đẳng Công nghệ thông tin Hữu nghị Việt – Hàn tổ chức hội nghị SMA lần thứ tư về chủ đề hệ thống thông minh và ứng dụng, cùng KOICA, Viện nghiên cứu các hệ thống thông minh Hàn Quốc và Trường đại học Soongsil. Khái niệm nêu tại hội nghị là thông minh hoá mọi lĩnh vực đời sống. Bài viết ghi lại nội dung đó, rồi bàn cách làm cụ thể trong nhà xưởng: dùng module thu thập tín hiệu Advantech để thông minh hoá thiết bị đang chạy mà không thay máy.
Nội dung hội nghị về hệ thống thông minh năm 2016
Tại hội nghị, Thứ trưởng Bộ Thông tin và Truyền thông Nguyễn Minh Hồng cho rằng đây là dịp để nhà khoa học trong nước và quốc tế trao đổi chuyên môn, còn nhà quản lý cập nhật xu hướng và định hướng các hoạt động nghiên cứu, ứng dụng. Các ý kiến tại hội nghị nhắc tới Nghị quyết 36 của Bộ Chính trị về đẩy mạnh ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin, đồng thời nêu khó khăn về nguồn nhân lực và khoảng cách trình độ so với thế giới.
Một nhận định được nêu khi đó là Internet vạn vật sẽ là xu thế lớn nhất và mang lại bước ngoặt lớn trong vòng năm năm tới. Đó là dự báo của năm 2016, ghi lại nguyên trạng chứ không phải kết luận về hiện nay. Điều còn giữ nguyên giá trị là câu hỏi thực tế: một nhà xưởng đang có máy móc chạy tốt thì bắt đầu thông minh hoá từ đâu, khi ngân sách không cho phép thay máy.
Bắt đầu từ tín hiệu đã có sẵn trong tủ điện
Phần lớn máy móc đang chạy đều đã phát ra tín hiệu, chỉ là chưa ai đọc. Bảng dưới liệt kê những thứ thường có sẵn trong một tủ điện cũ và cách lấy tín hiệu mà không xen vào đường lệnh.
| Thứ đã có trong tủ | Nói lên điều gì | Cách lấy tín hiệu |
|---|---|---|
| Khởi động từ của động cơ chính | Máy đang chạy hay đang dừng | Đấu vào tiếp điểm phụ còn trống, đọc bằng module đầu vào số |
| Dây cấp nguồn động cơ | Mức tải thực tế, dấu hiệu quá tải hoặc chạy không | Kẹp biến dòng quanh dây pha, đưa tín hiệu về module đầu vào tương tự |
| Rơ le bảo vệ và rơ le báo lỗi | Nguyên nhân dừng máy | Đấu tiếp điểm báo lỗi vào module đầu vào số, mỗi loại lỗi một kênh |
| Biến tần hoặc đồng hồ đo có cổng truyền thông | Tần số, dòng, điện năng tiêu thụ | Đọc qua cổng RS-485 sẵn có, không cần thêm cảm biến |
| Cảm biến vị trí và công tắc hành trình | Số chu kỳ, số sản phẩm đã làm | Đấu song song vào module đầu vào số để đếm, không cắt mạch gốc |
| Đèn báo trên mặt tủ | Trạng thái do người vận hành đang nhìn thấy | Đọc điện áp cấp cho đèn, hoặc đọc chính tiếp điểm điều khiển đèn |
Điểm chung của sáu cách trên: chỉ đọc, không xen vào đường lệnh. Nhờ vậy máy vẫn chạy đúng như trước, và nếu hệ giám sát hỏng thì dây chuyền không dừng theo.
Ranh giới không được đụng vào
- Mạch dừng khẩn và khoá liên động. Các mạch này phải giữ nguyên trong mạch điều khiển gốc. Không đưa chúng đi qua hệ giám sát, kể cả khi làm như vậy thuận tiện hơn.
- Mạch bảo vệ quá tải. Giữ nguyên rơ le nhiệt và bảo vệ hiện có. Hệ giám sát chỉ đọc trạng thái để báo, không thay thế chức năng bảo vệ.
- Chương trình của bộ điều khiển hiện có. Nếu buộc phải sửa để xuất thêm dữ liệu, phải lưu bản gốc và ghi lại thay đổi, vì người viết chương trình đó thường không còn ở đơn vị.
- Thứ tự thao tác của người vận hành. Lớp thông minh hoá không nên buộc người vận hành đổi thói quen ở giai đoạn đầu, nếu không họ sẽ bỏ qua màn hình mới.
Cách đấu dây chi tiết cho từng kiểu cảm biến có ở bài đấu cảm biến vào mô-đun Remote I/O ADAM, còn bảng thông số đầy đủ của các mã trong dòng nằm ở bài ADAM-4000 chạy bus RS-485. Việc chọn tín hiệu nào báo trước hỏng hóc được bàn riêng ở bài bảo trì chủ động.
Thiết bị Advantech cho lớp thu tín hiệu tại tủ
| Vai trò | Model | Thông số theo tài liệu hãng | Lý do phù hợp |
|---|---|---|---|
| Đọc trạng thái chạy dừng và tín hiệu báo lỗi | ADAM-4053 | 16 kênh vào số, nhận tiếp điểm khô với mức 0 là nối đất và mức 1 là hở, hoặc tiếp điểm ướt với mức 1 từ 4 đến 30 VDC, nguồn 10 đến 30 VDC, có bộ đếm giám sát hệ thống 1,6 giây, giao tiếp RS-485 dùng lệnh ASCII, tốc độ từ 1.200 tới 115,2 k, cự ly bus tới 1,2 km, nhiệt độ làm việc âm 10 đến 70 độ C | 16 kênh trên một mô-đun đủ cho một tủ cỡ vừa, nhận thẳng tiếp điểm khô nên không cần mạch trung gian |
| Đo dòng động cơ qua biến dòng kẹp | ADAM-4017+ | Độ phân giải 16 bit, 8 đầu vào khác nhau, chọn thang mV, V hoặc mA bằng phần mềm, hỗ trợ tín hiệu 4 đến 20 mA, cách ly 3.000 VDC, hỗ trợ giao thức Modbus RTU | Nhận thẳng đầu ra 4 đến 20 mA của bộ chuyển đổi biến dòng, cách ly 3.000 VDC cho tủ động lực |
| Xuất tín hiệu báo và đặt lại bộ đếm | ADAM-4056S | 12 kênh ra số kiểu hút dòng, cực thu hở tới 40 V với tải tối đa 200 mA mỗi kênh, cách ly 5.000 VDC, nguồn 10 đến 30 VDC, bộ đếm giám sát hệ thống và giám sát truyền thông, giao tiếp RS-485 dùng lệnh ASCII và Modbus RTU, nhiệt độ làm việc âm 10 đến 70 độ C | Cách ly 5.000 VDC là mức cao trong nhóm, hợp việc xuất tín hiệu sang mạch của thiết bị khác |
| Máy đọc bus và gom dữ liệu trong tủ | UNO-1150GH | Vi xử lý AMD Geode LX800 500 MHz hàn sẵn, 1 cổng RS-232 và 2 cổng RS-232/422/485 có tự điều khiển hướng truyền, 2 cổng Ethernet 10/100, 2 cổng USB, thẻ CompactFlash gắn trong, thân không quạt không dùng cáp bên trong, cách ly giữa vỏ máy và đất nguồn, gá thanh DIN, đấu dây từ mặt trước, dải nhiệt độ làm việc rộng, được chứng nhận UL cho khu vực nguy hiểm Class I Division 2 | Gá thanh DIN và đấu dây mặt trước nên lắp vừa tủ hiện có, ba cổng nối tiếp đủ cho bus mô-đun và biến tần |
| Màn hình vận hành đặt tại chỗ | TPC-1251T | Màn hình công nghiệp 12,1 inch XGA đèn nền LED, vi xử lý Intel Atom E3827 1,75 GHz với 4 GB DDR3L, dải nhiệt độ làm việc âm 20 đến 60 độ C, mặt trước đạt IP66 với bản phẳng và IP65 với bản không phẳng, cảm ứng điện trở 5 dây, đèn báo trạng thái ở mặt trước, khe mini PCIe đầy đủ, thân không quạt vỏ hợp kim nhôm có nối đất, hỗ trợ mô-đun iDoor và phần mềm quản lý thiết bị từ xa | Đặt ngay tại cụm máy để người vận hành thấy số liệu mà không phải về phòng điều hành |
Chọn thiết bị để thông minh hoá một cụm máy
Nên làm một cụm trước, không làm cả xưởng. Bốn thông tin cần chuẩn bị: danh sách tín hiệu định lấy kèm vị trí lấy trong tủ, chỗ trống còn lại trên thanh DIN của tủ hiện có, đường mạng gần nhất tới tủ đó, và người sẽ dùng số liệu cùng câu hỏi mà họ cần trả lời.
Mô-đun vào ra chọn ở nhóm Embedded IoT Solutions, máy đặt trong tủ chọn ở danh mục máy tính không quạt, màn hình vận hành ở danh mục máy tính màn hình cảm ứng. Trang sản phẩm hai mã hay dùng cho việc này là ADAM-4053 và UNO-1150GH.
Phần kiến thức nền về máy tính công nghiệp đặt trong tủ điện có tại chuyên mục máy tính công nghiệp Advantech trên IPC247. Khi cần lọc model theo số kênh vào ra và kiểu gá, dùng công cụ chọn máy theo yêu cầu lắp đặt.
Câu hỏi thường gặp về module thu thập tín hiệu Advantech
Lấy tín hiệu từ tủ điện hiện có mà không đụng vào mạch điều khiển bằng cách nào?
Ba cách phổ biến: dùng tiếp điểm phụ còn trống của khởi động từ và rơ le, kẹp biến dòng quanh dây pha để đo dòng mà không cắt dây, và đọc cổng truyền thông sẵn có của biến tần hay đồng hồ đo. Cả ba đều chỉ đọc, không xen vào đường lệnh, nên không làm thay đổi cách máy đang chạy.
Nên đo gì đầu tiên khi bắt đầu thông minh hoá một cụm máy?
Bắt đầu bằng hai đại lượng rẻ nhất và nói được nhiều nhất: trạng thái chạy hay dừng của máy, và dòng điện của động cơ chính. Hai đại lượng này cho ra thời gian chạy thật, số lần dừng và mức tải, đủ để trả lời phần lớn câu hỏi ban đầu mà không cần lắp thêm cảm biến đặc biệt.
Bus RS-485 nối được bao xa và bao nhiêu module?
Theo tài liệu của các module ADAM-4000, cự ly truyền trên bus nối tiếp đạt tới 1,2 km với tốc độ thấp. Số module trên một bus tuỳ tốc độ và tuỳ bộ thu phát; khi số module nhiều thì một vòng hỏi đáp lâu hơn, nên cần chia bớt sang bus thứ hai nếu muốn số liệu cập nhật nhanh.
Có nên để hệ giám sát ra lệnh điều khiển máy không?
Chỉ nên khi đã tách rõ ranh giới an toàn. Các mạch dừng khẩn, khoá liên động và bảo vệ quá tải phải giữ nguyên trong mạch điều khiển gốc, không đi qua hệ giám sát. Phần lệnh từ hệ giám sát nên giới hạn ở các thao tác không gây nguy hiểm, ví dụ bật đèn báo hoặc đặt lại bộ đếm.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
