Sau nhiều năm được nhắc tới liên tục, thiết bị IoT Advantech và các dự án kết nối trong nhà máy đã đủ nhiều để nhìn lại: điều gì đúng, điều gì chỉ là kỳ vọng. Bài này liệt kê sáu điều hay bị hiểu sai khi doanh nghiệp bắt đầu dự án đầu tiên, mỗi điều kèm cách kiểm chứng bằng thiết bị đang bán trên thị trường.
Bài viết bàn về nhận thức và cách kiểm chứng. Trình tự thi công hạ tầng theo từng bước nằm ở bài chuẩn bị nhà máy cho IoT công nghiệp.
Sáu điều hay bị hiểu sai, tóm tắt trong một bảng
| Điều hay nghe | Thực tế khi triển khai |
|---|---|
| Gắn thật nhiều cảm biến là có dữ liệu tốt | Điểm đo chỉ có giá trị khi gắn với một câu hỏi vận hành và có nơi xử lý tại chỗ |
| Dữ liệu phải đi hết lên đám mây | Phần lớn hệ thống dừng ở máy biên hoặc máy chủ tại nhà máy |
| Điện thoại và máy tính văn phòng làm được vai trò trung tâm | Vai trò trung tâm cần máy chạy liên tục, nguồn rộng, dải nhiệt công bố rõ |
| Làm IoT là phải thay hệ điều khiển đang chạy | Tín hiệu đấu song song và bộ chuyển đổi giữ được hệ cũ |
| Chuẩn kết nối chưa thống nhất nên chờ thêm | Modbus TCP và các giao thức nền web đã đủ cho phần lớn bài toán nhà máy |
| Bảo mật tính sau cũng kịp | Phân vùng mạng và quản lý tài khoản phải quyết từ lúc vẽ sơ đồ |
Ngộ nhận thứ nhất: nhiều cảm biến là có nhiều thông tin
Một dây chuyền gắn hai trăm điểm đo nhưng không ai đọc thì vẫn là dây chuyền không có dữ liệu. Điểm đo trở nên có ích khi trả lời được một câu hỏi cụ thể: máy dừng bao lâu trong ca, mẻ nào lệch nhiệt, động cơ nào tăng dòng bất thường.
Đi kèm mỗi câu hỏi phải có nơi xử lý ngay tại chỗ. Máy biên đặt trong tủ nhận tín hiệu thô, lọc, quy đổi rồi mới đẩy phần tổng hợp lên trên. Cách làm này giữ đường truyền nhẹ và giữ dữ liệu ở lại khi mạng gián đoạn.
Ngộ nhận thứ hai: dữ liệu phải đi hết lên đám mây
Ba nơi dữ liệu có thể dừng lại, chi phí và mức rủi ro khác nhau rõ rệt.
- Dừng trong tủ điện: máy không quạt gom một cụm thiết bị, tính sản lượng và cảnh báo tại chỗ. Hợp với cụm đặt xa phòng máy hoặc đường truyền yếu.
- Dừng ở máy chủ trong nhà máy: toàn bộ lịch sử nằm trong mạng nội bộ, người dùng mở trình duyệt là xem được. Đây là phương án phổ biến nhất cho một nhà máy đơn lẻ.
- Đẩy ra ngoài: chỉ cần khi doanh nghiệp có nhiều địa điểm phải gom số liệu về một đầu mối, hoặc người phụ trách phải xem từ xa hằng ngày.
Quyết định này nên chốt trước khi mua phần mềm, vì nó thay đổi cả cấu hình máy lẫn hợp đồng đường truyền.
Ngộ nhận thứ ba: máy văn phòng hay điện thoại làm được vai trò trung tâm
Điện thoại hợp cho việc xem số liệu và nhận cảnh báo, nhưng không hợp làm nơi ra quyết định điều khiển. Máy tính để bàn cũng vậy: nguồn cố định, quạt hút bụi xưởng, không có công bố dải nhiệt làm việc.
Máy đảm nhiệm vai trò trung tâm nên chọn trong nhóm máy công nghiệp. UNO-2484G dùng bộ xử lý Intel Core i3, i5 hoặc i7 với bốn cổng Gigabit, bốn cổng nối tiếp cấu hình được kiểu RS-232, RS-422 hay RS-485, thiết kế không quạt và có vi mạch bảo mật phần cứng riêng. Bản gọn hơn cho tủ chật là ARK-1550, có khay ổ tháo nhanh và khe mở rộng cho mô-đun mạng không dây.
Ngộ nhận thứ tư: phải thay hệ điều khiển đang chạy
Đây là điều làm nhiều nhà máy trì hoãn lâu nhất. Trên thực tế, hệ điều khiển giữ nguyên và phần thu thập được lắp thêm bên cạnh.
| Hiện trạng trong tủ | Cách xử lý | Thiết bị dùng |
|---|---|---|
| Tiếp điểm báo chạy, dừng, lỗi | Đấu song song vào module đọc trạng thái | ADAM-6060 với sáu đầu vào số và sáu ngõ ra rơ le |
| Đồng hồ đo dùng cổng RS-485 | Ghép mạng Modbus RTU với Modbus TCP | EKI-1221 làm cổng nối hai mạng |
| Điểm đo lẻ, khó kéo dây | Dùng bộ thu thập không dây cho giai đoạn khảo sát | WISE-4012E với hai kênh vào 0–10 V, hai kênh vào số, hai ngõ rơ le |
| Trạm cần vừa điều khiển vừa gom dữ liệu | Dùng bộ điều khiển có khe mở rộng tín hiệu | APAX-5580 với hai đầu vào nguồn và hỗ trợ nguồn dự phòng |
Ngộ nhận thứ năm: chuẩn kết nối chưa xong nên cứ chờ
Trong phạm vi một nhà máy, phần lớn bài toán chỉ cần Modbus TCP cùng một giao diện nền web. Đó là những thứ đã có trên thiết bị bán sẵn nhiều năm nay, không phải công nghệ đang thử nghiệm.
Phần mềm giám sát WebAccess dựng giao diện chạy trên trình duyệt nên trạm xem không phải cài phần mềm riêng. Kiến trúc và cách phân quyền của phần mềm này có ở bài WebAccess cho HMI và SCADA. Chờ một chuẩn chung tuyệt đối thường đồng nghĩa với việc mất thêm vài năm số liệu.
Ngộ nhận thứ sáu: bảo mật để sau cũng kịp
Ba việc phải quyết ngay lúc vẽ sơ đồ, vì sửa về sau tốn công gấp nhiều lần: mạng thiết bị tách khỏi mạng văn phòng, tài khoản quản trị đổi khỏi giá trị mặc định, phiên bản phần mềm trên từng máy có người theo dõi.
Phần tách mạng làm bằng switch công nghiệp riêng, ví dụ EKI-7710G-2C với tám cổng Gigabit, hai cổng kết hợp cáp đồng hoặc quang và hai đầu vào nguồn. Cách phân vùng chi tiết theo từng lớp có ở bài bảo mật mạng IoT.
Ví dụ một trạm bơm nước sạch ngoài khu dân cư
Trạm có bốn tổ máy bơm, một tủ điều khiển cũ và một đồng hồ đo lưu lượng dùng cổng nối tiếp. Yêu cầu ban đầu chỉ gồm hai câu hỏi: bơm nào đang chạy và lưu lượng trong ca là bao nhiêu.
- Bốn tiếp điểm báo chạy đấu song song vào một module đọc trạng thái, không động vào mạch điều khiển.
- Đồng hồ lưu lượng nối qua cổng ghép Modbus, dữ liệu về cùng một mạng với module trạng thái.
- Một máy không quạt trong tủ gom số liệu, lưu tại chỗ và tính sản lượng theo ca.
- Người trực mở trình duyệt trong mạng nội bộ để xem, không cần đưa dữ liệu ra ngoài.
Toàn bộ phần lắp đặt gói trong một ngày dừng máy ngắn. Khi trạm thứ hai làm tiếp, chỉ lặp lại hai bước đầu vì phần gom dữ liệu đã có sẵn.
Chọn thiết bị IoT Advantech theo hiện trạng nhà máy
Danh mục thiết bị chia theo vai trò: module thu thập và cổng ghép ở nhóm tự động hóa, máy gom dữ liệu ở nhóm máy tính không quạt, trạm vận hành ở nhóm máy tính màn hình cảm ứng. Bối cảnh chọn máy theo môi trường lắp đặt có ở trang máy tính công nghiệp Advantech trên IPC247.
Khi đã đếm được số điểm tín hiệu và biết điều kiện tủ, lọc model bằng công cụ chọn máy theo yêu cầu, gửi kèm số thiết bị cần đọc, loại tín hiệu và khoảng cách từ tủ tới phòng máy.
Câu hỏi thường gặp về thiết bị IoT Advantech
Gắn nhiều cảm biến hơn có cho dữ liệu tốt hơn không?
Không hẳn. Số điểm đo chỉ có ích khi mỗi điểm gắn với một câu hỏi vận hành cụ thể và có nơi xử lý tại chỗ. Thêm điểm đo mà không thêm chỗ lọc và quy đổi chỉ làm tăng lưu lượng mạng và dung lượng lưu trữ.
Dự án IoT có bắt buộc dùng dịch vụ đám mây không?
Không. Rất nhiều hệ thống dừng dữ liệu ở máy biên trong tủ điện hoặc máy chủ đặt tại nhà máy. Đám mây chỉ cần khi phải gom số liệu nhiều địa điểm hoặc phải xem từ xa thường xuyên qua đường truyền công cộng.
Máy tính văn phòng có thay được máy tính công nghiệp trong tủ điện không?
Không nên. Máy văn phòng dùng nguồn cố định, có quạt hút bụi và không có khai báo dải nhiệt làm việc. Máy tính công nghiệp như UNO hay ARK nhận dải nguồn rộng, thiết kế không quạt và có công bố dải nhiệt trong tài liệu hãng.
Muốn làm IoT có phải thay bộ điều khiển đang chạy không?
Không. Tín hiệu trong tủ được đấu song song vào module thu thập, thiết bị dùng cổng nối tiếp đi qua bộ chuyển đổi sang Ethernet. Phần điều khiển giữ nguyên nên dây chuyền không phải dừng lâu.
Bảo mật có thể để giai đoạn sau mới làm không?
Không nên. Phân vùng mạng, quản lý tài khoản và quản lý phiên bản phần mềm phải quyết ngay khi thiết kế, vì sửa về sau đồng nghĩa với đi lại toàn bộ đường mạng đã kéo và cấu hình lại từng thiết bị.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
