IoT công nghiệp Advantech trong tự động hóa không phải là một hệ điều khiển mới đặt cạnh hệ đang chạy. Đó là một lớp mỏng gắn thêm vào phía trên: đọc trạng thái bộ điều khiển, gom số liệu về một chỗ và mở đường xem máy từ xa. Bộ điều khiển vẫn chạy chương trình cũ, dây chuyền vẫn vận hành như trước.
Bài này bàn đúng lớp đó. Phần hạ tầng phải chuẩn bị trước khi bắt đầu trình bày ở bài chuẩn bị nhà máy cho IoT công nghiệp, còn ở đây là năm việc lớp giám sát làm được sau khi hạ tầng đã sẵn sàng.
Năm việc lớp giám sát từ xa làm được
| Việc | Dữ liệu cần lấy | Thiết bị đảm nhận |
|---|---|---|
| Xem trạng thái và nhật ký bộ điều khiển | Thanh ghi trạng thái, mã lỗi, bộ đếm chu kỳ | Máy tính cổng dữ liệu gắn ray DIN |
| Sửa và bổ sung màn hình vận hành | Danh mục điểm dữ liệu, biến hiển thị | Máy tính màn hình cảm ứng chạy phần mềm giám sát |
| Cảnh báo bảo trì theo số giờ chạy | Giờ chạy, số lần đóng cắt, dòng điện động cơ | Mô-đun thu thập tín hiệu qua mạng |
| Xem lại hoạt động của robot và trạm kiểm tra | Nhật ký chu trình, ảnh chụp lỗi | Máy tính biên có ổ lưu trữ và cổng mạng đủ băng thông |
| Gom nhiều địa điểm về một màn hình | Số liệu tổng hợp theo phút và sự kiện | Máy chủ biên hoặc dịch vụ tập trung |
Năm việc này khác nhau về khối lượng dữ liệu. Ba việc đầu chạy được trên đường truyền hẹp. Hai việc sau cần tính trước băng thông và nơi lưu số liệu.
Đọc trạng thái bộ điều khiển từ xa thay vì cử người tới nơi
Tình huống hay gặp nhất là một máy lẻ đặt ở xưởng khách hàng hoặc ở một trạm ngoài nhà máy. Máy dừng, người vận hành báo lỗi qua điện thoại, kỹ sư phải tới nơi mới biết bộ điều khiển đang báo gì. Một chuyến đi mất nửa ngày cho một lỗi có khi chỉ cần đặt lại tham số.
Khi có lớp giám sát, các thanh ghi trạng thái và mã lỗi được đọc theo chu kỳ và lưu lại tại chỗ. Kỹ sư mở màn hình theo dõi, thấy máy dừng ở bước nào, giá trị cảm biến trước lúc dừng là bao nhiêu. Phần lớn tình huống được phân loại ngay: lỗi cần người tới hiện trường hay lỗi xử lý được từ xa. Riêng việc phân loại đúng đã cắt được nhiều chuyến đi không cần thiết.
Điều kiện để làm được là bộ điều khiển có cổng truyền thông và danh mục địa chỉ thanh ghi. Với thiết bị cũ chỉ có tiếp điểm khô, cần thêm mô-đun thu thập tín hiệu như ADAM-6060 để đưa trạng thái đóng cắt lên mạng Ethernet.
Cập nhật màn hình vận hành mà không dừng dây chuyền
Màn hình vận hành thường bị thiếu ngay sau khi chạy thật: thiếu một nút chuyển chế độ, thiếu bộ đếm cho một bơm, thiếu bảng thống kê cuối ca. Trước đây mỗi lần bổ sung là một lần dừng máy để nạp lại chương trình.
Khi phần hiển thị chạy trên phần mềm giám sát nền web thay vì nằm trong chương trình điều khiển, việc thêm một biến hoặc một trang mới không đụng tới chương trình đang chạy. Người vận hành xem trang đó trên máy tính màn hình cảm ứng đặt tại chuyền, người quản lý xem cùng trang đó trên máy tính bàn hoặc điện thoại. Cách tách lớp này cũng gọn hơn khi cần đổi thiết bị hiển thị, vì phần logic không nằm trong màn hình.
Cảnh báo bảo trì dựa trên số giờ chạy thật
Lịch bảo trì theo tờ lịch luôn sai ở hai đầu: máy chạy ít vẫn bị bảo dưỡng đúng hạn, máy chạy ba ca vẫn phải chờ tới kỳ. Có số liệu giờ chạy và số lần đóng cắt thì lịch bảo trì bám theo mức độ sử dụng thật.
Cách làm gọn nhất là lấy bộ đếm sẵn có trong chương trình điều khiển, đưa lên bảng theo dõi và đặt ngưỡng. Khi bộ đếm chạm ngưỡng, hệ thống phát cảnh báo cho người phụ trách bảo trì. Bước sau mới tới việc đo thêm rung động, nhiệt độ vòng bi hay dòng điện động cơ để phát hiện xuống cấp sớm. Trình tự tín hiệu nào nên đo trước trình bày ở bài bảo trì chủ động với thiết bị Advantech.
Nhật ký robot và trạm kiểm tra để chỉnh chương trình
Robot gắp đặt và trạm kiểm tra bằng camera là hai chỗ mà số liệu vận hành có giá trị ngay. Mỗi chu trình có thời gian thực hiện, mỗi lần kiểm tra có kết quả đạt hoặc loại. Gom các con số này theo ca sẽ thấy chu trình nào chậm dần, khuôn nào cho tỷ lệ loại cao hơn phần còn lại.
Khác biệt của nhóm dữ liệu này là dung lượng. Ảnh chụp sản phẩm loại nặng hơn số liệu cảm biến nhiều lần, nên phải quyết định giữ bao nhiêu ngày và giữ ở đâu. Thông lệ hợp lý là giữ toàn bộ ảnh trong bảy ngày tại máy biên, sau đó chỉ giữ ảnh của các trường hợp bị loại. Cách chia lớp dữ liệu theo dung lượng nêu ở bài dữ liệu IoT công nghiệp.
Gom nhiều địa điểm về một trung tâm giám sát
Doanh nghiệp có nhiều xưởng, nhiều trạm bơm hoặc nhiều tòa nhà thường muốn một màn hình chung. Nguyên tắc là mỗi địa điểm có một máy tính cổng dữ liệu riêng, tự chạy được khi mất kết nối, và chỉ gửi lên trung tâm phần số liệu đã tổng hợp cùng các sự kiện vượt ngưỡng.
Cách này giữ ba điều: dây chuyền tại chỗ không phụ thuộc đường truyền, chi phí dữ liệu di động ở mức thấp, và trung tâm không bị ngập trong số liệu thô. Phần mềm quản lý thiết bị của hãng giúp theo dõi tình trạng của chính các máy cổng dữ liệu ở xa, nội dung trình bày ở bài phần mềm DeviceOn.
Ba việc phải làm trước khi mở đường truy cập từ xa
- Tách mạng điều khiển khỏi mạng văn phòng. Mạng dây chuyền đặt trên vùng riêng, đi qua thiết bị kiểm soát trước khi ra ngoài. Cách chia vùng và khoá cổng switch nêu ở bài bảo mật mạng IoT Advantech.
- Đặt một điểm vào duy nhất. Mọi phiên truy cập từ xa đi qua một máy trung gian có xác thực hai lớp, có hạn giờ và có nhật ký. Không mở cổng điều khiển thẳng ra Internet.
- Phân quyền theo việc. Người xem số liệu, người sửa cấu hình và người nạp chương trình là ba mức quyền khác nhau. Tài khoản của nhà thầu chỉ mở trong thời gian làm việc và đóng lại sau khi nghiệm thu.
Chọn thiết bị Advantech cho lớp giám sát từ xa
| Vai trò | Dòng máy | Đặc điểm dùng được ngay |
|---|---|---|
| Cổng dữ liệu trong tủ điện | UNO-2271G | Máy không quạt cỡ nhỏ, hai cổng mạng, khe mPCIe cho mô-đun mạng, gắn được ray DIN |
| Máy biên có ổ lưu trữ | ARK-1000 và ARK-2000 | Có khay ổ SATA, cổng nối tiếp RS-232/422/485, nguồn một chiều dải rộng |
| Thu thập tín hiệu qua mạng | ADAM-6000 | Mô-đun vào ra Ethernet, hỗ trợ Modbus TCP, cấu hình bằng trang web sẵn có |
| Truyền số liệu qua mạng di động | EKI-1321 | Bộ chuyển đổi nối tiếp sang mạng di động, hai khe SIM dự phòng, đệm dữ liệu trên thẻ nhớ |
| Đấu nối mạng trong tủ | EKI-2000 | Switch công nghiệp gắn ray DIN, nguồn dự phòng kép, dải nhiệt độ công nghiệp |
Thông số chi tiết của từng mã lấy theo tài liệu hãng và trang sản phẩm tương ứng. Nhóm máy không quạt cho vai trò cổng dữ liệu nằm ở danh mục máy tính không quạt cho IoT. Yêu cầu phần cứng riêng của vai trò này trình bày ở bài máy tính công nghiệp IoT Advantech. Danh mục máy tính công nghiệp của hãng trên site kiến thức nằm tại danh mục máy tính công nghiệp Advantech trên IPC247. Khi chưa chốt được cấu hình, dùng công cụ chọn máy theo yêu cầu.
Câu hỏi thường gặp về IoT công nghiệp Advantech trong tự động hóa
Gắn lớp IoT vào dây chuyền có phải thay bộ điều khiển không?
Không. Lớp IoT đọc dữ liệu từ bộ điều khiển đang chạy qua cổng truyền thông có sẵn, thường là Modbus RTU trên RS-485 hoặc Modbus TCP trên Ethernet. Chương trình điều khiển giữ nguyên. Việc thay bộ điều khiển chỉ đặt ra khi thiết bị cũ không có cổng truyền thông nào.
Máy nào đóng vai trò cổng dữ liệu ở tủ điện?
Máy tính không quạt cỡ nhỏ gắn ray DIN như dòng UNO-2000 hoặc ARK-1000 là lựa chọn thường gặp. Yêu cầu tối thiểu là có cổng nối tiếp, hai cổng mạng, nguồn dải rộng và khe mở rộng cho mô-đun mạng di động.
Truy cập từ xa vào dây chuyền có an toàn không?
An toàn khi đường truy cập đi qua một máy trung gian, có xác thực hai lớp và chỉ mở trong khoảng thời gian được duyệt. Không mở cổng điều khiển thẳng ra Internet. Mọi phiên truy cập phải ghi nhật ký để đối chiếu khi có sự cố.
Dữ liệu nên dừng ở máy tại chỗ hay đưa hết lên đám mây?
Dữ liệu tần suất cao dùng để điều khiển nên dừng ở máy tại chỗ. Chỉ đưa lên đám mây phần số liệu tổng hợp theo phút hoặc theo ca và các sự kiện cảnh báo. Cách chia này giảm chi phí đường truyền và giữ dây chuyền chạy được khi mất kết nối.
Cần bao lâu để chạy thử một cụm giám sát đầu tiên?
Với một cụm ba đến năm máy đã có sẵn cổng truyền thông, phần đấu nối và cấu hình thường gọn trong vài ngày. Phần lâu hơn là thống nhất danh mục điểm dữ liệu và ngưỡng cảnh báo với người vận hành, thường mất vài tuần chạy song song trước khi tin vào số liệu.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
