Máy CNC gia công được đủ loại vật liệu từ gỗ, đá tới kim loại, và có mặt trong hầu hết dây chuyền cơ khí lẫn xưởng đồ gỗ. Phần ít được nói tới là lớp máy tính đứng cạnh chúng: truyền chương trình gia công, thu số liệu vận hành và hiển thị công việc tại chỗ. Bài viết nêu các đường lấy số liệu từ máy, chỉ số nên đo và máy tính Advantech cho máy CNC ở từng vị trí trong xưởng.
Ba việc lớp máy tính phải làm trong xưởng CNC
Truyền chương trình gia công. Chương trình được lập trên máy tính kỹ thuật rồi phải xuống tới bộ điều khiển của từng máy. Khi số máy còn ít, thẻ nhớ là đủ. Khi xưởng có hơn mười máy và chương trình hay sửa, cách này sinh ra nhiều bản khác nhau trên các máy khác nhau và không ai chắc bản nào mới nhất.
Thu số liệu vận hành. Máy chạy bao nhiêu giờ trong ca, dừng bao nhiêu lần, dừng vì lý do gì, ra được bao nhiêu chi tiết. Đây là phần đổi được thành quyết định: xếp lại đơn hàng, chỉnh lịch bảo trì hay bổ sung dụng cụ.
Hiển thị công việc tại máy. Thợ đứng máy cần biết đang chạy đơn nào, bản vẽ phiên bản nào, đã ra bao nhiêu chi tiết trên tổng số. Một màn hình đặt tại máy thay được tập bản vẽ giấy và tấm bảng ghi tay treo trên tường.
Các đường lấy số liệu từ máy CNC
| Đường lấy | Điều kiện áp dụng | Số liệu thu được |
|---|---|---|
| Cổng mạng của bộ điều khiển | Máy đời mới, bộ điều khiển có giao diện dữ liệu do hãng cung cấp | Đầy đủ nhất: trạng thái, chương trình đang chạy, tải trục chính, mã báo lỗi |
| Cổng nối tiếp truyền chương trình | Máy có cổng RS-232 dùng cho việc nạp chương trình | Truyền chương trình hai chiều, một số dòng máy trả về trạng thái cơ bản |
| Đèn tháp báo trạng thái | Mọi máy, kể cả máy rất cũ | Đang chạy, đang dừng, đang báo lỗi |
| Đồng hồ đo điện của máy | Máy có tủ điện riêng, gắn thêm được đồng hồ | Phân biệt chạy dao với chạy không tải, ước lượng tải gia công |
| Cảm biến đếm gắn ngoài | Vị trí gá đặt cho phép đếm chu kỳ hoặc đếm chi tiết ra | Số chi tiết theo ca, nhịp trung bình mỗi chi tiết |
Trong thực tế một xưởng thường trộn cả năm đường vì máy mua theo nhiều đợt. Nguyên tắc là bắt đầu từ đường rẻ nhất phủ được toàn bộ máy, tức là đèn tháp, rồi mới bổ sung các đường sâu hơn cho những máy có giá trị đầu ra lớn.
Chỉ số nên đo trên mỗi máy
| Chỉ số | Cách lấy | Dùng vào việc gì |
|---|---|---|
| Thời gian chạy dao trong ca | Tín hiệu máy đang gia công hoặc dòng điện trục chính | So sánh giữa các máy và giữa các ca, tìm máy đang thiếu tải |
| Thời gian dừng chia theo lý do | Tín hiệu dừng cộng thao tác chọn lý do trên màn hình tại máy | Tách phần dừng do chờ phôi, chờ dao, chờ người và do sự cố |
| Số chi tiết theo ca | Bộ đếm chu kỳ hoặc số liệu từ bộ điều khiển | Đối chiếu với kế hoạch, tính nhịp thực tế mỗi chi tiết |
| Số lần và thời lượng báo lỗi | Mã lỗi từ bộ điều khiển hoặc tín hiệu đèn đỏ | Xếp thứ tự lỗi hay lặp lại để xử lý gốc |
| Giờ chạy tích lũy của trục chính | Cộng dồn thời gian chạy tại module đếm | Lập lịch bảo trì theo giờ chạy thật thay vì theo tháng |
Một lưu ý khi bắt đầu: chỉ nên chọn ba chỉ số cho giai đoạn đầu và bảo đảm chúng đúng. Bảng số liệu đầy đủ nhưng sai một cột sẽ bị bộ phận sản xuất bỏ qua toàn bộ, khó lấy lại niềm tin về sau. Cách chuyển dần từ giấy sang số liệu tự động được nêu ở bài máy tính công nghiệp cho nhà máy kỹ thuật số, còn thứ tự đầu tư theo mức tự động hóa nằm ở bài năm mức tự động hóa trong một xưởng.
Thiết bị Advantech đặt cạnh máy gia công
| Vị trí | Model | Thông số theo tài liệu hãng | Lý do chọn |
|---|---|---|---|
| Trạm thao tác tại máy | PPC-3181SW | Màn hình cảm ứng 18,5 inch định dạng rộng cấp công nghiệp, đèn nền tuổi thọ 50 nghìn giờ, vi xử lý Intel Core i5-6300U thế hệ thứ 6, thân không quạt, mặt cảm ứng phẳng | Màn hình rộng đủ chỗ cho bản vẽ và bảng tiến độ trên cùng một trang |
| Máy truyền chương trình cho cụm máy | ARK-1550 | Vi xử lý Intel Celeron 2980U 1,6 GHz hoặc Core i5-4300U 1,9 GHz dạng SoC, một khay ổ SATA 2,5 inch tháo nóng và khe mSATA, ba màn hình độc lập qua VGA, HDMI và LVDS, 2 cổng Gigabit, một khe mini PCIe kích thước đầy đủ và một khe nửa kích thước, giắc nguồn có khóa, bộ ngàm VESA hoặc thanh DIN tùy chọn | Khay ổ tháo nóng thuận cho việc sao lưu thư viện chương trình gia công |
| Đọc đèn tháp và tín hiệu tủ máy | ADAM-4055 | 8 kênh vào số và 8 kênh ra số, mức vào 10 đến 50 VDC, ngõ ra hở cực thu tới 40 VDC, chống quá áp 70 VDC, cách ly quang 2.500 VDC, giao tiếp RS-485 với lệnh ASCII và Modbus RTU, nhiệt độ làm việc âm 10 đến 70 độ C | Đọc được cả ba màu đèn tháp trên nhiều máy bằng một module |
| Màn hình treo tại đầu chuyền | FPM-3151G | Màn hình 15 inch XGA đèn nền LED, viền nhôm phủ anod và mặt sau thép không gỉ, cảm ứng điện trở 5 dây, mặt kính cường lực chống chói, mặt trước đạt IP65, nhận tín hiệu VGA và DVI, hai đầu vào nguồn, gá tấm, ngàm VESA, treo tường hoặc chân đế | Mặt trước IP65 và kính cường lực chịu được môi trường xưởng cơ khí |
| Máy gom số liệu của xưởng | UNO-2473G | Vi xử lý Intel Atom thế hệ 4 tới 1,91 GHz với 4 GB DDR3L, 4 cổng Gigabit, 4 cổng USB, 2 cổng RS-232 và 2 cổng RS-422/485, VGA và HDMI, thân không quạt, gộp cổng mạng dự phòng, mạch RS-485 có bảo vệ lỗi với dải điện áp chung mở rộng, mở rộng vào ra cách ly bằng mô-đun iDoor | Bốn cổng mạng tách được mạng máy gia công khỏi mạng văn phòng |
Ví dụ một xưởng cơ khí mười hai máy
Xưởng có mười hai máy mua theo bốn đợt, trong đó ba máy đời mới có cổng mạng, số còn lại chỉ có cổng nối tiếp hoặc không có gì. Bảng theo dõi trước đó là một tấm bảng trắng ghi tay cuối mỗi ca.
Cách làm gọn: gắn module đọc đèn tháp cho cả mười hai máy để có ngay chỉ số thời gian chạy và thời gian dừng đồng nhất; đặt một màn hình cảm ứng dùng chung cho mỗi cụm bốn máy để thợ chọn lý do dừng bằng vài nút bấm; đọc sâu số liệu từ ba máy mới qua cổng mạng. Sau một tháng, xưởng có số giờ dừng chia theo lý do cho toàn bộ máy, đủ để thấy phần lớn giờ mất đi nằm ở khâu chờ dao chứ không nằm ở sự cố máy như phỏng đoán ban đầu.
Chọn thiết bị cho xưởng CNC
Bốn thông tin cần chuẩn bị: danh sách máy kèm đời máy và loại bộ điều khiển, số máy có cổng mạng và số máy chỉ đọc được qua đèn tháp, vị trí đặt màn hình thao tác trong xưởng, và cách đi mạng hiện có giữa khu gia công với khu văn phòng.
Màn hình thao tác chọn ở danh mục máy tính màn hình cảm ứng, máy gom số liệu chọn trong nhóm máy tính không quạt. Trang sản phẩm hai mã dùng nhiều trong xưởng cơ khí là PPC-3181SW và UNO-2473G.
Phần kiến thức nền về cách chọn cấu hình theo môi trường lắp đặt có tại bài cấu hình máy tính công nghiệp trên IPC247. Khi cần lọc model theo kích thước màn hình và cấp bảo vệ mặt trước, dùng công cụ chọn máy theo yêu cầu lắp đặt.
Câu hỏi thường gặp về máy tính cho máy CNC
Máy CNC đời cũ không có cổng mạng thì lấy số liệu bằng cách nào?
Có ba đường. Đọc tín hiệu đèn tháp qua module vào ra để biết máy đang chạy, đang dừng hay đang báo lỗi. Đọc đồng hồ đo điện của máy để suy ra trạng thái chạy dao và chạy không tải. Gắn cảm biến đếm chu kỳ tại vị trí phù hợp để đếm chi tiết. Ba đường này không cần can thiệp vào bộ điều khiển của máy.
Truyền chương trình gia công bằng USB có vấn đề gì?
Vấn đề không nằm ở kỹ thuật mà ở quản lý phiên bản. Khi mỗi máy giữ một bản chương trình trên thẻ nhớ riêng, việc sửa nguội một chi tiết sẽ không đồng bộ giữa các máy và không ai biết bản nào là bản mới nhất. Đặt chương trình trên một máy tính trong xưởng và truyền xuống theo yêu cầu giúp giữ một bản gốc duy nhất.
Máy tính đặt cạnh máy CNC cần đáp ứng điều kiện gì?
Ba điều kiện: thân không quạt vì xưởng có bụi kim loại và sương dầu, gá cố định bằng ngàm thay vì đặt rời do máy gia công rung, và mặt trước kín để lau chùi được. Bàn phím và chuột nên bỏ, thay bằng màn hình cảm ứng vì thợ thường đeo găng tay dính dầu.
Chỉ số nào đáng đo đầu tiên khi mới bắt đầu?
Thời gian máy dừng chia theo lý do. Chỉ số này cho biết dừng vì chờ phôi, chờ dao, chờ người hay vì sự cố, từ đó thấy ngay chỗ nào đang mất giờ máy nhiều nhất. Các chỉ số về tải trục chính và tuổi thọ dao đáng đo ở giai đoạn sau, khi phần thời gian dừng đã được xử lý.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
