Trong một nhà máy, tự động hóa Advantech không phải là một sản phẩm mà là một tập thiết bị xếp theo lớp: lớp đọc tín hiệu, lớp điều khiển, lớp vận hành và lớp giám sát. Bài viết mô tả từng lớp, đối chiếu với dòng máy cụ thể và nêu trình tự triển khai thường dùng cho chuyền đang chạy.
Bốn lớp của một hệ thống tự động hóa
Hệ thống tự động hóa hiện đại gồm cơ cấu chấp hành, bộ điều khiển, thiết bị đo và phần mềm giám sát. Bảng dưới ghi nhiệm vụ của từng lớp và câu hỏi cần trả lời khi thiết kế.
| Lớp | Nhiệm vụ | Câu hỏi khi thiết kế |
|---|---|---|
| Cảm biến và cơ cấu chấp hành | Đo và tác động: cảm biến quang, cảm biến nhiệt, van, xy lanh, động cơ | Cần đo bao nhiêu điểm, tín hiệu là số hay analog |
| Thu tín hiệu và điều khiển | Đọc tín hiệu, chạy logic điều khiển, xuất lệnh | Logic đơn giản hay có tính toán, có cần lưu dữ liệu tại chỗ |
| Vận hành tại chỗ | Màn hình cho công nhân đứng máy nhập lệnh và xem trạng thái | Kích thước màn, thao tác có đeo găng không |
| Giám sát và báo cáo | Gom số liệu nhiều trạm, dựng biểu đồ, xuất báo cáo ca | Bao nhiêu người xem cùng lúc, dữ liệu lưu bao lâu |
Sai lầm hay gặp là đầu tư lớp trên cùng trước. Doanh nghiệp mua phần mềm báo cáo nhưng chuyền chưa có điểm đo nào, cuối cùng số liệu vẫn phải nhập tay như trước.
Thiết bị Advantech tương ứng với từng lớp
Bảng sau đối chiếu bốn lớp với dòng thiết bị Advantech và thông số lấy từ tài liệu của từng model.
| Lớp | Dòng thiết bị | Thông số đáng chú ý |
|---|---|---|
| Thu tín hiệu | ADAM-4000, ADAM-6000 | ADAM-6017 có 8 kênh vào analog và 2 kênh ra số; ADAM-6060 có 6 kênh vào số và 6 relay, hỗ trợ Modbus TCP, nguồn 10 đến 30 VDC |
| Điều khiển và tính toán | APAX-5580, ARK, UNO | APAX-5580 dùng Core i7, i3 hoặc Celeron, hai đầu vào nguồn và hỗ trợ UPS, thiết kế không quạt |
| Vận hành tại chỗ | TPC, PPC | Panel PC không quạt, mặt trước đạt IP65 hoặc IP66, cảm ứng điện trở 5 dây bấm được khi đeo găng |
| Mạng truyền dữ liệu | EKI | EKI-5525M hỗ trợ Modbus/TCP và SNMP, nguồn vào 8,4 đến 52,8 VDC, có relay báo lỗi nguồn |
| Giám sát và báo cáo | WebAccess | Giao diện SCADA nền HTML5 chạy trên trình duyệt, tích hợp xuất báo cáo Excel |
Điểm mạnh của cách ghép này là mọi lớp dùng chung giao thức Modbus TCP trên nền Ethernet, nên việc thêm một trạm mới không phải sửa cấu hình toàn hệ thống.
Bốn kết quả đo được sau khi tự động hóa
- Thời gian chạy máy tăng. Máy chạy liên tục nhiều ca, không phụ thuộc nhịp nghỉ của người vận hành. Số giờ chạy thực tế đo được ngay từ module vào ra nên có thể so trước và sau.
- Tỷ lệ phế phẩm giảm. Thông số công đoạn được cài cố định thay vì chỉnh tay theo từng ca, sai lệch giữa các ca giảm rõ.
- Chi phí nhân công chuyển dịch. Người vận hành chuyển từ thao tác lặp sang giám sát và xử lý sự cố, đồng thời bớt các công đoạn nguy hiểm phải làm tay.
- Đổi mẫu nhanh hơn. Chuyển sang mã hàng khác chỉ cần nạp bộ thông số đã lưu, không phải đào tạo lại thao tác cho từng người.
Bốn kết quả trên chỉ đo được nếu có số liệu trước khi cải tiến. Vì vậy bước đo luôn đi trước bước đầu tư.
Ví dụ triển khai trạm kiểm tra cuối chuyền
Một chuyền lắp ráp cần kiểm tra kích thước và ngoại quan sản phẩm ở công đoạn cuối. Cấu hình thường dùng gồm bốn phần.
Phần một, cảm biến quang phát hiện sản phẩm vào vị trí và camera chụp ảnh. Phần hai, một máy công nghiệp không quạt đặt trong tủ điện chạy phần mềm so ảnh và ra quyết định đạt hoặc không đạt. Phần ba, module vào ra số xuất lệnh cho xy lanh gạt sản phẩm lỗi ra khay riêng. Phần bốn, số liệu đạt và không đạt được ghi theo giờ, gửi về phần mềm giám sát để dựng biểu đồ ca.
Với chuyền chạy nhanh, cấu hình máy phải đủ mạnh để xử lý ảnh kịp nhịp. Với chuyền chậm hoặc chỉ kiểm tra tín hiệu đơn giản, một máy dùng Celeron là đủ. Nhóm máy phù hợp nằm trong danh mục máy tính không quạt; khi cần vừa điều khiển vừa tính toán trên cùng một thiết bị thì xét bộ điều khiển APAX-5580.
Chọn thiết bị tự động hóa Advantech
Trình tự thực tế cho một chuyền đang chạy gồm ba bước. Bước một, gắn module ADAM-6000 đấu song song với tín hiệu có sẵn trong tủ điện để đo mà không đụng tới chương trình điều khiển. Bước hai, đặt một máy công nghiệp gom số liệu và tính các chỉ số theo ca. Bước ba, dựng giao diện giám sát bằng WebAccess để các bộ phận cùng xem một nguồn số liệu.
Hai bài liên quan trên website: ứng dụng máy tính công nghiệp vào tự động hóa đi sâu vào phần máy tính, còn tự động hóa sản xuất nói về quy trình. Các bài cùng nhóm nằm ở chuyên mục tự động hóa công nghiệp.
Kiến thức nền về cấu hình và phân loại máy có tại chuyên mục máy tính công nghiệp Advantech trên IPC247. Để lọc nhanh model theo điều kiện lắp đặt, dùng công cụ chọn máy theo môi trường và số cổng.
Câu hỏi thường gặp về tự động hóa Advantech
Tự động hóa một chuyền cũ bắt đầu từ đâu?
Bắt đầu từ việc đo. Gắn module vào ra đọc tín hiệu chạy, dừng và báo lỗi từ tủ điện có sẵn, chạy vài tuần để biết chuyền dừng ở đâu và bao lâu. Có số liệu rồi mới quyết định đầu tư cơ cấu chấp hành.
Bộ điều khiển APAX-5580 khác PLC thường ở điểm nào?
APAX-5580 là máy tính công nghiệp chạy vi xử lý Core i, dùng cho bài toán vừa điều khiển vừa xử lý dữ liệu. Máy có hai đầu vào nguồn và hỗ trợ UPS, phù hợp khi phần điều khiển và phần quản lý nằm chung một thiết bị.
Có cần thay toàn bộ PLC khi số hóa chuyền không?
Không cần trong phần lớn trường hợp. Cách phổ biến là giữ nguyên PLC và cơ cấu chấp hành, gắn thêm module thu dữ liệu đấu song song với tín hiệu có sẵn, nhờ vậy chuyền vẫn chạy trong lúc lắp.
Vì sao không dùng máy tính để bàn làm trạm điều khiển?
Máy để bàn dùng quạt hút khí, kéo bụi và hơi dầu vào bo mạch, đồng thời cần nguồn xoay chiều riêng. Máy công nghiệp không quạt nhận nguồn một chiều trong tủ và không có đường cho bụi đi vào.
Phần mềm giám sát chạy trên máy nào?
WebAccess dựng giao diện trên nền web nên máy trạm chỉ cần trình duyệt. Phần máy chủ đặt tại nhà máy trên một máy công nghiệp cấu hình vừa, không nhất thiết phải thuê hạ tầng bên ngoài.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
