Ứng dụng của máy tính công nghiệp trong tự động hóa nhà máy

Tự động hóa công nghiệp có thể hiểu là việc sử dụng các hệ thống công nghệ và điều khiển (Máy tính công nghiệp ( IPC), PLC, PAC…) để tự động hóa các quy trình công nghiệp nhằm mục đích cải thiện chất lượng và sản lượng mà không cần sự can thiệp đáng kể của con người.

Các hệ thống điều khiển tích hợp được sử dụng để ra lệnh vận hành tự động các thiết bị khác nhau. Ví dụ, trong các nhà máy ô tô lớn, các cánh tay robot tự động thực hiện nhanh chóng các nhiệm vụ sản xuất lặp đi lặp lại dọc theo dây chuyền sản xuất với độ chính xác cao hơn mà lao động thủ công của con người có thể tạo ra trong cùng một khoảng thời gian.

Vậy sử dụng thiết bị nào để điều khiển hệ thống tự động hóa này? Máy tính công nghiệp có vai trò trung tâm trong hệ thống điều khiển tự động hóa công nghiệp. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết hơn về ứng dụng của IPC trong hệ thống Automation Factory nhé.

Máy tính công nghiệp với PLC / PAC

Tùy theo nhu cầu và ứng dụng cụ thể, IPC có đủ các hình dạng và kích cỡ khác nhau và sở hữu những lợi thế về môi trường hoạt động và độ bền của chúng. Từ một Panel PC cho đến một máy tính không quạt cấp công nghiệp toàn diện, tích hợp CPU Intel, đồ họa HD và I / O phong phú, IPC đang định hình tương lai của tự động hóa công nghiệp. Bộ điều khiển logic lập trình (PLC) và bộ điều khiển tự động hóa lập trình (PAC) hiện đang dần nhường chỗ cho các PC công nghiệp do tính linh hoạt, chức năng, hiệu suất và chi phí sau này. PLC về cơ bản là một loại vi điều khiển được sử dụng để điều khiển máy. Chúng bao gồm các bộ nhớ, bộ xử lý và các chức năng đầu vào / đầu ra (i / o) và có thể thực hiện các chức năng được lập trình sẵn như toán học, đếm, giao tiếp, quản lý cảm biến và kích hoạt bộ truyền động. PAC thường là các PLC tiên tiến hơn bao gồm các bộ xử lý điện toán chung và sử dụng truyền thông ethernet.

PC công nghiệp được triển khai trong vô số các kịch bản hoạt động bao gồm các khu sản xuất trong các nhà máy, được nhúng trong kiến trúc an ninh và giám sát và các thiết lập công nghệ khác liên quan đến quá trình và tự động hóa máy.

So với các máy tính cấp thương mại thông thường, IPC có khả năng chịu đựng môi trường khắc nghiệt hơn, làm cho chúng trở thành một giải pháp phổ biến cho sản xuất, năng lượng, giao thông, nông nghiệp và các ngành công nghiệp tương tự môi trường khác. Những máy tính công nghiệp bền bỉ này cũng có thể cung cấp sự linh hoạt hơn so với PLC và PAC do khả năng chạy các ứng dụng giao diện người-máy (HMI). Việc sử dụng lõi thời gian thực cải thiện các mô hình tự động hóa hơn bằng cách cho phép tự động hóa tách biệt với môi trường hệ điều hành (HĐH).

Ứng dụng IPC công nghiệp trong tự động hóa công nghiệp

IPC có các ứng dụng và ứng dụng vượt xa tự động hóa công nghiệp, tuy nhiên, trong bài viết này, chúng tôi sẽ chỉ gói gọn các ứng dụng nằm trong ranh giới tự động hóa công nghiệp.

Trong Chế tạo

Máy tính công nghiệp bền chắc cung cấp nền tảng phần cứng tốt cho sản xuất quy mô lớn vượt quá giới hạn lao động trung bình của con người. Máy tự động hóa đã làm cho sản xuất hàng loạt quy mô lớn giống như những gì internet đã làm cho truyền thông. Các hệ thống PC công nghiệp hiện đang được nhiều nhà sản xuất tin tưởng, không chỉ nhờ vào thị giác máy và hướng dẫn robot, mà còn có khả năng thu thập dữ liệu quý giá từ máy móc và thiết bị để tiến hành bảo trì phòng ngừa.

Kiểm tra bao bì và kiểm soát chất lượng

Một ứng dụng lớn trong sản xuất là kiểm soát tầm nhìn để đảm bảo chất lượng sản phẩm được sản xuất ở tốc độ cao và độ chính xác hơn con người có thể làm. Tự động hóa giúp cho các nhà máy sản xuất đóng gói thực phẩm đảm bảo chất lượng sản phẩm của họ dựa trên các tham số tỷ lệ, hình dạng, bề mặt, kích thước… nhờ vào hệ thống kiểm tra tầm nhìn. Các máy tính trong hệ thống này tích hợp CPU đa lõi mạnh mẽ có thể xử lý tính toán của một chiều Z bổ sung với tốc độ cực nhanh, cung cấp dữ liệu đa chiều sâu hơn về đối tượng giúp đảm bảo chất lượng 100%. Điều này đã đưa kiểm soát chất lượng lên cấp độ cao hơn, quyết định sự thành công hay thất bại của hệ thống sản xuất.

Quản lý tài sản

Sản xuất không phải là ngành công nghiệp duy nhất phụ thuộc nhiều vào PC công nghiệp. Các lĩnh vực bán lẻ và chăm sóc sức khỏe cũng đã triển khai phần cứng PC công nghiệp vào hoạt động hàng ngày của họ do khả năng theo dõi và giám sát tài sản và quy trình cho sự không nhất quán và bất thường. Điều này có thể được thực hiện ở tại chỗ và từ xa và cung cấp cho các nhà khai thác hệ thống cách theo dõi tài sản hoặc quy trình chính xác và hiệu quả hơn nhiều so với  hoạt động của con người.

Mô phỏng và điều khiển

Các nền tảng IPC sử dụng bộ xử lý mạnh mẽ để mô phỏng và tạo các kịch bản mô phỏng trong thế giới thực. Điều này cho phép người vận hành nâng cao hiểu biết để phân tích rủi ro, dự đoán các khả năng và hệ thống thử nghiệm tiếp theo trong bất kỳ khuôn khổ nào. Các loại thử nghiệm và phân tích này cho phép nhà quản lý tăng cường và phát triển cơ sở hạ tầng hiện có dựa trên những hiểu biết thu thập được từ mô phỏng và dự đoán. Với nhiều thành công xung quanh trí tuệ nhân tạo và học máy, có thể thấy các công nghệ này được kết hợp với nhau để tạo ra các mô phỏng tiên tiến hơn trong tương lại gần.

Thu thập dữ liệu từ xa

Trong thời đại tự động hóa và IoT, dữ liệu là một trong những hàng hóa có giá trị nhất. Trong hệ thống thu thập dữ liệu từ xa, các cảm biến IoT gửi và nhận dữ liệu về việc sử dụng máy móc, công cụ, phần cứng và các thiết bị được kết nối từ xa, cho phép các nhà khai thác triển khai chúng để nhận dữ liệu hành động về quy trình vận hành, khả năng chịu đựng của thiết bị và hiệu suất tổng thể. Dữ liệu này cho phép các hệ thống điều khiển biết khi nào điều chỉnh công suất cho thiết bị, kích hoạt bộ truyền động, điều chỉnh nhiệt độ hoặc điều khiển áp suất và các chức năng vận hành khác một cách cực kỳ chính xác.

Tự động hóa dựa trên IoT và IPC

Các ứng dụng được đề cập ở trên là một vài trong số những cách mà PC công nghiệp đang được sử dụng để tăng cường và cải thiện các công nghệ tự động hóa công nghiệp hiện có. Từ PLC đến PAC và bây giờ là PC công nghiệp, nếu chi phí tính toán và công nghệ truyền thông tiếp tục giảm với tốc độ như những cải tiến mới đang đến, chúng tôi chắc chắn đang xem xét toàn bộ tiềm năng của IoT nhận ra trong các khung thời gian dự báo dẫn đến hiệu quả chưa từng có trong sản xuất và sự hài lòng của người tiêu dùng cao hơn.

PC là trung tâm của các cuộc cách mạng internet dựa trên các tiêu chuẩn mở, đặc biệt là mạng Internet công nghiệp, những thứ sẽ trở thành bộ não kiểm soát cơ sở hạ tầng mà cộng đồng và nền kinh tế sẽ dựa vào trong cuộc sống hàng ngày. Các hệ thống và công cụ công nghệ vận hành cũ sẽ cần được bảo vệ bằng các máy tính thông minh hơn cho đến khi chúng được thay thế bằng công nghệ bảo mật tiên tiến. Các cổng giao tiếp IoT sẽ không chỉ đòi hỏi sự chắc chắn vượt trội trong các thành phần và cấu trúc của chúng mà còn bảo mật không gian mạng mạnh mẽ được nhúng vào phần mềm quản lý giao tiếp giữa chúng.