Xây dựng hệ thống giám sát dây chuyền sản xuất với giải pháp IoT Wireless I/O Module và máy tính công nghiệp Advantech
Bài toán thực tế
Trong quá khứ, các nhà máy sử dụng nhân sự để quản lý các trang thiết bị sản xuất. Bất kỳ sự hỏng hóc nhỏ nào đều cần phải lập lịch để kỹ thuật viên đến kiếm tra, sau khi tìm ra được nguyên nhân thì mới họp bàn để lên phương án bảo trì và sửa chữa. Thêm nữa, việc không có các bản ghi thông tin trạng thái thiết bị khiến cho các nhà quản lý khó có thể theo dõi một cách tổng quan trạng thái dây chuyền sản xuất của mình, dẫn đến khó khăn trong khâu quản lý nguyên vật liệu, máy móc, con người…
Giải pháp
Để giải quyết bài toán này, các kỹ sư Advantech đã tận dụng lợi thế của công nghệ thu thập dữ liệu có kết nối mạng để thiết kế ra các sản phẩm tích hợp vào hệ thống giám sát sản xuất thế hệ cũ. Bằng cách hiển thị thông tin trạng thái hoạt động của máy móc qua cột ba đèn báo, nhà vận hành có thể tùy chỉnh thời lượng và hiệu năng hoạt động của từng máy. Ngoài ra, với chức năng đếm và hẹn giờ nhờ các cảm biến, các thông tin trạng thái trang thiết bị sẽ được thu thập và sau đó được phân tích để đưa ra phương án tăng cường hiệu năng hoạt động của cả hệ thống sản xuất.
Thêm nữa, để quá trình theo dõi trạng thái của trang thiết bị được thông suốt, dữ liệu cần phải được gửi đến trung tâm quản lý ngay lập tức. Ngoài ra, vì môi trường nhà xưởng thường là rất phức tạp với nhiều loại dây cáp và giao thức chồng chéo nhau, nên rất khó để triển khai mạng lưới truyền thông tin có dây. Giải pháp được đưa ra ở đây là tích hợp thêm vào nhà xưởng các thiết bị không dây nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt để truyền dữ liệu giám sát sản xuất đến trung tâm điều hành.
Vì cứ 3s đến 5s thông tin về tiến độ thực hiện work in process (WIP) lại được truyền đi từ các trạm làm việc, bộ thu thập dữ liệu không dây phải có tốc độ truyền tải tín hiệu cao, trung bình 0.1s. Về phần mềm, thường các nhà quản lý không muốn phải đầu tư tự phát triển phần mềm mà muốn mua một phần mềm ứng dụng phục vụ cho việc quản lý từ xa và phải đảm bảo việc tích hợp với phần mềm quản lý nhà xưởng hiện có.
Mô tả hệ thống
Advantech đưa ra giải pháp giám sát dây chuyền sản xuất với một kiến trúc phần cứng đơn giản bằng việc kết hợp WISE-4050 là một IoT Wireless I/O Module với máy tính công nghiệp và phần mềm HMI/SCADA WebAccess. Ở tại phân xưởng, bộ remote I/O với nhiều kênh digital input/output WISE-4050 sẽ được kết nối tới đèn báo ba trạng thái và các cảm biến đo, đếm thời gian. Dữ liệu từ các cảm biến sẽ được tải lên hệ thống quản lý thông qua các kết nối không dây. Tại trung tâm điều hành, WebAccess sẽ ngay lập tức hiển thị thông tin sản xuất một cách linh hoạt. Từ đó, kỹ sư hệ thống có thể theo dõi trạng thái làm việc của từng trang thiết bị sản xuất từ xa mà không phải đến tận nơi để kiểm tra lỗi vận hành. Cùng lúc đó, các dữ liệu trạng thái máy móc thu thập được sẽ được tổng hợp lại và được lập thành các báo cáo một cách thường xuyên, giúp các nhà quản lý trong việc phê duyệt quyết định nâng cấp, bảo trì, bảo dưỡng.
Dòng sản phẩm WISE-4050 là bộ module không dây với tính năng tạo data log có đính kèm nhãn RTC thời gian thực, có khả năng xử lý hơn 10000 mẫu dữ liệu. Bộ nhớ flash có thể tạm thời lưu trữ dữ liệu mỗi khi có lỗi kết nối mạng và sau đó thiết bị sẽ tự động khôi phục việc tải lên dữ liệu thu thập được. Chức năng bộ đếm ghi lại số WIPs và cho phép kỹ thuật viên tính thời gian chênh lệch thông qua phần mềm, thêm nữa để đánh giá hiệu quả sản xuất, các giao thức hỗ trợ bao gồm Modbus/TCP, TCP/IP, UDP, DHCP, HTTP, etc.) và RESTful Web API cho phép phần mềm dễ dàng lấy được dữ liệu đã thu thập từ rất nhiều giao thức sản xuất khác nhau. Với kích cỡ nhỏ gọn (80 x 148 x 25 mm), WISE-4050 không chiếm nhiều không gian lắp đặt, dễ dàng truyền tín hiệu mà không cần đi dây. Với các dạng DIN rail, Wall mount và Stack mount, thiết bị dễ dàng được lắp đặt tại các môi trường nhà máy có ít khoảng không và nhiều kết nối phức tạp.
Với ưu thế vượt trội về ứng dụng nền điện toán đám mây, máy tính công nghiệp cài WebAccess hỗ trợ tất cả các thiết bị có kết nối internet và trình duyệt web, khách hàng có thể dễ dàng truy cập và quản lý từ xa dữ liệu sản xuất bất kỳ lúc nào, bất kỳ nơi đâu. Advantech WebAccess/SCADA có các phiên bản chuyên nghiệp từ vài trăm tags đến vài nghìn tags cho phép kỹ sư vận hành truy cập và theo dõi dây chuyền sản xuất trong thời gian thực. Thêm nữa, Advantech cho phép dịch vụ phần mềm tùy biến cho những yêu cầu đặc biệt hơn của khách hàng trong các ngành sản xuất khác nhau.
Sơ đồ hệ thống
Kết luận
Để theo kịp xu thế sản xuất thông minh trong thời kỳ Industry 4.0, dòng sản phẩm Advantech WISE-4000 đưa ra cho các nhà sản xuất không chỉ một module truyền thông không dây mà còn là một bộ thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu, truyền tải dữ liệu thời gian thực và các chức năng IoT khác trong cùng một sản phẩm. Sản phẩm thích hợp cho các nhà quản lý hướng đến mục tiêu nâng cấp lên nền sản xuất thông minh thông qua việc thu thập các dữ liệu ở tầng sản xuất dưới và truyền tải thông tin không dây lên nền tảng quản lý điện toán đám mây. Thông qua bộ WISE-4050 nhiều chức năng và máy tính công nghiệp cài sẵn SCADA software WebAccess, chức quản lý giám sát từ xa có thể được xây dựng từ việc kết nối nhiều cảm biến với các thiết bị hiện có tại nhà xưởng. Ưu thế hỗ trợ hầu hết các giao thứ kết nối chuẩn công nghiệp, khả năng chuẩn hóa dữ liệu ở tốc độ cao và chức năng lập báo cáo, biểu đồ, giải pháp tích hợp sẵn phần cứng và phần mềm. Các phân xưởng có thể nhanh chóng áp dụng và dễ dàng tối ưu hoạt động sản xuất ngay lập tức với chi phí hợp lý với giái pháp IoT Wireless I/O Module WISE-4050 này.
Trong quá khứ, các nhà máy sử dụng nhân sự để quản lý các trang thiết bị sản xuất. Bất kỳ sự hỏng hóc nhỏ nào đều cần phải lập lịch để kỹ thuật viên đến kiếm tra, sau khi tìm ra được nguyên nhân thì mới họp bàn để lên phương án bảo trì và sửa chữa. Thêm nữa, việc không có các bản ghi thông tin trạng thái thiết bị khiến cho các nhà quản lý khó có thể theo dõi một cách tổng quan trạng thái dây chuyền sản xuất của mình, dẫn đến khó khăn trong khâu quản lý nguyên vật liệu, máy móc, con người…
Giải pháp
Để giải quyết bài toán này, các kỹ sư Advantech đã tận dụng lợi thế của công nghệ thu thập dữ liệu có kết nối mạng để thiết kế ra các sản phẩm tích hợp vào hệ thống giám sát sản xuất thế hệ cũ. Bằng cách hiển thị thông tin trạng thái hoạt động của máy móc qua cột ba đèn báo, nhà vận hành có thể tùy chỉnh thời lượng và hiệu năng hoạt động của từng máy. Ngoài ra, với chức năng đếm và hẹn giờ nhờ các cảm biến, các thông tin trạng thái trang thiết bị sẽ được thu thập và sau đó được phân tích để đưa ra phương án tăng cường hiệu năng hoạt động của cả hệ thống sản xuất.
 |
| Một IoT Wireless I/O Module Advantech WISE-4050 |
Vì cứ 3s đến 5s thông tin về tiến độ thực hiện work in process (WIP) lại được truyền đi từ các trạm làm việc, bộ thu thập dữ liệu không dây phải có tốc độ truyền tải tín hiệu cao, trung bình 0.1s. Về phần mềm, thường các nhà quản lý không muốn phải đầu tư tự phát triển phần mềm mà muốn mua một phần mềm ứng dụng phục vụ cho việc quản lý từ xa và phải đảm bảo việc tích hợp với phần mềm quản lý nhà xưởng hiện có.
Mô tả hệ thống
Advantech đưa ra giải pháp giám sát dây chuyền sản xuất với một kiến trúc phần cứng đơn giản bằng việc kết hợp WISE-4050 là một IoT Wireless I/O Module với máy tính công nghiệp và phần mềm HMI/SCADA WebAccess. Ở tại phân xưởng, bộ remote I/O với nhiều kênh digital input/output WISE-4050 sẽ được kết nối tới đèn báo ba trạng thái và các cảm biến đo, đếm thời gian. Dữ liệu từ các cảm biến sẽ được tải lên hệ thống quản lý thông qua các kết nối không dây. Tại trung tâm điều hành, WebAccess sẽ ngay lập tức hiển thị thông tin sản xuất một cách linh hoạt. Từ đó, kỹ sư hệ thống có thể theo dõi trạng thái làm việc của từng trang thiết bị sản xuất từ xa mà không phải đến tận nơi để kiểm tra lỗi vận hành. Cùng lúc đó, các dữ liệu trạng thái máy móc thu thập được sẽ được tổng hợp lại và được lập thành các báo cáo một cách thường xuyên, giúp các nhà quản lý trong việc phê duyệt quyết định nâng cấp, bảo trì, bảo dưỡng.
Dòng sản phẩm WISE-4050 là bộ module không dây với tính năng tạo data log có đính kèm nhãn RTC thời gian thực, có khả năng xử lý hơn 10000 mẫu dữ liệu. Bộ nhớ flash có thể tạm thời lưu trữ dữ liệu mỗi khi có lỗi kết nối mạng và sau đó thiết bị sẽ tự động khôi phục việc tải lên dữ liệu thu thập được. Chức năng bộ đếm ghi lại số WIPs và cho phép kỹ thuật viên tính thời gian chênh lệch thông qua phần mềm, thêm nữa để đánh giá hiệu quả sản xuất, các giao thức hỗ trợ bao gồm Modbus/TCP, TCP/IP, UDP, DHCP, HTTP, etc.) và RESTful Web API cho phép phần mềm dễ dàng lấy được dữ liệu đã thu thập từ rất nhiều giao thức sản xuất khác nhau. Với kích cỡ nhỏ gọn (80 x 148 x 25 mm), WISE-4050 không chiếm nhiều không gian lắp đặt, dễ dàng truyền tín hiệu mà không cần đi dây. Với các dạng DIN rail, Wall mount và Stack mount, thiết bị dễ dàng được lắp đặt tại các môi trường nhà máy có ít khoảng không và nhiều kết nối phức tạp.
Với ưu thế vượt trội về ứng dụng nền điện toán đám mây, máy tính công nghiệp cài WebAccess hỗ trợ tất cả các thiết bị có kết nối internet và trình duyệt web, khách hàng có thể dễ dàng truy cập và quản lý từ xa dữ liệu sản xuất bất kỳ lúc nào, bất kỳ nơi đâu. Advantech WebAccess/SCADA có các phiên bản chuyên nghiệp từ vài trăm tags đến vài nghìn tags cho phép kỹ sư vận hành truy cập và theo dõi dây chuyền sản xuất trong thời gian thực. Thêm nữa, Advantech cho phép dịch vụ phần mềm tùy biến cho những yêu cầu đặc biệt hơn của khách hàng trong các ngành sản xuất khác nhau.
Sơ đồ hệ thống
 |
| Sơ đồ hệ thống quản lý giám sát tình trạng hoạt động của trang thiết bị máy móc nhà xưởng trong Smart Factory |
Để theo kịp xu thế sản xuất thông minh trong thời kỳ Industry 4.0, dòng sản phẩm Advantech WISE-4000 đưa ra cho các nhà sản xuất không chỉ một module truyền thông không dây mà còn là một bộ thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu, truyền tải dữ liệu thời gian thực và các chức năng IoT khác trong cùng một sản phẩm. Sản phẩm thích hợp cho các nhà quản lý hướng đến mục tiêu nâng cấp lên nền sản xuất thông minh thông qua việc thu thập các dữ liệu ở tầng sản xuất dưới và truyền tải thông tin không dây lên nền tảng quản lý điện toán đám mây. Thông qua bộ WISE-4050 nhiều chức năng và máy tính công nghiệp cài sẵn SCADA software WebAccess, chức quản lý giám sát từ xa có thể được xây dựng từ việc kết nối nhiều cảm biến với các thiết bị hiện có tại nhà xưởng. Ưu thế hỗ trợ hầu hết các giao thứ kết nối chuẩn công nghiệp, khả năng chuẩn hóa dữ liệu ở tốc độ cao và chức năng lập báo cáo, biểu đồ, giải pháp tích hợp sẵn phần cứng và phần mềm. Các phân xưởng có thể nhanh chóng áp dụng và dễ dàng tối ưu hoạt động sản xuất ngay lập tức với chi phí hợp lý với giái pháp IoT Wireless I/O Module WISE-4050 này.
Post a Comment