Ổ đĩa thông minh trong kỷ nguyên Công nghiệp 4.0
Với sự phát triển nhanh chóng của các ứng dụng Công nghiệp 4.0, các nhà chế tạo máy đang chịu áp lực phải sử dụng ít người hơn để mang lại thời gian phát triển ngắn hơn cho các máy tiên tiến. Nhu cầu cung cấp thông tin cần thiết cho việc ra quyết định vận hành bằng dữ liệu thời gian thực ngày càng tăng. Từ khóa liên quan đến Công nghiệp 4.0 là sự kết nối (kết nối giữa tất cả những người tham gia vào quá trình sản xuất), ngay cả trong những nhà máy chưa áp dụng Công nghiệp 4.0. Điều quan trọng là các thành phần hoặc hệ thống ít nhất phải tương thích với các yêu cầu của Công nghiệp 4.0 và chúng có thể kết nối cũng như giao tiếp với mạng nội bộ và bên ngoài.
Mặc dù dễ dàng triển khai với các thành phần mới nhưng việc thay thế tất cả các hệ thống hiện có để đảm bảo tính tương thích là không thực tế. Điều này đã dẫn đến sự phát triển của nhiều loại thiết bị cung cấp ít nhất kết nối cơ bản với hệ thống Công nghiệp 4.0 mà không ảnh hưởng đến logic tự động hóa. Sự phát triển của biến tần cho phép các nhà sản xuất cấu hình các chức năng khác nhau thông qua công nghệ tích hợp giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng PLC bên ngoài, phản ánh những thay đổi được thực hiện đối với các biến tần thế hệ trước có chức năng hạn chế.
Không cần PLC bên ngoài
Các hệ thống truyền động hiện đại đã đủ thông minh để thực hiện việc chuyển vị trí và kiểm soát tốc độ. Việc triển khai các tính năng này cũng đơn giản như xem email qua điện thoại di động. Một kỳ vọng khác mà Công nghiệp 4.0 mang lại là hệ thống truyền động có thể thu thập dữ liệu về chức năng và hiệu suất của máy, sau đó định cấu hình dữ liệu và hiển thị dữ liệu đó với thế giới bên ngoài.
Các nhà sản xuất ổ đĩa tiên tiến có thể cấu hình nhiều tính năng khác nhau thông qua công nghệ tích hợp giúp loại bỏ nhu cầu về bộ điều khiển logic khả trình (PLC) bên ngoài. Ví dụ: các bộ truyền động servo mới nhất bao gồm hệ điều hành bộ điều khiển khả trình của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) 61131-3. Điều này phản ánh những thay đổi được thực hiện đối với thế hệ trình điều khiển trước đó cung cấp chức năng hạn chế.
Phải mất một thời gian để hiểu đầy đủ ý nghĩa của những tiến bộ này đối với ổ đĩa, nhưng ổ đĩa thông minh ngày nay có khả năng giải quyết các thách thức kiểm soát thời gian thực, đây là một khía cạnh chính của Công nghiệp 4.0. PLC được loại bỏ và khả năng truy cập trực tiếp vào bộ truyền động giúp loại bỏ các khoảng thời gian và tối ưu hóa thời gian chu trình cũng như tính nhất quán của sản phẩm.
Giữ đồng bộ
Ngay cả khi hệ thống truyền động có chứa một công cụ hoặc khối chức năng giải quyết vấn đề nhất định, nó vẫn phải đối mặt với thách thức đồng bộ hóa nhiều chuyển động trên một máy. Trong trường hợp hệ thống xe buýt được sử dụng không chắc chắn, giải pháp có thể sử dụng là cho phép các bộ truyền động giao tiếp mà không cần phải quay lại hệ thống điều khiển trung tâm. Đây là nơi hệ thống xe buýt xác định như SERCOS III hoạt động độc lập. Hệ thống xác định không phải là điều kiện tiên quyết cần thiết để áp dụng Công nghiệp 4.0. Ổ đĩa có thể lưu trữ dữ liệu thời gian thực và gửi nó đến hệ thống ngược dòng theo cách không xác định.
Hiện nay có rất nhiều công cụ nâng cao có sẵn trong ổ đĩa, điều quan trọng là phải chọn đúng công cụ. Mục tiêu là cho phép các lập trình viên chế tạo máy không có kinh nghiệm cụ thể có thể truy cập và sử dụng các tính năng này. Nên sử dụng các khối chức năng PLC đã được thử nghiệm và kiểm tra có thể được sử dụng với PLC theo tiêu chuẩn IEC 61131-3 và thậm chí có thể được kết hợp với lập trình logic bậc thang.
Hiện nay có rất nhiều khối chức năng có sẵn có thể được lựa chọn cho từng ứng dụng. Những gì họ có thể làm là từ việc thu thập thông tin vị trí trên băng chuyền, điều khiển máy cuộn đến điều khiển đăng ký vòng kín và thậm chí tạo ra các quỹ đạo chuyển động hoàn chỉnh cho máy cắt ngang và máy dán kín.
Tạo HMI
Giao diện người máy (HMI) là một thành phần quan trọng khác của Công nghiệp 4.0. Trước đây, việc tạo giao diện cho máy móc và người vận hành cần có sự can thiệp của PLC trung tâm và hệ thống bus để gửi các thông tin và biến số thiết lập máy quan trọng tới biến tần. Thông tin chẩn đoán và trạng thái máy được nhập lại vào PLC trước khi hiển thị trên HMI.
Mặc dù các hệ thống bus hiện đại có thể thực hiện điều này nhưng nó có thể yêu cầu nhiều công việc lập trình và có thể không cần thiết khi hệ thống truyền động chứa tất cả thông tin cần thiết. Để giải quyết vấn đề này, nhiều hệ thống ổ đĩa chứa tất cả các công cụ cần thiết để tạo HMI. Trong một số trường hợp, PLC trung tâm có thể không cần thiết vì biến tần có thể sử dụng đầy đủ các đầu vào và đầu ra đã được kết nối trước đó với PLC.
Yếu tố then chốt phải được kiểm soát là thời gian cần thiết để thiết lập và gỡ lỗi máy. Ổ đĩa thông minh hiện cung cấp một số công cụ giúp giảm thời gian khởi động thông qua chuyển động trục được tối ưu hóa và đồng bộ hóa quy trình.
Những công cụ khởi động nhanh này được thiết kế để di chuyển bộ truyền động trong giai đoạn đầu vận hành máy, ngay cả khi phần mềm điều khiển máy chưa được cài đặt trong hệ thống. Kết quả là việc kiểm tra nhanh chóng và dễ dàng hiệu suất cơ học của máy chỉ bằng các công cụ CNTT cơ bản như điện thoại di động hoặc máy tính bảng.
Giúp duy trì
Hệ thống truyền động thông minh có thể tham gia vào các chiến lược bảo trì chủ động vì chúng được cung cấp một bộ công cụ chính hoàn chỉnh có thể thực hiện các chức năng bảo trì dự đoán quan trọng, giảm thiểu nỗ lực lập trình bổ sung. Phần mềm này có thể được thiết lập để liên tục theo dõi trạng thái hoạt động của máy và trạng thái quy trình theo thời gian thực. Điều này bao gồm phân tích dạng sóng bằng cách phân tích sự thay đổi nhiệt độ, cũng như kiểm tra phản ứng dữ dội, tăng ma sát hoặc quá tải quy trình.
Nếu xảy ra tình trạng lỗi, mã sẽ được tạo và gửi đến HMI. Nếu bạn phát hiện một sự cố nghiêm trọng khiến máy phải ngừng chạy, bạn có thể đưa ra quyết định ngay trong ổ đĩa để giảm thiểu nguy cơ mất sản xuất và hư hỏng máy.
Công nghiệp 4.0 cung cấp sức mạnh xử lý nâng cao và chức năng cải tiến cho ổ đĩa thông minh. Điều này mang lại nhiều cơ hội hơn cho các công ty sản xuất để tối ưu hóa việc lập trình, sản xuất và bảo trì. Bởi vì trong nhiều trường hợp, các yêu cầu về PLC giảm đi hoặc thậm chí không còn cần thiết nữa, nên các máy tiên tiến hơn có thể được tạo ra trong thời gian ngắn hơn.
