Sử dụng Ethernet cho máy móc và
robot
Các nhà sản xuất hàng loạt (OEM) ngày càng sử dụng mạng công nghiệp để kết nối HMI,
bộ điều khiển, I/O phân tán, dụng cụ đo và cảm biến với nhau trong máy hoặc robot để
kết nối hệ thống điều khiển, liên lạc của khách hàng, và để kết nối trở lại với văn phòng
của họ từ địa điểm sản xuất của khách hàng.
Sự hiện diện khắp nơi của Ethernet, lợi thế về giá/công năng làm cho nó trở thành một
giải pháp có tính cạnh tranh rất cao. Do đó, Ethernet đang nhanh chóng trở thành mạng
lựa chọn cho các nhà sản xuất robot và máy móc cũng như cho khách hàng của họ. Bên
cạnh đó, các nhà cung cấp linh kiện tự động hóa đang sử dụng kết nối Ethernet và IP cho
ngày càng nhiều thiết bị của mình, tạo ra một vòng xoắn tiến và mở rộng sử dụng
Ethernet.
Tại sao nên sử dụng Ethernet?
Ethernet hiện đang được sử dụng trong nhiều
ứng dụng đến nỗi người ta có thể nói nó đã
đạt đến điểm mà người ta chỉ giải thích đơn
giản bởi vì tất cả mọi người đang sử dụng nó.
Đương nhiên, nếu không có lợi khi sử dụng
Ethernet khi so với một trong những lựa chọn
hiện nay như truyền thông serial based, xu
hướng này sẽ không mạnh được như vậy.
Trên thực tế, hầu hết máy móc và robot đều
có nhiều thành phần tự động hóa như HMI,
bộ điều khiển, động cơ điện, thiết bị đo và cảm biến.
Hình 1: Thí dụ minh họa mô tả một nhà
máy sản xuất thân và lắp ráp ô tô với các
ứng dụng băng tải và robot tích hợp.
Tất cả các thành phần này cần giao tiếp không chỉ với nhau trong một máy hoặc robot mà
thường giao tiếp với các máy và robot khác để phối hợp chặt chẽ và tối ưu hóa sản xuất.
Giao tiếp hai chiều cũng được đòi hỏi giữa các máy móc, robot, các hệ thống điều khiển
và liên lạc của khách hàng. Điều may mắn là, rất nhiều tiêu chuẩn và giao thức thân thiện
với Ethernet tồn tại nhằm đơn giản hóa các giao tiếp này, trong đó có ISA-88/PackML
(mẻ và điều khiển), ISA-95 (tích hợp dữ liệu), và ISA-99 (an ninh).
Triển khai các tiêu chuẩn công nghiệp và các giao thức để tích hợp mạng điều khiển thời
gian thực với các mạng kinh doanh được thực hiện dễ dàng hơn khi cơ sở hạ tầng nền
tảng cho cả hai hệ thống là như nhau. Điều này giúp thúc đẩy việc sử dụng Ethernet trên
sàn nhà máy như mạng ngự trị tối cao trong thế giới văn phòng và thương mại.
Nếu không được thiết kế và quản lý phù hợp, tích hợp nhiều mạng điều khiển thời gian
thực và mạng kinh doanh có thể làm tăng rủi ro và nguy cơ bị virus tấn công. Tuy nhiên
rủi ro này có thể được kiểm soát khi sử dụng các biện pháp, thủ tục và thiết kế mạng phù
hợp do đó hệ thống không chỉ cung cấp mạng truyền dẫn tin cậy tốc độ cao mà còn đáp
ứng các yêu cầu về an ninh và đảm bảo tính đồng nhất của hệ thống luôn được duy trì ở
mọi thời điểm.
Với Ethernet tiêu chuẩn, hỗ trợ kỹ thuật không dựa vào một hay hai chuyên gia được
trang bị những công cụ đặc biệt. Thay vào đó, Ethernet tiêu chuẩn cho phép sử dụng các
công cụ chuẩn đoán tiêu chuẩn và nhiều chuyên gia để giải quyết vấn đề một cách nhanh
chóng, do đó duy trì được thời gian hoạt động của hệ thống.
Hình 2: TCP/IP và OSI Model
Tạo kết nối
Khả năng tích hợp từ mạng tự động hóa cho toàn bộ doanh nghiệp và tiềm năng đối với
nhà cung cấp OEM đem lại nhiều lợi thế. Việc quản lí kiểm kê thời gian thực có thể thực
hiện được đối với một cơ sở sản xuất
Việc khắc phục sự cố trở nên dễ dàng hơn khi thông tin về trạng thái hoạt động có thể
được cung cấp cho không chỉ khách hàng OEM mà còn cho chính OEM. Điều này cho
phép hỗ trợ máy móc và robot từ xa từ các chuyên gia bên ngoài của OEM để giám sát và
khắc phục sự cố hệ thống liên tục.
Tham khảo ngiên cứu của IMS “Thị trường thế giới về Ethernet công nghiệp - Xuất bản
2009”
Bên cạnh việc gửi dữ liệu tới các chuyên gia chăm sóc khách hàng của OEM, thiết bị
cũng có thể truyền thông tin trạng thái hoạt động thời gian thực tới OEM. OEM có thể
giám sát từ xa máy móc và robot của mình, thậm chí cung cấp hỗ trợ này trên cơ sở hợp
đồng và gồm cả những dịch vụ khác như bảo dưỡng dự phòng và tối ưu hóa năng suất sản
xuất, do đó nâng cao tối đa thời gian hoạt động và sản lượng.
Một lợi thế nữa đối với OEM của việc giám sát từ xa là giờ đây họ có thể thu thập dữ liệu
từ nhiều hệ thống máy móc.