Truyền thông công nghiệp

Các giải pháp hoàn chỉnh đáng tin cậy cho nhà máy, máy móc và thiết bị

Truyền thông công nghiệp là gì?

Thuật ngữ truyền thông công nghiệp dùng để chỉ sự giao tiếp giữa các thiết bị được sử dụng trong công nghệ tự động hóa công nghiệp. Điều này liên quan đến việc truyền và trao đổi dữ liệu và thông tin để điều khiển máy móc và nhà máy, chủ yếu trong tự động hóa quy trình và sản xuất. Do đó, truyền thông công nghiệp là cơ sở cho tự động hóa thành công.

Các thiết bị được kết nối mạng bằng cách sử dụng các mạng công nghiệp tiêu chuẩn hóa, có thể là mạng có dây hoặc không dây. Số hóa ngày càng tăng cho thấy các hệ thống truyền thông hiệu suất cao đang ngày càng trở thành hệ thống thần kinh trung tâm cho các lĩnh vực ứng dụng như Công nghiệp 4.0 hoặc Internet Vạn Vật Công nghiệp (IIoT).

LAPP là hiện thân của sự xuất sắc

Truyền thông công nghiệp tại LAPP nghĩa là mọi thứ từ một nguồn duy nhất tại hơn 40 quốc gia. Điều này bao gồm mọi thứ từ cáp công nghiệp, chắc chắn và chất lượng cao, dây dẫn, bộ phận lắp ráp, đầu nối và các thành phần hoạt động để kết nối nhà máy, máy móc hoặc thiết bị của bạn, cho đến chuyên môn của chúng tôi trên con đường đến Nhà máy Thông minh. Chúng tôi sẽ hướng dẫn và tư vấn cho bạn về quá trình chuyển đổi kỹ thuật số ngay từ đầu. Từ cấp trường đến cấp công ty, chúng tôi làm việc với bạn để tạo ra một giải pháp mạng hoàn chỉnh cung cấp khả năng truyền dữ liệu khối lượng lớn nhất một cách đáng tin cậy.

LAPP đại diện cho những tiêu chuẩn chất lượng cao nhất

Chúng tôi đảm bảo chất lượng sản phẩm cao nhất. Dù chỉ một linh kiện bị lỗi trong thời gian ngắn cũng có thể gây ra tổn thất lớn nếu nó làm ngừng sản xuất. Bạn có thể yên tâm rằng các giải pháp kết nối của chúng tôi lý tưởng cho các điều kiện khắt khe và mang lại độ tin cậy tối đa ngay cả khi chịu tải trọng hóa học, cơ học và nhiệt.

LAPP là viết tắt của sự đổi mới

Với những đổi mới sản phẩm của chúng tôi, bạn có thể triển khai thành công các dự án và đạt được lợi thế cạnh tranh. Ví dụ, với thiết bị giám sát cáp dữ liệu của chúng tôi, ETHERLINE® GUARD. Thiết bị này cho phép lập kế hoạch bảo trì tối ưu, giúp tăng tính khả dụng của hệ thống. Kết quả: giảm chi phí bảo trì và thêm một bước tiến tới Công nghiệp 4.0.

Nhờ chuyên môn độc đáo và kiến thức ứng dụng sâu rộng, chúng tôi có thể cung cấp cho bạn các giải pháp phù hợp với nhu cầu của bạn. Từ cáp Ethernet công nghiệp với kết nối Fast Connect đến hệ thống Fieldbus tuân thủ tất cả các tiêu chuẩn giao thức phổ biến, cho đến cáp quang lắp ráp theo yêu cầu của khách hàng, chúng tôi sẽ tìm ra giải pháp phù hợp cho mọi ứng dụng.

Truyền dữ liệu do LAPP sản xuất – kết nối của bạn với tương lai.

Tự động hóa là gì?

DIN 19233 định nghĩa tự động hóa như sau: “Trang bị cho một thiết bị để thiết bị đó hoạt động hoàn toàn hoặc một phần theo đúng mục đích mà không cần sự can thiệp của con người.”

Nhưng điều này có nghĩa là gì? Hãy cùng xem xét một cơ sở sản xuất. Trong sản xuất tự động, tất cả các hoạt động trước đây do con người thực hiện đều được máy móc thực hiện một cách độc lập. Điều này bao gồm xử lý, điều khiển, xử lý công cụ và phôi cũng như giám sát chất lượng cơ học hoặc điện tử.

Tự động hóa về cơ bản có thể được chia thành 3 hình thức khác nhau: tự động hóa các quy trình công việc riêng lẻ (tự động hóa quy trình), tự động hóa một quy trình sản xuất cụ thể (tự động hóa quá trình) hoặc tự động hóa toàn bộ quy trình sản xuất (tự động hóa hệ thống).

Cần có các cơ sở kỹ thuật để thực hiện các quy trình sản xuất tự động. Thiết bị kỹ thuật đến từ các lĩnh vực cảm biến/cơ cấu chấp hành, điều chỉnh, điều khiển, thông tin, truyền thông, điều khiển quá trình và/hoặc công nghệ robot.

Lợi ích của tự động hóa

Trong các điều kiện này, tự động hóa mang lại nhiều lợi thế. Bao gồm:

  • Giải phóng con người khỏi các công việc đòi hỏi tinh thần, đơn điệu, nặng nhọc, nguy hiểm hoặc có hại
  • Tăng năng suất
  • Nâng cao chất lượng sản phẩm
  • Rút ngắn thời gian sản xuất
  • Giảm thiểu tác động môi trường thông qua vận hành nhà máy hiệu quả tài nguyên hơn
  • Sản xuất linh hoạt hơn
  • Cải thiện độ chính xác và tránh lỗi

Tháp tự động hóa

Tháp tự động hóa thể hiện cấu trúc giao tiếp chung của sản xuất tự động và phân loại các cấp độ CNTT khác nhau của sản xuất công nghiệp.

Mỗi cấp độ đảm nhận một nhiệm vụ riêng trong sản xuất tự động và bao gồm các hệ thống khác nhau, chẳng hạn như cảm biến ở cấp trường. Số lượng cấp độ thay đổi tùy thuộc vào quy trình tự động hóa. Các cấp độ riêng lẻ có thể được bỏ qua hoặc nhóm lại với nhau.

Các hệ thống riêng lẻ của từng cấp độ và bản thân các cấp độ trao đổi thông tin với nhau. Việc trao đổi thông tin trong một cấp độ được gọi là giao tiếp ngang; việc trao đổi giữa các cấp độ riêng biệt được gọi là giao tiếp dọc.

Number

Level

Systems Used

Typical Tasks

1

Field level

Sensors and actuators

Collecting production data / executing commands

2

Control level

Control computer/PLC

Regulation of the production process

3

Company level

ERP systems

Rough production planning and order processing


Các cảm biến hoặc bộ truyền động ở cấp trường giao tiếp độc quyền với cấp điều khiển cao hơn. Các bộ điều khiển logic khả trình (PLC) ở cấp điều khiển, lần lượt, trao đổi dữ liệu của chúng với hệ thống hoạch định tài nguyên doanh nghiệp (ERP) ở cấp công ty. Trong kim tự tháp tự động hóa, cấp càng cao thì độ trễ càng lớn, tức là độ trễ trong truyền dữ liệu giữa máy phát và máy thu. Đồng thời, lượng dữ liệu cần truyền đang tăng lên đều đặn.

Level

Planning horizon

Amount of data

Latency

Company level

Month to year

Mbytes – Gbytes

2-20 s

Control level

Seconds to hours

Bytes – Kbytes

0.2 s

Field level

Milliseconds

Bytes

0.002 s

Thiết lập hệ thống tự động hóa

Trước khi chúng ta đi sâu vào việc thiết lập một hệ thống tự động hóa, hãy cùng xem xét mô hình đầu vào-đầu ra là nền tảng cho mọi tác vụ tự động hóa.

Một biến vật lý được ghi lại bởi một cảm biến và được truyền đến máy tính điều khiển (chức năng) dưới dạng tín hiệu đầu vào. Nó xử lý tín hiệu và truyền tín hiệu đầu ra đến một cơ cấu chấp hành, hoạt động như một phần tử dẫn động. Các thành phần riêng lẻ được kết nối bằng một hệ thống giao tiếp.

Do đó, một hệ thống tự động hóa bao gồm các cảm biến (1), cơ cấu chấp hành (2), máy tính điều khiển (4) và hệ thống giao tiếp (3).

Cảm biến là một đầu dò đo lường thu nhận các giá trị vật lý tương tự (giá trị cơ học, hóa học, nhiệt, từ tính hoặc quang học) và chuyển chúng thành tín hiệu điện tương tự hoặc kỹ thuật số.

Các cảm biến "đơn giản" chỉ tạo ra tín hiệu tương tự, trước tiên phải được một bộ chuyển đổi tách rời về mặt không gian (ví dụ: hệ thống I/O) chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số trước khi chúng có thể giao tiếp với máy tính điều khiển.

Các cảm biến thông minh, còn được gọi là "cảm biến thông minh", đảm nhận việc chuẩn bị và xử lý tín hiệu hoàn chỉnh và phát ra tín hiệu kỹ thuật số. Điều này cho phép chúng giao tiếp trực tiếp với máy tính điều khiển.

Các cảm biến có thể được phân biệt theo loại tín hiệu (cảm biến tương tự, cảm biến kỹ thuật số), nguyên lý đo (cảm biến quang học, cảm biến điện dung, v.v.), mục đích sử dụng (cảm biến trong kỹ thuật tự động hóa, cảm biến trong hàng không vũ trụ, v.v.) và giá trị đo (cảm biến lực, cảm biến nhiệt độ, v.v.).

Nguyên lý hoạt động của bộ chấp hành ngược lại với nguyên lý hoạt động của cảm biến: bộ chấp hành chuyển đổi tín hiệu điện từ máy tính điều khiển thành các biến vật lý.

Bộ chấp hành chuyển đổi các xung điện thành áp suất, âm thanh, nhiệt độ, chuyển động hoặc các biến vật lý khác.

Theo quá trình chuyển đổi, bộ chấp hành được chia thành bộ chấp hành cơ điện, bộ chấp hành điện từ, bộ chấp hành khí nén, bộ chấp hành thủy lực và các loại khác.

Máy tính điều khiển hoặc bộ điều khiển logic khả trình (PLC) điều khiển một quy trình hoặc các quy trình con trong hệ thống tự động hóa. Các cảm biến và cơ cấu chấp hành cần thiết cho việc điều khiển có thể được kết nối trực tiếp với PLC trong quy trình hoặc thông qua hệ thống bus. Trong các nhà máy lớn hơn với một vài quy trình con, một PLC riêng biệt sẽ được sử dụng cho mỗi quy trình con và các PLC này được kết nối mạng với nhau.

Để điều phối các nguồn lực, tức là máy nào hiện đang xử lý đơn hàng nào và có thể sớm khả dụng trở lại, PLC sẽ phối hợp với cấp độ công ty và cấp độ quản lý vận hành.

PLC hoạt động theo chu kỳ, tức là nó đọc các giá trị của tất cả các đầu vào ở đầu chu kỳ – sau đó thực hiện các chương trình đã lưu và cài đặt các đầu ra ở cuối chu kỳ. Sau đó, chu kỳ bắt đầu lại – không có điểm kết thúc cho chương trình.

Một hệ thống tự động hóa chức năng yêu cầu một mạng truyền thông kết nối các cảm biến, bộ truyền động và PLC với nhau.

Mạng truyền thông công nghiệp bao gồm một số thành phần. Việc lựa chọn các thành phần phụ thuộc vào mục đích sử dụng và các yếu tố khác:

Tôi muốn dùng Fieldbus hay Ethernet làm công nghệ truyền dẫn? Cấu trúc liên kết mạng nào là phù hợp cho ứng dụng của tôi? Ngoài ra, các khía cạnh như chức năng bảo vệ cho nhân viên sử dụng cảm biến phải được xem xét để tránh gây thương tích cho người. Các chế độ vận hành khác nhau của máy, chẳng hạn như vận hành bình thường, làm sạch và sửa chữa, cũng có ảnh hưởng đến việc lựa chọn các thành phần.

Tại LAPP, bạn sẽ nhận được các hệ thống cáp và kết nối hoàn chỉnh để kết nối mạng tích hợp ở cấp cảm biến/bộ truyền động và điều khiển cho đến hệ thống quản lý hàng tồn kho.

  • Cáp LAN và cáp Ethernet công nghiệp cho công nghệ Ethernet – các sản phẩm từ thương hiệu ETHERLINE® của chúng tôi
  • Cáp quang để truyền dữ liệu quang học – các sản phẩm từ thương hiệu HITRONIC® của chúng tôi
  • Cáp dữ liệu và các thành phần fieldbus để truyền dữ liệu – các sản phẩm từ thương hiệu UNITRONIC® của chúng tôi
  • Đầu nối công nghiệp – các sản phẩm từ thương hiệu EPIC® của chúng tôi
  • Bộ chuyển mạch được quản lý và không được quản lý – các sản phẩm từ thương hiệu ETHERLINE® của chúng tôi
  • Danh mục đầu tư mở rộng các bộ chuyển mạch được quản lý và không được quản lý dành riêng cho khách hàng Thụy Điển và Đan Mạch của chúng tôi
Điều khiển và điều chỉnh trong kỹ thuật tự động hóa

Trong công nghệ tự động hóa, các khái niệm về điều khiển và điều chỉnh là rất quan trọng.

Khi nói đến điều khiển hoặc công nghệ điều khiển, mục tiêu là tác động đến các giá trị đầu ra trong các hệ thống kỹ thuật theo các giá trị đầu vào được chỉ định. Ở đây không có phản hồi, tức là quá trình hoạt động không khép kín.

Một ví dụ về hệ thống điều khiển là hệ thống điều khiển sưởi trong một tòa nhà. Cảm biến nhiệt độ ngoài trời bật hệ thống sưởi trong phòng tùy thuộc vào nhiệt độ ngoài trời. Các yếu tố bên ngoài như cửa sổ mở trong phòng không được tính đến.

Khi nói đến điều chỉnh hoặc công nghệ điều chỉnh, mục tiêu là giữ cho các biến vật lý (biến điều chỉnh) trong các hệ thống kỹ thuật không đổi bất chấp ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài (biến nhiễu) hoặc theo dõi diễn biến thời gian của các biến được chỉ định (biến dẫn hướng) một cách chính xác nhất có thể. Vòng điều chỉnh là khép kín, tức là có phản hồi.

Một ví dụ về điều chỉnh trong công nghệ tự động hóa là hệ thống điều hòa không khí tự động trong một chiếc xe. Nó giữ nhiệt độ bên trong xe luôn ở mức yêu cầu bất chấp các tác động bên ngoài (ví dụ: ánh sáng mặt trời).