Tự động hóa công nghiệp có thể được định nghĩa đại khái là việc sử dụng công nghệ và hệ thống điều khiển (PC công nghiệp, PLC, PAC, v.v.) để tự động hóa các quy trình công nghiệp nhằm cải thiện chất lượng và sản xuất mà không cần sự can thiệp của con người. Hệ thống điều khiển được sử dụng để hướng dẫn các công nghệ tích hợp và các thiết bị khác hoạt động tự động. Ví dụ: trong các nhà máy sản xuất ô tô lớn, cánh tay robot tự động có thể nhanh chóng thực hiện các nhiệm vụ sản xuất đòi hỏi nhiều lao động, thủ công hoặc lặp đi lặp lại trên dây chuyền sản xuất để đạt được mức độ chính xác cao hơn, cho phép thực hiện các thao tác thủ công trong cùng một khung thời gian.
Vậy điều gì kiểm soát quá trình tự động hóa này? Đưa máy tính công nghiệp vào trung tâm của hầu hết các hệ thống tự động hóa công nghiệp.
PC công nghiệp có PLC/PAC
Do lợi ích về môi trường và hoạt động, PC công nghiệp hiện có đủ hình dạng và kích cỡ. Từ những chiếc máy tính bo mạch đơn chắc chắn đến những chiếc PC hộp không quạt cấp công nghiệp- hoàn chỉnh với CPU Intel mạnh mẽ, Đồ họa HD và I/O phong phú. Máy tính công nghiệp đang định hình tương lai của tự động hóa công nghiệp. Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) và Bộ điều khiển tự động hóa khả trình (PAC) hiện đang được thay thế bằng PC công nghiệp do tính linh hoạt, chức năng, hiệu suất và giá thành của PC công nghiệp.PLC về cơ bản là bộ vi điều khiển được sử dụng để điều khiển máy móc. Chúng bao gồm bộ nhớ, bộ xử lý và các chức năng đầu vào/đầu ra (i/o), đồng thời có khả năng 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.
Máy tính công nghiệp có thể được triển khai trong nhiều tình huống hoạt động khác nhau, bao gồm sàn sản xuất của nhà máy, được nhúng trong các kiến trúc an ninh và giám sát cũng như các cài đặt kỹ thuật khác liên quan đến tự động hóa quy trình và máy móc. So với các máy tính cấp thương mại-có mục đích chung{2}}, PC công nghiệp có thể chịu được môi trường khắc nghiệt thường thấy trong môi trường công nghiệp và những môi trường tương tự, khiến chúng trở thành giải pháp phổ biến cho sản xuất, năng lượng, giao thông vận tải, nông nghiệp và các ngành khác có môi trường thách thức tương tự. Những máy tính bền chắc này cũng có khả năng chạy các ứng dụng Giao diện Người-Máy (HMI), do đó cũng mang lại tính linh hoạt cao hơn PLC và PAC. Việc sử dụng nhân-thời gian thực sẽ cải thiện các mô hình tự động hóa cũ hơn bằng cách cho phép tách tự động hóa khỏi môi trường hệ điều hành (OS).
Máy tính công nghiệp trong tự động hóa công nghiệp
Việc sử dụng và ứng dụng của PC công nghiệp vượt xa phạm vi tự động hóa công nghiệp, nhưng trong bài viết này, chúng tôi sẽ chỉ đề cập đến các ứng dụng trong phạm vi tự động hóa công nghiệp. Trước tiên, chúng ta hãy xem xét hoạt động sản xuất và cách sử dụng PC công nghiệp cũng như cách chúng có thể mang lại lợi ích cho tự động hóa công nghiệp trong lĩnh vực này.
Chế tạo:Máy tính công nghiệp chắc chắn cung cấp nền tảng phần cứng tốt nhất cho sản xuất hàng loạt vượt xa những giới hạn của lao động chân tay thông thường. Tự động hóa máy móc đã cho phép sản xuất hàng loạt và Internet đã cho phép giao tiếp. Các hệ thống PC công nghiệp, vốn đã bị rung chuyển từ giai đoạn sơ khai, hiện được nhiều nhà sản xuất tin cậy cao, không chỉ về thị giác máy và hướng dẫn robot mà còn vì khả năng thu thập dữ liệu có giá trị từ máy móc và thiết bị để bảo trì phòng ngừa.
Kiểm tra gói hàng và kiểm soát chất lượng:Tất nhiên, một ứng dụng chính khác trong sản xuất là đảm bảo chất lượng-được kiểm soát bằng thị giác, hoạt động ở tốc độ cao hơn và có độ chính xác cao hơn khả năng của con người. Bằng cách sử dụng hệ thống kiểm tra bao bì và thị giác máy, các nhà sản xuất cũng như nhà máy đóng gói thực phẩm có thể tự động hóa việc đảm bảo chất lượng sản phẩm của họ với tốc độ nhanh chóng. 3D thị giác máy là tiến bộ mới nhất trong ngành thị giác. Nhờ có CPU đa nhân-mạnh mẽ, CPU có thể xử lý các phép tính chiều Z-bổ sung ở tốc độ cực nhanh, cung cấp dữ liệu đa chiều- sâu hơn về đối tượng, cho phép đảm bảo chất lượng 100%. Điều này đưa việc kiểm soát chất lượng lên một tầm cao mới, trong đó quyết định đạt/không đạt của hệ thống có thể phụ thuộc vào nhiều thông số hơn như tỷ lệ, hình dạng, bề mặt, kích thước, v.v.
Theo dõi tài sản:Sản xuất không phải là ngành duy nhất bắt đầu phụ thuộc nhiều vào PC công nghiệp. Lĩnh vực bán lẻ và chăm sóc sức khỏe cũng có phần cứng PC công nghiệp-{2}}hoạt động hàng ngày vì chúng có khả năng theo dõi và giám sát những điểm không nhất quán cũng như bất thường trong tài sản và quy trình. Việc này có thể được thực hiện cả-tại chỗ và từ xa, đồng thời cung cấp cho người vận hành hệ thống cách theo dõi nội dung hoặc quy trình một cách chính xác và hiệu quả hơn so với lao động thủ công thông thường.
Mô phỏng và điều khiển:Nền tảng PC công nghiệp sử dụng bộ xử lý mạnh mẽ để mô phỏng và tạo mô phỏng các tình huống-có thể xảy ra trong thế giới thực. Điều này có thể nâng cao hiểu biết sâu sắc để phân tích rủi ro, dự đoán các khả năng tiếp theo và thử nghiệm hệ thống trong bất kỳ khuôn khổ nào. Khả năng thực hiện các loại thử nghiệm và phân tích này cho phép cải tiến và phát triển hơn nữa cơ sở hạ tầng hiện có dựa trên những hiểu biết sâu sắc thu được từ mô phỏng và dự đoán. Với rất nhiều cuộc thảo luận xung quanh trí tuệ nhân tạo và học máy, ba công nghệ này sẽ hội tụ trong tương lai gần để tạo ra những mô phỏng tiên tiến hơn nữa.
Thu thập dữ liệu từ xa:trong thời đại tự động hóa và IoT, dữ liệu là một trong những mặt hàng có giá trị nhất. Khả năng của các cảm biến IoT từ xa gửi và nhận dữ liệu về việc sử dụng máy móc, công cụ, phần cứng và các thiết bị được kết nối khác từ xa cho phép người vận hành triển khai chúng để nhận dữ liệu hữu ích về quy trình vận hành, tình trạng mỏi của thiết bị và hiệu suất tổng thể. Dữ liệu này cho phép hệ thống điều khiển biết khi nào cần điều chỉnh công suất của thiết bị với độ chính xác cực cao, kích hoạt bộ truyền động, điều chỉnh nhiệt độ hoặc kiểm soát áp suất và các chức năng vận hành khác.
Tự động hóa dựa trên IoT và PC{0}}
PC là trung tâm của cuộc cách mạng IoT dựa trên tiêu chuẩn mở-, đặc biệt là IoT công nghiệp. Đây sẽ là bộ não kiểm soát cơ sở hạ tầng mà cộng đồng và nền kinh tế phụ thuộc vào trong cuộc sống hàng ngày. Các hệ thống và công cụ công nghệ vận hành cũ sẽ cần được bảo vệ bằng máy tính thông minh hơn cho đến khi chúng được thay thế bằng các công nghệ bảo mật hiện đại. Các cổng giao tiếp IoT sẽ không chỉ yêu cầu các thành phần và cụm lắp ráp chắc chắn mà còn yêu cầu bảo mật mạng mạnh mẽ được nhúng trong phần mềm quản lý hoạt động liên lạc giữa mọi thứ.