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.

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.
Phân tích dữ liệu này có thể phát hiện những sự cố thông thường, cho phép OEM nâng
cao độ tin cậy bằng việc bổ sung các tính năng và công cụ chẩn đoán cho các máy móc
hiện tại thông qua việc nâng cấp lên máy mới.
Sử dụng các giao thức Ethernet tiêu chuẩn và các giao thức thông thường cũng như các
tiêu chuẩn ở trên cũng giúp cho từng máy trong một dây chuyền lắp ráp giao tiếp với bộ
phận tiếp theo. Nếu mỗi thiết bị trong một hay nhiều hoạt động dây chuyền biết được
trạng thái của thiết bị kế tiếp, điều đó có thể giúp sử dụng tối đa công năng mỗi máy để
tối ưu hóa năng suất xử lí trên toàn bộ nhà máy bằng cách đồng nhất hóa đầu vào và đầu
ra máy.
Nếu một trong các máy đang gặp khó khăn, hậu quả là tắt máy và khởi động lại, kéo chi
phí liên quan và sản xuất bị ngừng.
Thay vì như vậy, nguồn ra của máy upstream có thể được truyền theo một đường truyền
song song, hoặc nguồn ra của máy có thể thể được giảm xuống cho tới khi vấn đề được
làm rõ.
Điều mấu chốt để nhận được lợi thế từ tất cả các kết nối bên và bên ngoài là độ tin cậy
cao, bắt đầu với thiết bị được sử dụng để xây dựng mạng. Hình 3: Sự phân chia giao thức
Ethernet
Hình 4: Các hệ thống tự động hóa máy
OEM lớn thường giành được lợi thế từ
việc triển khai Ethernet công nghiệp để kết

lại và có thể hỏng máy móc mà còn bởi vì nguy cơ tiềm ẩn đến an toàn và môi trường.
Trong một số nhà máy sản xuất lớn, một lần mất điện không báo trước có thể dẫn đến
thất thoát lợi nhuận tính theo ngày hoặc thậm chí là tính bằng tuần làm việc, do đó gia
tăng chi phí để mua các thành phần công nghiệp được đánh giá là rất cần thiết.
Không kém phần quan trọng như lựa chọn các thành phần cấp công nghiệp phù hợp là kết
nối giữa các thành phần này. Trong trường hợp Ethernet, các kết nối này thường là cáp
Cat 5e hoặc Cat 6.

Hình 5: Mạng Ethernet mô tả việc tích hợp các nhà máy và quản trị
văn phòng sử dụng các chuyển mạch có quản lí Ethernet, các router
không dây, các chuyển mạch có quản lí IP 67 gắn trên máy với tiện ích
PoE, kết nối Ethernet 1000 Mbit/giây và 100 Mbit/giây.
Ưu điểm của Ethernet trong các
ứng dụng OEM
1. Tiết kiệm chi phí kết nối dây
2. Cung cấp khả năng chẩn đoán

Kết luận
Ethernet và các mạng khác đang thay thế nhanh
chóng kết nối dây trong các ứng dụng của các nhà
sản xuất máy móc và robot. Việc tiết kiệm cho phí
kết nối dây thường chỉ chứng minh tính ứng dụng
của các mạng công nghiệp, trong khi đó những lợi
thế được nêu ra ở phần trên và trong bảng 1 cung cấp
thêm nhiều lý do cho các nhà sản xuất OEM nên
nâng cấp lên mạng Ethernet.
Mặc dù các mạng công nghiệp không phải là
Ethernet cũng có thể tiết kiệm chi phí kết nối dây, tuy
nhiên chúng không thể hoạt động tốt bằng Ethernet khi cung cấp các lợi thế khác, đặc
biệt là khi kết nối với doanh nghiệp và tới người sử dụng ở xa. Các mạng Ethernet có