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

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

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 nối HMI, bộ điều
khiển, động cơ và cảm biến.
Tại sao Ethernet được sử dụng cho công nghiệp?
Bất chấp thực tế Ethernet được sử dụng trong môi trường
kinh doanh giống như sử dụng trong các ứng dụng công
nghiệp, các yêu cầu về thiết bị là rất khác nhau. Do bất kỳ
một hệ thống nào cũng chỉ tốt về mặt cơ sở hạ tầng vật lý mà
trong đó nó được xây dựng, không thể phủ nhận rằng thiết bị
được lựa chọn cho ứng dụng được thiết kế đặc biệt cho môi
trường trong đó nó sẽ được sử dụng.
Một số điểm khác biệt lớn nhất giữa môi trường văn phòng
được điều khiển hay một phòng server và sàn nhà máy bao
gồm:
* Nhiệt độ: Dải nhiệt độ công nghiệp có thể nằm ở mức từ -
40 độ C đến hơn +70 độ C.
* EMI/RFI: Các nhà máy công nghiệp có nhiều nguồn nhiễu
EMI/RFI bao gồm dây cáp điện, các động cơ lớn và các thiết
bị khác như máy hàn robot.
* Độ ẩm: Để chịu được ẩm, hệ thống cần được bảo vệ
NEMA 4 hoặc IP67.
* Độ rung: Do luôn có sự chuyển động trong một nhà máy, từ
cả chính thiết bị hoặc do kết quả của chất lỏng trong quý
trình chảy, tất cả thiết bị được kết nối với quá trình đều phải
chịu rung. Độ rung này có thể có nhiều tần số và biên độ.
* Chuyển động/Uốn cong: Các dây chuyền lắp ráp kết hợp
nhiều bộ phận chuyển động như cánh tay robot, băng tải và
các hệ thống cầm – đặt. Chuyển động này thường có nhiều

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
3. Dễ dàng giao tiếp với
doanh nghiệp hơn
4. Dễ triển khai kết nối từ xa
hơn
5. Hệ số giá/công năng cao
6. Đường nâng cấp rõ ràng
từ các mạng hiện nay
7. Cả một nền tảng người sử
dụng có kinh nghiệm hiện
nay
8. Các giải pháp kết nối dây
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