Bởi- Đội ngũ kỹ thuật element14

‍

Hệ thống tự động hóa công nghiệp là cốt lõi của các quy trình công nghiệp hiện đại, kết hợp các thành phần điện tử để kiểm soát và giám sát hoạt động hiệu quả.

Các hệ thống này đã trở nên thiết yếu trong việc cải thiện năng suất, đảm bảo độ tin cậy và tăng cường an toàn trong các ngành công nghiệp, ví dụ như sản xuất. Trong những năm qua, những tiến bộ trong điện tử và công nghệ đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của tự động hóa công nghiệp, biến nó thành nền tảng của sự đổi mới trong lĩnh vực công nghiệp.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá những xu hướng mới nhất định hình lĩnh vực tự động hóa công nghiệp và xem xét ảnh hưởng ngày càng tăng của chúng đối với ngành công nghiệp điện tử.

Các yêu cầu của IA

Các khối xây dựng chính của hệ thống tự động hóa công nghiệp (hình 1) bao gồm cảm biến, bộ điều khiển, bộ truyền động, giao diện người-máy (HMI), mạng lưới truyền thông, nguồn điện, ổ đĩa và hệ thống an toàn. Cảm biến phát hiện những thay đổi về môi trường và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện. Bộ điều khiển, chẳng hạn như Bộ điều khiển logic lập trình (PLC) và PC công nghiệp (IPC), xử lý dữ liệu đầu vào từ cảm biến và thực hiện các thuật toán điều khiển để quản lý bộ truyền động. Bộ truyền động, chẳng hạn như động cơ, solenoid và bộ truyền động khí nén, chuyển đổi tín hiệu điện thành hành động vật lý. Giao diện người-máy (HMI) cho phép người vận hành giao tiếp với hệ thống tự động hóa, giám sát các quy trình và nhập lệnh. Mạng truyền thông cho phép các bộ phận khác nhau của hệ thống tự động hóa tương tác với nhau bằng các giao thức như Ethernet/IP, Modbus và Profibus. Nguồn điện, chẳng hạn như bộ chuyển đổi AC/DC và bộ lưu điện không ngắt quãng (UPS), rất cần thiết để vận hành các thành phần điện tử. Các ổ đĩa điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ, sử dụng Ổ đĩa tần số biến (VFD) để quản lý hiệu suất của động cơ. Các hệ thống an toàn, chẳng hạn như nút dừng khẩn cấp, rơ le an toàn và màn chắn sáng, đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị.

Sơ đồ hệ thống tự động hóa công nghiệp (Nguồn)

Raspberry Pi được sử dụng như thế nào cho tự động hóa công nghiệp

Raspberry Pi là một hệ thống thu thập dữ liệu đa năng. Hệ thống này sử dụng các cảm biến để cung cấp cho người vận hành và kỹ sư hình ảnh trực quan, theo thời gian thực về hiệu suất hệ thống bằng cách tạo bảng điều khiển dựa trên web. Những lợi ích của Raspberry Pi bao gồm:

• Hoạt động như một thiết bị điều khiển công nghiệp: Raspberry Pi có khả năng thay thế các Bộ điều khiển logic lập trình (PLC) độc quyền và đắt tiền. Nó có thể được lập trình để hoạt động như một Bộ điều khiển logic lập trình (PLC) cho các ứng dụng quy mô nhỏ hơn, cung cấp các công cụ để phát triển logic điều khiển công nghiệp.
• Bảo trì dự đoán và giảm chi phí: Raspberry Pi có thể được lập trình để tương tác với máy đo gia tốc để theo dõi độ rung trong máy móc đang quay, cho phép bảo trì phát hiện các vấn đề tiềm ẩn theo thời gian thực. Ngoài ra, vì các mô hình AI và máy học (ML) chạy cục bộ nên độ trễ và yêu cầu về băng thông cũng có thể được giảm bớt.
• Điện toán biên: Raspberry Pi có thể xử lý dữ liệu cục bộ, đưa ra quyết định theo thời gian thực mà không cần máy chủ trung tâm hoặc đám mây. Điều này hữu ích cho các hệ thống kiểm soát máy móc hoặc đảm bảo chất lượng. Nó cũng có thể chạy các mô hình AI cho các tác vụ như nhận dạng hình ảnh, phát hiện bất thường và phân tích dự đoán, khiến nó trở nên có giá trị đối với các hệ thống kiểm tra tự động, rô bốt tự động và giám sát theo thời gian thực.
• IoT gateway: Raspberry Pi có thể kết nối nhiều thiết bị công nghiệp, cảm biến và máy móc với internet, tăng cường khả năng mở rộng hệ thống. Điều này cho phép các kỹ sư giám sát hoạt động ở nhiều địa điểm. Các giải pháp truy cập từ xa an toàn, như VPN hoặc đường hầm SSH, có thể được triển khai trên Raspberry Pi, giảm thiểu nhu cầu hiện diện vật lý trong môi trường nguy hiểm hoặc xa xôi.
• Hoạt động như một hệ thống HMI: Raspberry Pi cung cấp cả tùy chọn phần cứng và dựa trên web, giúp nó trở thành giải pháp tiết kiệm chi phí cho các hệ thống giao diện người-máy (HMI). Giao diện màn hình cảm ứng của nó cho phép người vận hành kiểm soát các quy trình, theo dõi trạng thái hệ thống và truy cập báo động từ xưởng sản xuất.

Raspberry Pi có thể cải thiện đáng kể hiệu quả năng lượng, hiệu quả hoạt động và giảm chi phí. Bằng cách kết nối Raspberry Pi với camera, có thể thiết lập hệ thống CCTV tiết kiệm chi phí và triển khai các hệ thống kiểm soát ra vào bằng các công nghệ như RFID, nhận dạng khuôn mặt hoặc phương pháp sinh trắc học.

Giải pháp Raspberry Pi cho tự động hóa công nghiệp - mô-đun tính toán

Các mô-đun tính toán Raspberry Pi là các biến thể hệ thống trên mô-đun nhỏ gọn, linh hoạt của các mẫu Raspberry Pi phổ biến, được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại như biển hiệu kỹ thuật số, máy tính người dùng có cấu hình tối thiểu và tự động hóa quy trình. Chúng cung cấp thiết kế hợp lý hơn và tiết kiệm không gian hơn so với các mẫu Raspberry Pi hàng đầu, giúp chúng phù hợp với nhiều mục đích sử dụng công nghiệp và thương mại. Các mô-đun có nhiều cấu hình khác nhau với bộ nhớ khác nhau và dung lượng lưu trữ flash Thẻ đa phương tiện (eMMC) nhúng. Trong số đó, Mô-đun tính toán Raspberry Pi 4 (CM4) và 4SODIMM (CM4S) là hai hệ thống trên mô-đun chính, cả hai đều tích hợp bộ xử lý hiệu suất cao, bộ nhớ, flash eMMC và mạch nguồn. Chúng cung cấp cho các nhà thiết kế khả năng sử dụng phần cứng và tập hợp những phần mềm Raspberry Pi trong các hệ thống và kiểu dáng tùy chỉnh của họ.

Giải pháp sử dụng thực tế của mô-đun tính toán Raspberry Pi trong ứng dụng công nghiệp

Trong các ứng dụng thực tế, Mô-đun tính toán Raspberry Pi đã chứng minh được khả năng ứng dụng rộng rãi của chúng. Ví dụ: máy tính công nghiệp Revolution Pi là máy tính công nghiệp mở, dạng mô-đun và tiết kiệm chi phí dựa trên Raspberry Pi, tuân thủ mọi tiêu chuẩn công nghiệp quan trọng. CM4 Industrial của EDA Technology là máy tính công nghiệp nhúng dựa trên CM4, có thể được cấu hình với các dung lượng bộ nhớ và lưu trữ khác nhau tùy theo ứng dụng và cung cấp nhiều giao diện và chức năng truyền thông công nghiệp. EpiSensor đã sử dụng CM4 để tạo ra lớp cơ sở hạ tầng dịch vụ năng lượng IoT, nhằm mục đích tổng hợp nhiều tài sản thành Nhà máy điện ảo (VPP) thông qua các chương trình phản hồi nhu cầu. Hơn nữa, Strato Pi Max của Sfera Labs là máy chủ công nghiệp đa năng dựa trên CM4, phù hợp cho các ứng dụng chuyên nghiệp và công nghiệp, nơi độ tin cậy và tính liên tục của dịch vụ là rất quan trọng.

Tóm lại, việc ứng dụng Raspberry Pi trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp không chỉ đơn giản hóa kiến trúc hệ thống và giảm chi phí mà còn cải thiện tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống. Khi công nghệ tiến bộ và các ứng dụng mở rộng, Raspberry Pi sẽ đóng vai trò quan trọng hơn nữa trong tự động hóa công nghiệp. Người dùng và kỹ sư có thể mở khóa sức mạnh của Raspberry Pi với các tùy chọn kho hàng mở rộng của element14 và bắt đầu thiết kế sản phẩm tự động hóa công nghiệp tiên tiến một cách liền mạch.

**kết thúc**

‍