Với sự tập trung ngày càng tăng vào số hóa, tính bền vững và an toàn cho người lao động, PROFINET đang chứng kiến sự trỗi dậy trong việc sử dụng Hồ sơ ứng dụng. Trong loạt bài gồm ba phần, chúng ta xem xét ba cấu hình ứng dụng thúc đẩy sự hồi sinh này – PROFIsafe, PROFIenergy và PROFIdrive. Chúng tôi đã xem xét PROFIsafe trong số trước (xem Phần 1 trong số tháng 3 chúng tôi xuất bản). Trong số này chúng ta xem xét phần 2 PROFIenergy.
Để cập nhật lại vấn đề trước, điều chúng ta đang nói đến khi nói về Hồ sơ ứng dụng là tăng mức độ tương thích giữa các thiết bị trong mạng. Như có thể thấy trong hình bên dưới, đặc tả PROFINET cung cấp mức độ tương thích đầu tiên bằng cách chuẩn hóa giao thức, giao diện và truy cập dữ liệu. Ở đây, chúng ta có thể đạt được sự cùng tồn tại và khả năng kết nối ở cấp độ giao tiếp. Hồ sơ ứng dụng tiến thêm một bước nữa bằng cách tiêu chuẩn hóa các loại dữ liệu, ngữ nghĩa và chức năng. Ở đây, chúng ta không chỉ có thể đạt được khả năng tương tác mà còn có thể thay thế cho nhau các thiết bị. Mỗi Hồ sơ Ứng dụng được PI chỉ định và viết, giống như giao thức PROFINET.
Hồ sơ ứng dụng hoạt động bằng cách cấu trúc dữ liệu theo định dạng đối tượng nhất quán cho một dòng thiết bị. Nói cách khác, một dòng thiết bị luôn có dữ liệu được mô hình hóa theo cùng một cách. Hầu như mọi bước trong quy trình sản xuất đều có Hồ sơ ứng dụng. Trong PI chúng tôi có tổng cộng khoảng hai mươi hồ sơ. Có Hồ sơ ứng dụng cho thiết bị chuyển mạch điện áp thấp, cho đầu đọc RFID, cho drive, bộ mã hóa, v.v. Cách thức hoạt động của nó là như sau: nếu tệp mô tả của thiết bị được ghi vào Hồ sơ ứng dụng của nó thì không phụ thuộc vào nhà cung cấp hoặc loại, các thông số như điện áp, vị trí hoặc RPM luôn được đưa vào công cụ kỹ thuật của bạn theo cùng một cách để dễ dàng tích hợp. Và mặc dù Hồ sơ ứng dụng cực kỳ hữu ích nhưng chúng là tùy chọn – nhà sản xuất thiết bị không cần làm cho sản phẩm của họ tương thích mà hầu hết đều làm như vậy vì nhu cầu thị trường. Chúng ta hãy xem hồ sơ ứng dụng thứ hai trong số ba hồ sơ đang có đà phát triển với nhu cầu thị trường mới nhất này: PROFIenergy.
PROFIenergy
Được thúc đẩy bởi các công ty ô tô – họ nhận thấy rằng khi họ sản xuất ô tô vào các ngày trong tuần, họ tiêu thụ một số kilowatt giờ nhất định, như thể hiện bằng màu xám trong hình bên dưới. Trong khi đó, vào những ngày cuối tuần khi họ không sản xuất ô tô – khi sản lượng thực tế bằng 0 – họ vẫn tiêu thụ khoảng một nửa lượng năng lượng họ sử dụng trong các ngày trong tuần, như minh họa bằng màu cam bên dưới. Vì vậy, các công ty ô tô đã đến PI và hỏi liệu chúng tôi có thể làm gì để giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng khi họ không sản xuất ô tô – khi sản lượng bằng không. Vì vậy, chúng tôi đã thành lập một nhóm làm việc và đưa ra PROFIenergy. PROFIenergy giảm mức tiêu thụ năng lượng khoảng 80% – như minh họa bằng màu xanh lá cây bên dưới.
Đó không phải là một ý tưởng mới. Chỉ là trước đây sẽ có một số phần cứng bổ sung được kết nối với mạng PROFINET và mặt khác là các công tắc tơ cứng như thể hiện ở bên trái trong hình bên dưới. Các công tắc tơ này sẽ cắt điện đối với I/O, truyền động và rô-bốt vào tối thứ Sáu – rồi cấp lại nguồn cho các thiết bị này vào sáng thứ Hai. Đây chắc chắn là một cách tuyệt vời để tiết kiệm năng lượng khi không sử dụng thiết bị. Ngoại trừ những gì những người này nhận thấy là đường dây của họ không hoạt động vào sáng thứ Hai như trước khi ngừng hoạt động vào tối thứ Sáu! Những đường dây này cực kỳ phức tạp đến mức việc cắt nguồn điện cho các thiết bị – rồi cấp lại nguồn cho chúng – khiến đường dây không khởi động lại theo cách tương tự! Vì vậy, với PROFIenergy, chúng tôi loại bỏ tất cả phần cứng bổ sung đó và chức năng tiết kiệm năng lượng sẽ được tích hợp vào các thiết bị như minh họa bên phải trong hình bên dưới. Sau đó, các thiết bị này trao đổi thông báo PROFIenergy với bộ điều khiển để cấp nguồn lại cho thiết bị đúng cách.
Cách thức hoạt động của nó là như sau: khi đến lúc tắt nguồn đường dây vào tối thứ Sáu, PLC sẽ báo cho các thiết bị chuyển sang chế độ ngủ. Đây là một sự tương tự tốt với chức năng ngủ trên máy tính xách tay của bạn, nơi bạn yêu cầu nó chuyển sang chế độ ngủ khi nó không làm gì cả. Khi các thiết bị nhận được lệnh ngủ, chúng sẽ phản hồi kèm theo thời gian khởi động – vì mỗi thiết bị có trình tự bật nguồn riêng. Ví dụ, một công cụ cuối cánh tay trên robot có thể cần thời gian khởi động lâu hơn so với bộ truyền động trên băng chuyền. Sau đó, khi đến lúc khởi động lại dây chuyền, PLC sẽ thông báo cho các thiết bị thức dậy dựa trên thời gian khởi động của chúng. Một hộp thoại khái niệm được hiển thị bên dưới bên phải. Và cuối cùng, dữ liệu được sắp xếp theo kiểu nhất quán – điều này đúng với tất cả Hồ sơ ứng dụng – vì vậy, chúng tôi có thể thực hiện những việc như báo cáo mức tiêu thụ năng lượng theo thời gian thực như chúng tôi hiển thị bên dưới trên HMI.
Việc sắp xếp dữ liệu một cách nhất quán cũng cho phép bạn thực hiện một số điều thực sự đáng kinh ngạc. Ví dụ: một nhà sản xuất ô tô lớn thu thập và phân tích dữ liệu PROFIenergy để thực hiện một việc gọi là “cạo đỉnh”. Các công ty tiện ích lập hóa đơn cho khách hàng công nghiệp của họ khác với cách họ lập hóa đơn cho khách hàng dân cư. Khách hàng công nghiệp bị tính phí không chỉ dựa trên lượng năng lượng họ tiêu thụ trong một kỳ thanh toán nhất định mà còn dựa trên lượng nhu cầu đạt đỉnh điểm. Vì vậy, nếu họ tiêu thụ X kilowatt giờ trong tháng 7 và cùng X kilowatt giờ trong tháng 8 – nhưng trong tháng 8, nhu cầu tăng đột biến, hóa đơn tháng 8 của họ sẽ cao hơn rất nhiều, bởi vì các công ty tiện ích không thích nhu cầu tăng đột biến vì nó khó khăn trên lưới điện.
Như minh họa trong hình, bằng cách thu thập và phân tích dữ liệu PROFIenergy, công ty này có thể nhận ra khi nào họ sắp đạt đến đỉnh điểm về nhu cầu năng lượng. Vì vậy, họ tạm dừng sản xuất một thời gian và thực sự có ROI nhờ vào việc tiết kiệm hóa đơn tiện ích. Mặc dù đây không phải là một phần của PROFIenergy nhưng nó được kích hoạt nhờ tổ chức dữ liệu nhất quán trong Hồ sơ ứng dụng.