Tăng tốc độ với IO-Link: 5 mẹo thực tế dành cho kỹ sư 

Cách người dùng khai thác tối đa tiềm năng của cảm biến thông minh

IO-Link mang lại nhiều hơn những lợi ích đã được biết đến. Báo cáo kỹ thuật này sẽ sử dụng 5 ví dụ thực tế để minh họa cách người dùng có thể tận dụng tối đa lợi ích của giao diện kỹ thuật số. Ngay cả người mới bắt đầu không có kiến ​​thức trước đó cũng có thể tích hợp thiết bị IO-Link vào PLC chỉ sau 80 phút nhờ hướng dẫn theo liên kết bên dưới.

Với IO-Link, các nhà thiết kế máy móc và người vận hành nhà máy nắm giữ chìa khóa của nhà máy kỹ thuật số trong tay. Nhưng không phải ai cũng biết và khai thác hết tiềm năng công nghệ thông minh của IO-Link. Nó cung cấp nhiều hơn chỉ là việc dễ dàng thiết lập thông số và thay thế cảm biến nhanh chóng. Với năm ví dụ được lấy từ công việc hàng ngày của các nhà chế tạo máy móc và người vận hành nhà máy, Báo cáo kỹ thuật này sẽ cho thấy cách người dùng có thể hưởng lợi từ IO-Link để tăng tốc độ kỹ thuật và tối ưu hóa khoảng thời gian bảo trì. Trọng tâm là gói IO-Link tất cả trong một tốc độ cao cho phép truyền dữ liệu tốc độ cao từ cảm biến đến PLC.

Ví dụ 1: IO-Link cuối cùng đã có sẵn cho ngành đóng gói

Trước đây, IO-Link không phù hợp với các ứng dụng có thời gian phản hồi rất ngắn. Một ví dụ về các ứng dụng rất năng động là máy đóng gói yêu cầu tốc độ truyền tải rất cao. Máy đóng gói được thiết kế cho tốc độ cao vì phương châm “thời gian là tiền bạc” ở đây thậm chí còn quan trọng hơn trong các lĩnh vực tự động hóa khác. Băng tải càng chạy “không gặp sự cố” nhanh thì hiệu quả chi phí cho người vận hành nhà máy càng cao. Trọng tâm là “không gặp sự cố”, vì trong ngành đóng gói tồn tại những yêu cầu cao nhất về thời gian hoạt động của hệ thống. Ví dụ, nếu băng tải dừng lại trong quá trình đóng gói cá tươi đã qua chế biến, thường thì toàn bộ lô hàng phải bị loại bỏ và thiết bị đóng gói phải được làm sạch. Những tình huống tốn kém như vậy phải được lưu ý. Do đó, việc biết trước về việc máy móc ngừng hoạt động vài tuần là điều mà người vận hành nhà máy mơ ước. Với thông tin này, việc bảo trì có thể được lên kế hoạch hoàn hảo – không quá thường xuyên, nhưng phải được thực hiện trước khi ngừng hoạt động – ví dụ, trong ca bảo trì vào Chủ nhật.

Mặc dù IO-Link tốc độ cao có thể cung cấp dữ liệu thứ cấp cần thiết, nhưng việc truyền dữ liệu chính của hệ thống đến PLC sẽ không đủ nhanh. Nút thắt cổ chai nằm ở bộ điều khiển chính IO-Link. Trước đây, nó quá chậm so với tốc độ truyền dữ liệu chính. Nguyên nhân gốc rễ là do thời gian chu kỳ PLC chỉ từ 4 ms trở xuống trong các hệ thống đóng gói. Các đầu vào thông thường (analog và chuyển mạch) đủ nhanh, nhưng IO-Link trước đây chậm hơn đáng kể, thường >10 ms.

Những ngày đó đã qua rồi. Hiện nay, các cảm biến có thời gian chu kỳ <1 ms và các bộ điều khiển chính IO-Link tương ứng hỗ trợ đã có sẵn. Vì lý do này, giờ đây tất cả các lợi ích của IO-Link có thể được sử dụng trong một trong những loại máy nhanh nhất trên thị trường: máy đóng gói. Về tốc độ, kết nối IO-Link không còn chậm hơn so với các kết nối thông thường nữa. Và trên hết: nhờ kênh dữ liệu thứ cấp, các cảm biến có thể báo cáo về sự nhiễm bẩn, các vấn đề căn chỉnh hoặc nhiệt độ quá cao ở giai đoạn sớm.

Ví dụ 2: Giám sát tình trạng để bảo trì dự đoán

Việc sử dụng dữ liệu thứ cấp đã được Baumer hiện thực hóa cho các máy đóng gói. Cảm biến quang học của Baumer có thể báo cáo liệu ánh sáng phản xạ của chúng có còn đủ để đo lường hoặc vận hành chuyển mạch chính xác hay không. Bằng cách này, cảm biến có thể “nhận biết” khi kính bị nhiễm bẩn hoặc không còn được căn chỉnh chính xác. Các dữ liệu cảm biến hữu ích khác cho bảo trì dự đoán bao gồm nhiệt độ, độ rung, quá tải (lực và áp suất), mức tiêu thụ điện năng hoặc tuổi thọ.

Ví dụ 3: Tăng tốc kỹ thuật

Một phần mềm miễn phí có tên là Baumer Sensor Suite hiện có sẵn. Công cụ này giúp đánh giá, tham số hóa và sử dụng các cảm biến và bộ truyền động IO-Link. Một ví dụ bao gồm cài đặt SSC (Kênh tín hiệu chuyển mạch) của cảm biến đo lường hoặc định nghĩa hình nón âm thanh của cảm biến siêu âm. Công cụ này giao tiếp với tất cả các thiết bị IO-Link hiện có thông qua bộ điều khiển IO-Link – bao gồm cả các thiết bị từ các nhà sản xuất khác. Bộ điều khiển IO-Link USB-C nhỏ gọn của Baumer cũng có sẵn mà không cần nguồn điện bổ sung. Bộ điều khiển USB-C IO-Link master kết nối cảm biến và máy tính: trên bàn làm việc, trong quá trình vận hành máy móc hoặc trong trường hợp bảo trì.

Ví dụ 4: IO-Link Sử Dụng Cáp Chuẩn

Một lợi ích đáng chú ý khác của IO-Link là việc đơn giản hóa hệ thống dây dẫn. Điều này có nghĩa là giảm chi phí, tiết kiệm thời gian lắp đặt và loại bỏ các nguồn gây lỗi. Cơ chế hoạt động như thế nào? Đầu tiên, hệ thống dây dẫn được tiêu chuẩn hóa và đơn giản hóa giúp ngăn ngừa lỗi và tăng tốc quá trình vận hành. Hơn nữa, IO-Link giúp giảm chi phí vật liệu cáp. Không giống như các hệ thống bus, cáp tiêu chuẩn không bọc, giá rẻ là đủ cho việc truyền dữ liệu (chiều dài cáp tối đa = 20 mét). Không cần đến thẻ đầu vào analog, nhờ vào việc sử dụng bộ điều khiển chính IO-Link tại hiện trường. Điều này giúp giảm chiều dài cáp, vì chỉ cần đấu dây đến bộ điều khiển chính IO-Link chứ không cần đến tủ điều khiển nữa. Thông qua đầu nối M12, bộ điều khiển chính có thể được kết nối trong vài phút, trong khi việc đấu dây tủ điều khiển sẽ mất hàng giờ. Một ví dụ tính toán của máy Baumer đã đưa ra một kết luận thú vị: Bộ điều khiển chính IO-Link đã mang lại lợi ích ngay cả khi chỉ được trang bị từ hai đến ba cảm biến đo. Chỉ riêng lợi thế cạnh tranh nhờ việc đơn giản hóa hệ thống dây dẫn đã thuyết phục các chuyên gia dự đoán: Những ai không dựa vào IO-Link sẽ bị tụt hậu trong những năm tới.

Ví dụ 5: Trở thành chuyên gia IO-Link

Tuy nhiên, những lợi ích trên đều có cái giá của nó. Và đó là: sự phức tạp gia tăng. So với chuyển mạch cổ điển và tín hiệu tương tự, IO-Link với tất cả tiềm năng của nó phức tạp hơn. Nhưng vẫn có những giải pháp giúp việc tiếp cận công nghệ dễ dàng hơn và cho phép bắt đầu nhanh chóng. Một giải pháp là Baumer Sensor Suite đã đề cập ở trên. Hai video hướng dẫn của Baumer giải thích cách tích hợp PLC từng bước chỉ trong 80 phút: từ thiết lập bộ điều khiển chính IO-Link cho đến việc tích hợp dữ liệu tuần hoàn và không tuần hoàn. Với hướng dẫn dành cho người mới bắt đầu này trên YouTube, bất kỳ ai cũng có thể trở thành chuyên gia IO-Link – trong thời lượng của link phim: www.youtube.com/watch?v=qwM5rzrY4Wo.

Kết luận: IO-Link là tấm vé vào cửa cho tự động hóa của tương lai

IO-Link nắm giữ tiềm năng lớn cho tự động hóa thông minh. Ví dụ, Baumer cung cấp các ứng dụng tốc độ cao, cho phép người dùng khai thác tối đa tiềm năng này và do đó đảm bảo lợi thế cạnh tranh. Những ứng dụng này đáp ứng mong muốn của nhiều nhà vận hành nhà máy và kỹ thuật viên bảo trì về bảo trì dự đoán trong ngành đóng gói. Từ cảm biến đến bộ điều khiển IO-Link, tiếp tục đến PLC và các hệ thống CNTT cấp cao hơn – hệ thống cáp phù hợp đảm bảo tương tác hoàn hảo. Điều này đơn giản hóa công tác thiết kế và cho phép tốc độ dữ liệu đủ nhanh để ứng dụng IO-Link trong các hệ thống có tính động cao. Cuối cùng, việc truy cập dễ dàng vào hướng dẫn sử dụng IO-Link thực tế trở nên tiết kiệm thời gian nhờ các video hướng dẫn dài 80 phút với những giải thích từng bước rất chi tiết.

Tác giả: Thomas Langer,

Giám đốc Sản phẩm Kết nối, Baumer