An toàn chức năng không dây Áp dụng CIP Safety trên thiết bị di động và từ xa với việc truyền thông không dây

Các truyền thông công nghiệp đang tiến triển 15 năm qua, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển không ngừng của kết nối công nghiệp, do nhu cầu về hiệu suất hệ thống tăng cao và được hỗ trợ bởi các công nghệ truyền thông tiêu dùng và công nghệ thông tin giúp giảm chi phí. Tại nhà và văn phòng, chúng ta đã phát triển mong đợi cao về hiệu suất của mạng không dây, khiến nó trở thành phương thức kết nối ưa thích trong những môi trường này. Do đó, các giải pháp không dây ngày càng phổ biến trong các môi trường công nghiệp với lý do hợp lý. Các truyền thông công nghiệp không dây đang cho phép sản xuất hiệu quả hơn trong nhiều lĩnh vực như sản xuất, logistics và giám sát từ xa, trong số các lĩnh vực khác.

• Thiết kế nhà máy linh hoạt và mô-đun 
• Công cụ điều khiển quy trình từ xa 
• Thu thập dữ liệu trên các thiết bị cũ
• Xe tự động hướng dẫn (AGV)
• Robot di động tự động (AMR)
• Công nghệ xe đẩy độc lập (ICT)
• Hệ thống lấy và trả hàng tự động (ASRS)
• Phân tích tiên đoán cho máy móc di động
• Giảm dây kết nối cho thiết kế vệ sinh 

Với mỗi bước tiến mới trong công nghệ, truyền thông không dây đạt được hiệu suất tốt hơn, dẫn đến nhiều ứng dụng tiềm năng hơn nữa. Tuy nhiên, các công ty áp dụng truyền thông không dây trong môi trường hoạt động cần giải quyết các rào cản văn hóa và kỹ thuật nhất định, như đảm bảo an toàn cho nhân viên. Vượt qua những thách thức này là rất quan trọng đối với việc tích hợp thành công các giải pháp không dây trong các môi trường công nghiệp.

Vấn đề an toàn như thế nào? An toàn là đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị di động, máy móc di động, nhà máy có thể cấu hình lại và bất cứ nơi nào con người gần gũi với các mục tiêu nguy hiểm trong hệ thống điều khiển công nghiệp. Các ứng dụng này đặt ra những thách thức đặc biệt đối với truyền thông công nghiệp, chẳng hạn như làm thế nào để truyền thông thông tin công nghiệp không dây và làm thế nào để đảm bảo an toàn cho nhân viên khi tương tác với máy móc di động. Truyền thông không dây đã có những cải tiến đáng kể và nhiều ứng dụng có thể thực hiện ngay bây giờ với an toàn chức năng như một phần của thiết kế.

Làm thế nào để đảm bảo an toàn qua không dây? Đầu tiên, hãy xem xét các yêu cầu an toàn chức năng một cách chung chung và cách mà chúng hoạt động qua các truyền thông công nghiệp. Có nhiều tiêu chuẩn liên quan đến an toàn chức năng trong các ngữ cảnh khác nhau. Những chủ đề chung cho các hệ thống điều khiển công nghiệp là:

• Giảm thiểu nguy cơ của sự cố thành phần hoặc sự cố hệ thống
• Định lượng nguy cơ của sự cố sau khi các biện pháp giảm được đưa ra
• Phát hiện khi sự cố xảy ra
• Đảm bảo rằng các sự cố luôn dẫn đến trạng thái an toàn

Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng các thực hành thiết kế tốt, áp dụng các thành phần quá khổ, thực hiện phân tích thống kê về các chế độ sự cố và chạy các chẩn đoán đều đặn trong số các kỹ thuật khác. Các tiêu chuẩn hiện đại cho thiết kế hệ thống an toàn, như IEC 61508 và IEC 62061, chỉ định cách áp dụng các kỹ thuật này cho điện tử trong hệ thống, trong khi IEC 13849 thêm vào các hệ thống điện cơ. Làm thế nào các nguyên lý tốt đó áp dụng vào một mạng truyền thông như vậy, đặc biệt là không dây?

Nền tảng của EtherNet/IP Chúng ta sẽ bắt đầu bằng việc xem xét cách các truyền thông công nghiệp tiêu chuẩn hoạt động. Việc xem xét mô hình OSI và mô hình TCP/IP cho truyền thông là hữu ích để hiểu cách các phần khác nhau của hệ thống truyền thông hoạt động cùng nhau cho giao thức truyền thông công nghiệp EtherNet/IP™.

• Dữ liệu phải được truyền giữa hai thiết bị được tạo ra ở tầng ứng dụng cao hơn, sử dụng Giao thức Công nghiệp Chung (CIP™). Đây là cùng tầng mà các chức năng quen thuộc như HTTP và SMTP tồn tại.
• Tại tầng giao vận, thông tin CIP được đóng gói, thường với một tiêu đề TCP hoặc UDP trong trường hợp của EtherNet/IP.
• Tại tầng mạng, địa chỉ IP của máy chủ cụ thể xác định điều chỉnh các gói thông tin qua mạng Internet công nghiệp.
• Tại tầng truyền thông, gói CIP được truyền qua mạng chuyên dụng hoặc kết nối của thiết bị giải pháp.
• Giao diện vật lý (Physical Layer): Đây là tầng thấp nhất trong mô hình OSI, xác định các yếu tố vật lý của kết nối, chẳng hạn như cáp, bộ dải tần số và các chuẩn kết nối.

Áp dụng CIP Safety trên thiết bị di động và từ xa với việc truyền thông không dây

Trong ngữ cảnh của việc áp dụng an toàn chức năng trong mạng truyền thông không dây, CIP Safety chơi một vai trò quan trọng. CIP Safety là một phần mềm và phần cứng an toàn, được áp dụng để đảm bảo rằng các tín hiệu điều khiển và dữ liệu được truyền tải an toàn giữa các thiết bị trong hệ thống điều khiển.

Khả năng chẩn đoán: CIP Safety cho phép các thiết bị trong mạng truyền thông gửi và nhận dữ liệu chẩn đoán, điều này rất quan trọng để kiểm tra và bảo trì hệ thống một cách hiệu quả. Việc tích hợp chẩn đoán vào các hệ thống không dây giúp giảm thiểu thời gian dừng máy và tăng năng suất toàn diện của nhà máy hoặc nhà xưởng.

Triển khai mạng không dây: Để triển khai thành công một mạng không dây sử dụng CIP Safety, các công ty cần tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn quốc tế, như IEC 61508 và IEC 62061, để đảm bảo rằng mọi khía cạnh của hệ thống được bảo vệ chặt chẽ.

Thách thức về an toàn trong mạng không dây: Một trong những thách thức lớn nhất khi áp dụng CIP Safety trong mạng không dây là đảm bảo tính ổn định và tin cậy của kết nối. Các mạng không dây có thể gặp phải các vấn đề như độ bền tín hiệu, nhiễu và sự cố kết nối. Việc thiết kế mạng phải cân nhắc các yếu tố này để đảm bảo rằng an toàn chức năng được duy trì liên tục.

Ứng dụng trong các ngành công nghiệp: CIP Safety trong mạng không dây có thể áp dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như sản xuất tự động, logistics, robot hướng dẫn tự động (AGV), xe tự hành (AMR), hệ thống lấy và trả hàng tự động (ASRS), và nhiều ứng dụng khác. Đây là các ngành mà việc sử dụng các thiết bị di động hoặc tự động có khả năng tương tác với con người và cần phải đảm bảo an toàn cao.

Kết luận

Việc áp dụng an toàn chức năng trong mạng truyền thông không dây không chỉ là một xu hướng mà còn là một nhu cầu thiết yếu trong các môi trường công nghiệp ngày nay. CIP Safety đóng vai trò quan trọng trong việc giúp đảm bảo rằng các hệ thống điều khiển và các thiết bị liên quan hoạt động một cách an toàn và hiệu quả. Việc áp dụng CIP Safety trong mạng không dây đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về các yếu tố kỹ thuật và an toàn để đảm bảo rằng mọi hoạt động diễn ra một cách trơn tru và hiệu quả.