Một nhà sản xuất ô tô thuộc “Big 3” đã tăng 53% công suất sản xuất tại xưởng sơn

Hệ thống monorail trên cao vận chuyển các băng tải thân xe ô tô quanh một vòng lặp đi qua xưởng sơn dài 100 mét.

Tại trạm tải đầu vào của xưởng sơn, các thân xe được đưa lên các băng tải di động, nâng lên tám mét so với sàn và gắn vào hệ thống monorail trên cao. Các băng tải di chuyển qua dây chuyền gồm 14 trạm nối tiếp nhau. Tại mỗi trạm, băng tải dừng lại để hai hệ thống nâng hạ trên đó hạ thân xe xuống bể ngâm hóa chất. Khi quy trình ở một trạm hoàn tất, hệ thống nâng sẽ nâng thân xe lên và băng tải tiếp tục di chuyển đến trạm tiếp theo, ngay khi nó trống. Sau khi hoàn tất quy trình tại trạm cuối cùng, các thân xe sẽ được dỡ xuống ở phía bên kia của tòa nhà, cách điểm bắt đầu 120 mét.

Vấn đề – Kết nối di động cũ kỹ

Mỗi băng tải trên cao chứa một bộ điều khiển riêng để vận hành hệ thống nâng hạ trên đó. Một bộ điều khiển chính cố định đặt gần trạm tải đầu vào quản lý các bộ điều khiển trên các băng tải. Bộ điều khiển chính gửi lệnh thông qua một giao thức nối tiếp cũ qua hệ thống thanh dẫn kết nối nó với các bộ điều khiển trên băng tải.

Giao thức này chậm hơn so với các giao thức công nghiệp mới và khó truyền tải không dây. Ban quản lý xưởng nhận thấy rằng để tăng tốc độ và băng thông liên lạc, họ cần sử dụng giao thức mới. Ngoài ra, thiết kế mạng ban đầu không yêu cầu hay bao gồm giao tiếp ngang hàng giữa các bộ điều khiển trên các băng tải. Họ xác định rằng việc bổ sung khả năng giao tiếp ngang hàng cũng có thể giúp tăng cường năng suất.

Hệ thống thanh dẫn tiếp xúc trượt để truyền tín hiệu cũng gây ra nhiều vấn đề. Hệ thống tiếp xúc trượt cần phải bảo trì thường xuyên để hoạt động hiệu quả nhất. Nhưng ngay cả khi đạt hiệu quả tối đa, khi sử dụng hết dung lượng băng thông của mạng, tỷ lệ lỗi truyền tải cao vẫn tồn tại với hệ thống kết nối cọ xát này. Dung lượng thấp và tỷ lệ lỗi cao dẫn đến một vấn đề khác. Mặc dù dây chuyền sơn có 14 trạm, nhưng hệ thống thanh dẫn chỉ đủ băng thông cho dữ liệu từ 13 băng tải cùng lúc, điều này hạn chế năng suất của xưởng sơn.

Mục tiêu – Tăng công suất sản xuất với ít thay đổi

Các kỹ sư nhà máy muốn giữ lại lợi ích của việc có các bộ điều khiển di động trên mỗi băng tải. Họ muốn loại bỏ điểm nghẽn truyền thông do giao thức nối tiếp cũ gây ra. Họ muốn loại bỏ các vấn đề bảo trì và hạn chế băng thông của mạng thanh dẫn. Họ muốn có thể sử dụng đồng thời tất cả 14 trạm và bổ sung thêm 4-6 băng tải mới để đáp ứng nhu cầu sản xuất gia tăng. Vì vậy, họ bắt đầu suy nghĩ lại về chiến lược mạng của mình.

Giải pháp – Kết hợp công nghệ cũ và mới  

Hợp tác chặt chẽ với một dịch vụ kỹ thuật và nhà phân phối địa phương, công ty đã chọn nâng cấp lên mạng truyền thông Ethernet nhanh hơn, đáng tin cậy hơn để tăng băng thông. Tuy nhiên, các bộ xử lý gắn trong các tủ điều khiển di động lại không có cổng Ethernet. Nhà sản xuất không muốn thay thế toàn bộ bộ điều khiển PLC di động bằng bộ xử lý có cổng Ethernet, nên họ đã lắp đặt cổng chuyển đổi nối tiếp sang Ethernet trong mỗi tủ điều khiển. Điều này cho phép bộ xử lý chính cố định nhận dữ liệu xử lý từ các bộ xử lý di động qua Ethernet. Bộ điều khiển PLC chính cũ cũng được thay thế bằng phiên bản mới hơn, cung cấp đủ băng thông kết nối Ethernet để xử lý khối lượng lớn dữ liệu từ các bộ điều khiển di động.

Hệ thống mạng tiếp xúc trượt không phù hợp với giao tiếp Ethernet và quá tốn kém để duy trì. Việc loại bỏ hệ thống tiếp xúc trượt lỗi thời và thay thế nó bằng hệ thống không dây hiện đại là lựa chọn rõ ràng và cần thiết. Các băng tải di động và bộ điều khiển chính cố định có thể giao tiếp qua Ethernet thông qua giải pháp mạng không dây tốc độ cao và băng thông lớn. Tuy nhiên, mạng không dây cũng có những hạn chế riêng. Sóng radio phản xạ từ các vật thể kim loại và phân tán theo nhiều hướng, tạo ra hiện tượng nhiễu đa đường, có thể làm gián đoạn hoặc làm sai lệch dòng dữ liệu.

Các kỹ sư nghi ngờ rằng hệ thống không dây sẽ đáng tin cậy trong môi trường công nghiệp nặng, bao quanh bởi các vật thể kim loại di động. Xưởng sơn có tường và mái làm bằng kim loại. Các băng tải là những vật thể thép lớn, cũng như các thân xe mà chúng vận chuyển. Những khối kim loại di chuyển liên tục này tạo ra một môi trường tần số radio thay đổi liên tục, làm tăng khả năng gây nhiễu radio và gián đoạn hoặc làm sai lệch luồng dữ liệu. Tuy nhiên, radio công nghiệp của ProSoft sử dụng các thuật toán lọc hiệu quả cao và cho phép điều chỉnh công suất phát sóng. Cả hai tính năng này đều giúp khắc phục các vấn đề nhiễu đa đường. Thêm vào đó, sự hỗ trợ từ các chuyên gia của ProSoft Technology về việc chọn lựa và lắp đặt ăng-ten đã góp phần lớn vào sự thành công chung của ứng dụng.

“Chúng tôi tiết kiệm ít nhất 2-3 ngày công kỹ thuật trong khi thiết kế mạng,” – Mike Dean, kỹ sư hệ thống từ DACs. “Và tất nhiên, chúng tôi tiết kiệm thời gian lắp đặt, vì có ít phần cứng cần xử lý, lắp đặt tại hiện trường. Thực tế, việc lắp đặt và xác nhận mạng diễn ra rất nhanh. Khi áp dụng một công nghệ mới, thường phải mất một hoặc hai dự án để làm quen. Nhưng với [radio] và sự hỗ trợ từ ProSoft Technology, quá trình học hỏi của chúng tôi diễn ra rất ngắn.”

Kết quả 

Công suất sản xuất tăng hơn 53%.

Hệ thống radio không dây đã cung cấp đủ tốc độ và băng thông để các kỹ sư đạt được mục tiêu thiết kế. Mạng không dây mang lại tốc độ truyền và độ tin cậy đã bị thiếu hụt với hệ thống thanh dẫn tiếp xúc trượt cũ. Giải pháp không dây dễ triển khai và bảo trì hơn nhiều, đòi hỏi ít thời gian ngừng hoạt động. Số lượng băng tải có thể được sử dụng đồng thời trong vòng lặp của xưởng sơn đã tăng từ 13 với mạng cũ lên 20 với mạng mới.

Tìm hiểu thêm về các giải pháp không dây của ProSoft Technology tại đây