Lần chạy thử đầu tiên với nền tảng IPC Bosch Rexroth ctrlX CORE

Một trải nghiệm PLC khác biệt

Hầu hết các kỹ sư tiếp cận một bộ điều khiển mới theo cùng một cách. Bật nguồn, đấu nối một vài đầu vào, xây dựng nhanh một chương trình ladder và kiểm tra các đầu ra. ctrlX CORE của Bosch Rexroth gần như ngay lập tức làm thay đổi quy trình đó.

Thay vì hoạt động như một nền tảng PLC truyền thống, ctrlX CORE giới thiệu một môi trường tự động hóa lấy phần mềm làm trung tâm, kết hợp tính linh hoạt của máy tính công nghiệp với kỹ thuật hiện đại dựa trên web. Kết quả mang lại cảm giác không giống việc đưa một bộ điều khiển vào vận hành mà giống như cấu hình một hệ sinh thái vận hành công nghiệp hơn.

ctrlX CORE kết hợp các khả năng PLC, chuyển động, kết nối mạng và IIoT trong một nền tảng máy tính công nghiệp nhỏ gọn.

Vì sao máy tính công nghiệp đang thay đổi thiết kế hệ thống tự động hóa

Sự phát triển của máy tính công nghiệp phản ánh một chuyển dịch lớn hơn đang diễn ra trong các ngành sản xuất và công nghiệp quy trình. Các kỹ sư ngày càng muốn một nền tảng phần cứng duy nhất có khả năng xử lý logic điều khiển, điều phối chuyển động, trực quan hóa, phân tích và giao tiếp.

Các kiến trúc PLC truyền thống thường yêu cầu các mô-đun phần cứng riêng cho mỗi khả năng được bổ sung. Điều khiển chuyển động cần các card chuyên dụng. Mạng nâng cao cần các mô-đun mở rộng. Chức năng trực quan hóa HMI phụ thuộc vào các thiết bị đầu cuối vận hành riêng biệt.

Phần mềm thay thế các lớp phần cứng chuyên dụng

Các nền tảng IPC hiện đại giảm sự phụ thuộc vào phần cứng đó bằng cách chuyển chức năng vào các ứng dụng phần mềm. Một bộ xử lý công nghiệp đủ mạnh có thể đồng thời thực hiện các tác vụ PLC, điều phối các trục chuyển động, chạy các dịch vụ trực quan hóa và quản lý giao tiếp công nghiệp.

ctrlX CORE áp dụng trực tiếp triết lý đó. Bosch Rexroth thiết kế nền tảng này xoay quanh các ứng dụng phần mềm dạng mô-đun thay vì những giới hạn của phần cứng chức năng cố định.

Các nhà sản xuất đang tìm hiểu hạ tầng tự động hóa được định nghĩa bằng phần mềm thường so sánh những kiến trúc này với các giải pháp tiên tiến khác có trên các nền tảng hệ thống PLC và PAC.

Tính linh hoạt đi kèm trách nhiệm kỹ thuật

Tính linh hoạt của IPC cũng làm thay đổi các yêu cầu về kỹ năng đối với đội ngũ tự động hóa. Việc xử lý sự cố PLC truyền thống dựa vào cấu trúc phần cứng mang tính xác định và môi trường vận hành hạn chế. Các nền tảng IPC đưa vào hệ điều hành, các phần mềm phụ thuộc, quản lý quyền truy cập và điều phối ứng dụng.

Sự phức tạp đó có thể mang lại những lợi ích to lớn, nhưng chỉ khi các đội ngũ kỹ thuật có đủ kinh nghiệm để quản lý hiệu quả hạ tầng do phần mềm điều khiển.

Bên trong kiến trúc ctrlX CORE

Về mặt vật lý, ctrlX CORE trông nhỏ gọn và đơn giản đến mức dễ đánh giá thấp. Tuy nhiên, khả năng kết nối của nó ngay lập tức tạo nên sự khác biệt so với các PLC nhỏ gọn truyền thống.

Nền tảng này bao gồm nhiều giao diện Ethernet RJ45 cùng với kết nối USB-C. Quan trọng hơn, các cổng này hỗ trợ những giao thức công nghiệp chính như EtherCAT, Ethernet/IP và PROFINET mà không cần phần cứng truyền thông bổ sung.

Khả năng hỗ trợ Ethernet công nghiệp tích hợp giúp giảm nhu cầu sử dụng các mô-đun mở rộng truyền thông chuyên dụng.

Hệ sinh thái tự động hóa dựa trên ứng dụng

Một trong những quyết định kỹ thuật thú vị nhất đằng sau ctrlX CORE là cấu trúc dựa trên ứng dụng. Bosch Rexroth đã áp dụng phương pháp tương tự các hệ sinh thái điện thoại thông minh hiện đại.

Thay vì cài đặt thủ công các bộ phần mềm lớn, người dùng bổ sung chức năng thông qua các ứng dụng chuyên dụng. Điều khiển chuyển động, môi trường thời gian chạy PLC, dịch vụ IIoT, trực quan hóa và tích hợp Node-RED đều có thể hoạt động như các thành phần phần mềm mô-đun.

Phương pháp này đơn giản hóa việc mở rộng trong tương lai vì chức năng được phát triển thông qua triển khai phần mềm thay vì thay thế phần cứng.

Tích hợp I/O cục bộ và EtherCAT

Bộ điều khiển cũng hỗ trợ các mô-đun mở rộng I/O cục bộ thông qua bảng nối lưng EtherCAT. Điều này tạo ra một kiến trúc kết hợp, trong đó khả năng tính toán IPC tập trung kết hợp với kết nối cấp trường phân tán.

EtherCAT vẫn đặc biệt hấp dẫn trong các ứng dụng có cường độ chuyển động cao nhờ khả năng định thời xác định và hiệu suất đồng bộ hóa tốc độ cao. Các chiến lược điều khiển phân tán tương tự được triển khai rộng rãi trên các hệ thống truyền thông và mạng công nghiệp.

Máy chủ web trở thành giao diện chính

Có lẽ khía cạnh khác thường nhất đối với các kỹ sư vốn quen với PLC truyền thống là sự vắng mặt của màn hình, bàn phím hoặc giao diện vận hành chuyên dụng.

Tương tác với ctrlX CORE chủ yếu diễn ra thông qua môi trường máy chủ web tích hợp. Kỹ sư kết nối trực tiếp bằng trình duyệt thông qua địa chỉ IP của bộ điều khiển.

Giao diện kỹ thuật dựa trên trình duyệt giúp giảm sự phụ thuộc vào các thiết bị đầu cuối cấu hình chuyên dụng.

Quy trình kỹ thuật kết hợp

Môi trường trình duyệt cung cấp các chức năng chẩn đoán, quản lý cấu hình, triển khai ứng dụng và giám sát hệ thống. Tuy nhiên, các tác vụ kỹ thuật nâng cao như lập trình PLC và cấu hình chuyển động vẫn yêu cầu phần mềm kỹ thuật bổ sung được cài đặt cục bộ trên máy trạm lập trình.

Phương pháp kết hợp này tạo sự cân bằng giữa khả năng tiếp cận nhẹ nhàng và chiều sâu kỹ thuật chuyên nghiệp.

Chẩn đoán được thiết kế để khắc phục sự cố nhanh hơn

Một tính năng nổi bật trong quá trình khám phá ban đầu là môi trường chẩn đoán. Các thông báo lỗi bao gồm siêu liên kết trực tiếp đến tài nguyên trợ giúp theo ngữ cảnh, giúp giảm đáng kể thời gian khắc phục sự cố.

Đối với nhân viên bảo trì hỗ trợ các hoạt động từ xa hoặc các cơ sở phân tán, dạng tài liệu tích hợp này có thể giảm thời gian ngừng hoạt động và đơn giản hóa việc khoanh vùng lỗi.

Giao diện chẩn đoán tích hợp các cảnh báo vận hành với hướng dẫn kỹ thuật theo ngữ cảnh.

Cấu hình tiến gần hơn đến các phương pháp CNTT

Môi trường Settings cho thấy hoạt động tự động hóa hiện đại đang hội tụ chặt chẽ đến mức nào với các phương thức của CNTT doanh nghiệp. Quản lý người dùng, phân quyền, cấu hình mạng, triển khai ứng dụng và quản trị lớp dữ liệu đều nằm trong cùng một môi trường tập trung.

Sự hội tụ này phản ánh các xu hướng rộng hơn của Công nghiệp 4.0, trong đó công nghệ vận hành ngày càng giao thoa với an ninh mạng, hạ tầng đám mây và điện toán phân tán.

Môi trường Settings tập trung việc quản lý mạng, phân quyền và triển khai phần mềm.

ctrlX CORE phù hợp ở đâu trong nền tự động hóa hiện đại

ctrlX CORE không chỉ cạnh tranh với các PLC nhỏ gọn. Nền tảng này nhắm đến một nhóm danh mục rộng hơn nhiều, bao gồm IPC, bộ điều khiển biên, cổng IIoT và máy chủ tự động hóa mô-đun.

Các ứng dụng mạnh nhất của nền tảng này có thể sẽ xuất hiện trong những máy móc yêu cầu điều khiển chuyển động linh hoạt, kết nối mạng tiên tiến, tích hợp dữ liệu và triển khai phần mềm có khả năng mở rộng. Hệ thống đóng gói, các cell robot, thiết bị xử lý vật liệu và thiết bị sản xuất mô-đun đặc biệt phù hợp.

Nền tảng được xây dựng cho kỷ nguyên tự động hóa tiếp theo

Điểm rút ra quan trọng nhất từ lần thử nghiệm đầu tiên này là Bosch Rexroth không chỉ hiện đại hóa phần cứng PLC. Công ty đang tái định hình cách các kỹ sư tương tác với những hệ thống tự động hóa công nghiệp.

ctrlX CORE phản ánh xu hướng ngành đang chuyển sang chức năng dựa trên ứng dụng, kỹ thuật dựa trên nền web và hạ tầng tự động hóa được định nghĩa bằng phần mềm. Đối với các kỹ sư điều khiển giàu kinh nghiệm, quá trình chuyển đổi này vừa thú vị vừa mang tính đột phá.

Về mặt thực tiễn, thành công với các nền tảng như ctrlX CORE sẽ phụ thuộc ít hơn vào kỹ năng đấu nối đơn thuần và nhiều hơn vào khả năng quản lý hệ sinh thái phần mềm, kiến trúc mạng và quy trình làm việc số tích hợp của kỹ sư.

Tác giả: Michael Donovan | Chuyên viên phân tích hệ thống công nghiệp

Michael Donovan có 12 năm kinh nghiệm về điện toán công nghiệp, điều khiển chuyển động và các nền tảng tự động hóa phân tán. Nền tảng chuyên môn của ông bao gồm các dự án tích hợp hệ thống sử dụng công nghệ của Bosch Rexroth, Beckhoff Automation, Siemens và Rockwell Automation trong các lĩnh vực sản xuất và logistics.