Vai trò của thiết bị cảm biến trong ngành công nghiệp 4.0

Hãy cho chúng tôi biết một chút về TE Connectivity và vai trò của bạn trong ngành công nghiệp sản xuất tiên tiến.

TE Connectivity (NYSE: TEL) là công ty hàng đầu về sản xuất và công nghệ toàn cầu trị giá 13 tỷ đô la trong các giải pháp kết nối và cảm biến được thiết kế cao tạo ra một tương lai an toàn, bền vững, hiệu quả và kết nối. Trong hơn 75 năm qua, các giải pháp kết nối và cảm biến đa dạng của TE đã được chứng minh trong môi trường khắc nghiệt nhất và đã cho phép những cải tiến trong giao thông vận tải, như xe hơi và máy bay, ngoài ra còn áp dụng cho các ứng dụng công nghiệp, công nghệ y tế, năng lượng, truyền thông dữ liệu và nhà ở. Trong các nhà máy hiện đại, các sản phẩm TE được sử dụng để hỗ trợ giám sát tình trạng máy móc, giúp giảm thời gian và ngăn ngừa các lỗi thiết bị gây tốn kém. Ngoài ra, các cảm biến của chúng tôi là các công cụ thu thập dữ liệu chính trong các hệ thống IIoT. Chúng tôi cung cấp dữ liệu thô được sử dụng trong phân tích nhằm thiết kế để nâng cao hiệu quả nhà máy, năng suất và tối ưu hóa việc sử dụng cơ sở.

Cảm biến đóng vai trò như thế nào trong môi trường khắc nghiệt, và TE thiết kế các giải pháp để chịu được các loại môi trường như thế nào? Bạn có thấy bất kỳ xu hướng nào trong không gian này không?

Hầu hết các giải pháp cảm biến của TE được thiết kế để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt bằng cách sử dụng bao bì cảm biến có thiết kế cao của chúng tôi. Các yếu tố cảm biến cơ bản là các thiết bị nhỏ dễ vỡ đòi hỏi phải có vỏ sáng tạo để bảo vệ khỏi môi trường khắc nghiệt. Danh mục đầu tư của chúng tôi đã được chứng minh là hoạt động ở nhiệt độ cao, ăn mòn khí quyển, độ ẩm cao, nước mặn, sốc, rung và lạm dụng thể chất. Chúng tôi đang bắt đầu thấy các nhà điều hành nhà máy thêm ngày càng nhiều cảm biến vào hoạt động của họ, nơi họ đặt chúng ở những vị trí rất khắc nghiệt để thu thập dữ liệu cần thiết. Cách tiếp cận độc đáo để thiết kế cảm biến, chẳng hạn như sử dụng kim loại kỳ lạ và vật liệu sáng tạo, cho phép các cảm biến của chúng tôi hoạt động trong các điều kiện khó khăn này.

Một số yếu tố quan trọng nhất cần xem xét khi thiết kế cảm biến cho các nhà máy là gì? Vai trò của các cảm biến sẽ phát triển như thế nào trong ngành công nghiệp 4.0 khi số lượng thiết bị kết nối tăng lên?

Thiết kế cảm biến cung cấp khả năng giao tiếp không dây và tổng hợp dữ liệu với giao diện dựa trên đám mây là một trong những yếu tố quan trọng nhất cần xem xét khi thiết kế cảm biến cho các nhà máy. Tuy nhiên, chúng ta đang thấy sự cần thiết cho các cảm biến với các khả năng dưới đây:

• Thiết kế mạnh mẽ có thể chịu được những điều kiện khó khăn tồn tại trong nhiều ứng dụng công nghiệp
• Độ chính xác cao cung cấp dữ liệu và thông tin chính xác cho các hệ thống và phân tích của nhà máy
• Khả năng phân giải cao có thể phát hiện những thay đổi nhỏ nhất trong bất kỳ thông số nào được đo
• Độ ổn định lâu dài trong đó hiệu suất của cảm biến vẫn giữ nguyên trong nhiều năm phục vụ. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu chu kỳ hiệu chuẩn tốn kém và bảo trì định kỳ.

Làm thế nào để TE tối ưu hóa cảm biến cho các mục đích sử dụng khác nhau trong chuỗi cung ứng và giải quyết những thách thức thiết kế mới, như thu nhỏ kích thước, giảm tiêu thụ điện năng và cảm biến đa phương thức? Các trường hợp sử dụng phổ biến nhất là gì?

Chúng tôi hợp tác với khách hàng và lắng nghe nhu cầu của họ để kết hợp tốt nhất các tính năng và chức năng vào các thiết kế cảm biến mới mang lại hiệu suất mong muốn. Để thu nhỏ, TE sẽ kết hợp các chip điện tử mới nhất có sẵn trong các hệ số dạng SMD rất nhỏ. Giảm điện năng đáng kể là kết quả của việc chuyển từ cảm biến analog sang các sản phẩm cảm biến kỹ thuật số. Chúng tôi cũng cung cấp các mô-đun đa cảm biến kết hợp một số khả năng cảm biến thành một gói duy nhất. Cách tiếp cận này làm cho các thiết bị cảm biến nhỏ gọn hơn, tiết kiệm điện năng hơn và giảm bớt yêu cầu giao tiếp. Một ví dụ về điều này là mô-đun cảm biến áp suất/nhiệt độ/  độ ẩm kết hợp cảm biến đo độ cao, độ ẩm và nhiệt độ thành một gói duy nhất. Đó là một giải pháp plug & play hoàn hảo cho các trạm quan trắc môi trường và tạo ra mức tiêu thụ điện năng cực thấp.

Làm thế nào để cảm biến cho phép theo dõi dựa trên điều kiện cụ thể? Các kỹ sư nên xem xét điều gì khi triển khai các ứng dụng bảo trì dự đoán?

Để theo dõi tình trạng, cảm biến cung cấp dữ liệu thô cho hệ thống. Dữ liệu này được phân tích và kết quả được báo cáo ngay lập tức cho ban điều hành nhà máy. Nếu việc sửa chữa hoặc bảo trì được yêu cầu, thời gian giảm xuống thích hợp có thể được lên lịch trước khi máy không hoạt động. Điều này ngăn chặn việc tắt máy bất ngờ có thể cực kỳ gây tốn kém. Các kỹ sư của nhà máy nên cẩn thận lựa chọn công nghệ cảm biến thích hợp để phát hiện tốt nhất các vấn đề ban đầu với máy. Một ví dụ là sử dụng gia tốc kế để theo dõi biến động âm thanh của động cơ điện. Khi chất lượng âm thanh bắt đầu thay đổi, nó có thể là dấu hiệu của một lỗi sắp xảy ra. Trong trường hợp này, gia tốc kế được chọn phải có yêu cầu đáp ứng tần số thích hợp và độ nhạy để nhận tất cả các âm thanh tinh tế mà động cơ tạo ra. Dữ liệu chất lượng tốt hơn từ gia tốc kế có nghĩa là dự đoán trước đó về sự thất bại có khả năng xảy ra.

Bạn đang sử dụng loại thiết bị nào nhiều nhất hiện nay đối với việc triển khai cảm biến mới?

Chúng tôi thiết kế và sản xuất các giải pháp kết nối và cảm biến làm cho nhà máy thông minh có khả năng kết nối Internet tốt nhất có thể. Chúng bao gồm các khu vực ứng dụng IIoT dưới đây:

• Quản lý hàng tồn kho trong các thùng chứa khí và không khí
• Giám sát giếng dầu / khí
• Bể chứa nhiên liệu và bể chứa nước theo dõi mức chất lỏng
• Nhà máy lưu lượng khí và các ứng dụng đo
• Giám sát tình trạng máy

Các cảm biến phổ biến nhất được cài đặt tại các cơ sở này là gì và chúng được sử dụng như thế nào?

Phần lớn các cơ sở mà sử dụng nhiều nhất các thiết bị của chúng tôi là các sản phẩm cảm biến áp suất. Thiết kế tinh vi của chúng cung cấp dữ liệu đáng tin cậy đại diện cho các thông số hệ thống quan trọng. Chúng tôi cũng thấy sự tăng trưởng trong giám sát điều kiện máy nơi gia tốc kế là phương pháp tốt nhất vì chúng đo lường sự gia tốc, rung và biến động âm thanh của thiết bị hệ thống.

Mai Linh, Trương Khánh Hợp