Ngành công ngiệp 4.0 có thể giúp tăng năng suất, hiệu quả và chất lượng sản phẩm

09:26 AM 22/07/2019 In bài viết

John Browett, Quản lý của CLPA Europe, chỉ ra cách TSN giải quyết nhu cầu của nền công nghiệp 4.0 và hỗ trợ sản xuất.

Nhà máy thông minh được tạo ra bởi công nghiệp 4.0 có thể giúp các ngành công nghiệp sản xuất tăng năng suất, hiệu quả, thống nhất và chất lượng. Các máy móc và thiết bị được tự động hóa, truyền thông và tối ưu hóa có thể cải thiện các quá trình công nghiệp.

Để làm được điều này, cần thu thập một khối lượng lớn dữ liệu từ các hệ thống công nghệ điều hành (Operation Technology - OT), xử lý hiệu quả thông qua điện toán biên và sau đó đưa lên tầng cao nhất của cơ sở hạ tầng IT. Vì vậy, các nhà máy thông minh cần công nghệ mạng thực hiện nhiều việc hơn để xử lý lưu lượng dữ liệu ngày càng lớn.

Mạng lưới của tương lai phải là cầu nối giữa IT và OT. Để thành công trong việc giao hòa các lĩnh vực,  mạng công nghiệp thông minh cần ưu tiên tin nhắn quan trọng cũng như chỉ định băng thông nhanh hơn, kiểm soát và hành động chính xác hơn.

Tất cả các khái niệm này đang là thách thức với hầu hết các mạng Ethernet công nghiệp hiện nay. Đặc biệt, trong phạm vi lĩnh vực này, mạng Ethernet công nghiệp truyền thống thường sử dụng cách tiếp cận băng thông để truyền cả dữ liệu khẩn cấp và dữ liệu không khẩn cấp.

Mạng Ethernet truyền thống hoạt động trên hệ thống cung cấp dữ liệu “Nỗ lực tuyệt đối” không theo tiêu chuẩn để tối ưu hóa quyết định. Chúng sử dụng cơ chế Lớp dịch vụ (Class of Service - CoS) để đảm bảo “Nỗ lực tuyệt đối” đi đến cuối lưu lượng dữ liệu thời gian. Tuy nhiên, CoS cũng có thể làm chậm quá trình dữ liệu khẩn cấp trong các thiết lập này. Trên thực tế, khi truyền tin nhắn không khẩn cấp, các tin nhắn quan trọng được sắp xếp thành hàng và không được ưu tiên nữa.

Thay đổi lịch trình lưu lượng

Công nghệ TSN có thể giải quyết các vấn đề này bằng cách đưa ra một Ethernet tiêu chuẩn có khả năng thực hiện trên ISO/OSI (tổ chức tiêu chuẩn quốc tế/Hệ thống liên kết mở) Lớp liên kết dữ liệu. Chính xác hơn, theo tiêu chuẩn 802.1 của viện Kỹ sư điện và điển tử (IEEE) thì các chức năng TSN xác định một số định hình lưu lượng và các công cụ lịch trình để đảm bảo cung cấp hiệu quả các loại dữ liệu trên mạng Ethernet.

Yếu tố quan trọng, được định nghĩa bởi IEEE 802.1 Qbv, chính là Lịch trình nhận thức thời gian của TSN (Time Aware Schedule - TAS). Đây là cổng vận hành ưu tiên các khung Ethernet trên thời gian truyền cơ bản. Khi dữ liệu theo chu kì khẩn cấp cần được truyền đi, TAS tạm thời làm gián đoạn sự truyền đi của lưu lượng không khẩn cấp. Dó đó, dữ liệu quan trọng có thể được cung cấp trong các khe thời gian dành riêng cho lưu lượng ưu tiên cao.

IEE802.1 Qbv cũng chỉ rõ cơ chế lịch trình nhận biết dài hạn để tối ưu việc sử dụng băng thông. Khi các nhà thiết lập lịch trình nhận được thông tin cần được chuyển đi, tổng chiều dài của khung sẽ được kiểm tra. Nếu khung phù hợp và không ảnh hưởng đến lưu lượng ưu tiên cao, nhà thiết lập lịch trình có thể gửi thông tin đi. Nếu không, thông tin sẽ được xếp vào hàng, và được xác định theo tiêu chuẩn IEEE 802.1Qbu và IEEE 802.3br, để có thể được truyền đi sau khi chia làm hai phần (khung ưu tiên).

Với sự khác biệt giữa tiêu chuẩn IEEE 802.1 và các công cụ, TSN có thể nâng cao độ tin cậy của giao thức Ethernet công nghiệp truyền thống, điều chỉnh cả băng thông lẫn tốc độ xử lý dựa trên các yêu cầu ứng dụng cụ thể. Do đó, lưu lượng dữ liệu quan trọng và không quan trọng có thể tồn tại một cách hiệu quả.

Dẫn đầu trong việc thực hiện TSN

Công nghệ Ethernet công nghiệp mở CC-Link IE được tạo ra đã sử dụng TSN. CC-Link IE TSN là kết quả của việc kết hợp lợi ích giữa khung Ethernet mở đã phát triển tốt với băng thông Gigabit cùng với các khả năng bổ sung của các công nghệ IEEE 802.1

Hệ thống được xây dựng xung quanh lớp 3 đến lớp 7 ISO/OSI và sử dụng tiêu chuẩn IEEE 802.1AS và IEEE802.1Qbv để đồng bộ hóa và tạo lịch trình lưu lượng.

Bằng việc lựa chọn CLPA và các công nghệ của nó như CC-Link IE TSN, người sử dụng cuối có thể tin tưởng vào các giải pháp mạng đi đầu của tự động hóa. Các ngành công nghiệp có thể thích ứng với nhu cầu sản xuất tăng cao và dễ dàng hơn trong việc biến các nhà máy của họ thành các nhà máy thông minh, hệ thống kết nối.

Anh Học