I/ Thách thức lớn khi hệ thống logistics đã cũ
Trong kỷ nguyên thương mại điện tử bùng nổ, logistics kho bãi và hệ thống băng tải tự động trở thành huyết mạch của mọi doanh nghiệp bán lẻ trực tuyến. Nếu dây chuyền băng tải ngừng hoạt động, hàng hóa không thể xuất kho – một viễn cảnh ác mộng cho bất kỳ nhà bán lẻ nào. Đây chính xác là thách thức mà một trong những nhà cung cấp thiết bị văn phòng hàng đầu của Úc, với hơn 100 cửa hàng và kho hàng trực tuyến khổng lồ (hơn 40.000 sản phẩm), đã phải đối mặt.
Trung tâm phân phối chính của họ, với tổng chiều dài băng tải 700m và 28 trạm phân phối, dù đã hoạt động nhiều năm, nay đứng trước nguy cơ dừng đột ngột. Các sự cố ngày càng thường xuyên, linh kiện thay thế khó tìm và đắt đỏ do hệ thống cũ kỹ. Đã đến lúc cần một giải pháp hiện đại hóa hệ thống logistics.
Để giải quyết vấn đề, họ đã ủy quyền cho Layer Seven Automation, một công ty chuyên về các dự án kho bãi và logistics có trụ sở tại Bella Vista (Sydney), phát triển một giải pháp hiện đại hóa toàn diện.
Qua quá trình đánh giá, Layer Seven Automation nhận thấy rằng phần cơ khí của băng tải chính vẫn còn tốt, nhưng hệ thống điều khiển thì đã lỗi thời và cần được thay thế hoàn toàn. Lucky Thommadura, đồng sáng lập và kỹ sư trưởng tại Layer Seven Automation, chia sẻ: "Một trong những nhược điểm lớn nhất của hệ thống băng tải cũ là cấu trúc độc quyền của nó. Mọi bộ phận đều phải mua từ nhà sản xuất, điều này gây khó khăn cực kỳ khi muốn mở rộng hệ thống."
Chính vì lý do này, một quyết định quan trọng đã được đưa ra: Xây dựng một hệ thống mở dựa trên các sản phẩm thương mại sẵn có (off-the-shelf products). "Giải pháp này sẽ mang lại khả năng chống chịu tốt hơn trong tương lai và giảm đáng kể chi phí bảo trì," Thommadura khẳng định.
II. PC-based Control & EtherCAT Beckhoff: Giải Pháp Tối Ưu Cho Hệ Thống Kho Vận Hiện Đại
Để biến ý tưởng về một hệ thống mở thành hiện thực, Layer Seven Automation đã đi tìm một công nghệ tiên tiến. Cấu hình hệ thống cũ gồm 28 bộ điều khiển phân tán riêng biệt, mỗi bộ điều khiển một trạm và một máy quét mã vạch – một kiến trúc kém hiệu quả và tốn kém. Mục tiêu của Layer Seven Automation là thay thế tất cả bằng một kiến trúc điều khiển tập trung để tối ưu hóa hiệu quả và cắt giảm chi phí.
Layer Seven Automation đã lựa chọn công nghệ điều khiển dựa trên PC (PC-based control) của Beckhoff, với nền tảng truyền thông mạnh mẽ và hiệu quả EtherCAT. Ban đầu, họ tiến hành chuyển đổi một trạm phân phối duy nhất. Máy quét mã vạch của trạm này được kết nối với một C6920 control cabinet Industrial PC của Beckhoff thông qua EtherCAT để thử nghiệm.
Sau các thử nghiệm thành công, tất cả 28 trạm đã được di chuyển dần dần và kết nối mạng với C6920 theo cấu trúc tuyến tính (daisy chain). Lucky Thommadura không giấu được sự ngạc nhiên: "Các kỹ thuật viên của công ty logistics và tôi đều bất ngờ về sự nhỏ gọn của giải pháp, tốc độ cập nhật nhanh chóng của mạng EtherCAT và tốc độ tổng thể của bộ điều khiển."
Hệ thống hoạt động với tốc độ cực kỳ nhanh: mã vạch trên hộp được quét và truyền đến PC công nghiệp qua EtherCAT. Tại đó, ứng dụng quyết định hướng đi của gói hàng và gửi thông tin trở lại máy quét. "PC công nghiệp của Beckhoff xử lý các phép tính phức tạp chỉ trong khoảng 100 µs, nhanh đến kinh ngạc," Thommadura hào hứng nói. Hơn nữa, hệ thống còn có khả năng dự phòng để đảm bảo hoạt động liên tục.
III. PC-based Control: An Toàn, Linh Hoạt và Tương Thích IT Hoàn Hảo
1. Dễ Dàng Tích Hợp Với Hệ Thống IT Hiện Có
Một lợi thế lớn của PC-based control là khả năng tích hợp dễ dàng vào các hệ thống IT hiện có. Lucky Thommadura chia sẻ trải nghiệm: "Nhiều phòng IT có yêu cầu bảo mật rất nghiêm ngặt, nhưng Windows luôn dễ dàng tích hợp. Tường lửa, cài đặt bảo mật và quản lý người dùng toàn cầu đã giúp công việc của chúng tôi đơn giản hơn rất nhiều."
2. Khả Năng Mở Rộng Với TwinCAT và Công Nghệ ADS
Lựa chọn Windows cũng cho phép Layer Seven Automation kết hợp các chương trình tùy chỉnh của riêng họ với TwinCAT của Beckhoff một cách liền mạch. Ví dụ, một cơ sở dữ liệu SQL đã được tích hợp thông qua TwinCAT 3 Database Server (TF6420), cho phép lưu trữ chi tiết của từng hộp mỗi khi nó được quét. Mọi hành động này được ghi lại vĩnh viễn và nhật ký trong TwinCAT 3 EventLogger.
Ngoài ra, một hệ thống hàng đợi tin nhắn chuyên dụng đã được phát triển, sử dụng giao thức ADS để trích xuất dữ liệu và liên kết nó với phần mềm môi giới tin nhắn RabbitMQ. Thommadura nhận xét: "Công nghệ ADS từ Beckhoff mang lại khả năng gần như không giới hạn. Chúng tôi sử dụng ADS để thu thập lượng dữ liệu khổng lồ và phân phối chúng cả theo chiều ngang (giữa các hệ thống cùng cấp) và chiều dọc (giữa các cấp độ quản lý). Nó cũng có thể được sử dụng để dễ dàng tích hợp hầu hết mọi hệ thống MES (Manufacturing Execution System) hoặc ERP (Enterprise Resource Planning)." Điều này mở ra cánh cửa cho việc tối ưu hóa quy trình kinh doanh và sản xuất.
V. Kỹ Thuật Kết Hợp IT Trong Tự Động Hóa
1. Kết Hợp Phát Triển Phần Mềm với Tự Động Hóa
Đội ngũ kỹ sư tại Layer Seven Automation có kinh nghiệm sâu rộng trong lĩnh vực phần mềm và điện toán nói chung, từ việc thiết lập cơ sở dữ liệu đến xây dựng máy chủ web. Tuy nhiên, trước dự án này, Lucky Thommadura và nhóm của ông chưa từng tiếp xúc trực tiếp với môi trường tự động hóa. "Chúng tôi biết rằng tất cả những điều này sẽ mới mẻ đối với chúng tôi. Nhưng khi tôi khám phá cách EtherCAT hoạt động, PC công nghiệp là gì, và cách dễ dàng chúng tôi có thể dễ dàng kết hợp Windows với PLC ảo như thế nào, mọi thứ đều trở nên có lý."
2. Beckhoff và EtherCAT: Nền Tảng Cho Sự Đổi Mới
Việc TwinCAT được tích hợp chặt chẽ trong Visual Studio cũng là một lý do quan trọng khiến kỹ sư trưởng Lucky Thommadura quyết định tin tưởng vào Beckhoff và EtherCAT. "Tôi thực sự tin rằng đây là con đường mà công nghệ tự động hóa cần đi – thoát khỏi các hệ thống khép kín với lập trình Ladder Diagram truyền thống và xử lý tín hiệu lỗi thời. Chúng ta cần kết hợp các phương pháp thiết kế và kiến trúc phần mềm đã được thiết lập với kiểm thử tự động để có thể cung cấp các giải pháp hiệu quả và linh hoạt hơn," Thommadura khẳng định.
Việc nâng cấp thành công này không chỉ giải quyết các vấn đề hiện tại về độ tin cậy và chi phí mà còn mở ra một tương lai linh hoạt và hiệu quả hơn cho hoạt động kho vận của nhà cung cấp thiết bị văn phòng hàng đầu tại Úc. Đây là một minh chứng rõ ràng cho sức mạnh của điều khiển dựa trên PC và công nghệ EtherCAT trong việc hiện đại hóa các hệ thống logistics cũ kỹ.
Bạn có muốn được đem công nghệ quốc tế này về áp dụng tại nhà máy của mình không? Liên hệ ngay SUN AUTOMATION để được tư vấn chi tiết nha
CRE: BECKHOFF
