Thiết bị cũ không có cổng truyền thông kết nối hệ thống giám sát thế nào: đường kết nối phân lớp theo điều kiện giao diện

Năm việc thường làm tắc kết nối thiết bị cũ

• Không có bản vẽ và tài liệu: bảng địa chỉ của bộ điều khiển đã thất lạc từ lâu, kỹ sư hãng gốc cũng không liên lạc được, không biết thanh ghi nào ứng với đại lượng công nghệ nào
• Giao thức riêng: nhà sản xuất thiết bị dùng khung tin tự định nghĩa, tài liệu công khai không có cấu trúc khung và cách kiểm tra
• Bản thân không có cổng truyền thông: ra ngoài chỉ có tiếp điểm rơle, đèn báo và mặt đồng hồ analog, không tồn tại giao diện số nào
• Bộ điều khiển đã ngừng sản xuất: linh kiện thay thế và phần mềm lập trình đều khó tìm, hiện trường không dám đụng chương trình điều khiển đang chạy
• Cửa sổ dừng máy hẹp: lịch sản xuất kín, thi công chỉ chen vào khe chuyển mã hoặc bảo trì

Trong năm việc này, chỉ việc thứ ba thuộc về thiết bị bản thân không có điều kiện kết nối. Bốn việc còn lại là thiếu thông tin và điều kiện thi công, một đợt kiểm tra giao diện tại hiện trường là đủ để bổ sung.

Đường kết nối phân lớp theo điều kiện giao diện

Xếp thiết bị hiện trường theo «bên ngoài đưa ra được gì» thì đường đi rõ ngay. Càng xuống lớp dưới, độ chi tiết dữ liệu càng thô, khối lượng cải tạo càng lớn, nhưng mỗi lớp đều có cách làm được — không cần loại một máy khỏi phạm vi thu thập chỉ vì nó cũ.

Phần tích lũy kỹ thuật thu thập đa giao thức của chúng tôi bao gồm toàn bộ dòng Mitsubishi MELSEC ở cấp kỹ thuật và tương thích giao tiếp PLC của hơn 20 thương hiệu (Siemens S7, Rockwell EtherNet/IP, Inovance, Omron, Keyence, Panasonic, Beckhoff, Delta, Yokogawa, Yaskawa, LS, Fatek, Vigor, Fuji, Xinje, Megmeet...). Các giao thức đã xác thực gồm CC-Link/CC-Link IE, MC, S7, Modbus, PROFINET, EtherNet/IP, OPC UA/DA, BACnet, CAN/LIN, SECS/GEM, MQTT/WebSocket/HTTP; giao thức tự do và giao thức đặc thù được phân tích theo từng việc. Cải tạo thiết bị cũ không có cổng truyền thông chúng tôi cũng đã làm.

• Có cổng Ethernet: bộ điều khiển đã phục vụ MC, S7, Modbus TCP, PROFINET, EtherNet/IP hoặc OPC UA — đọc trực tiếp theo giao thức, không đụng chương trình điều khiển đang chạy
• Chỉ có cổng nối tiếp: Modbus RTU hoặc giao thức tự do của hãng trên RS-232/RS-485, cổng biên chuyển giao thức rồi gửi lên một kênh thống nhất
• Chỉ có tín hiệu đóng-ngắt: lắp thêm module I/O từ xa, lấy tiếp điểm rơle và mạch đèn báo, số hóa trạng thái chạy/dừng, sự cố, đếm
• Chỉ có tín hiệu analog: module thu analog hoặc gắn thêm bộ chuyển đổi, lấy 4-20mA, thermocouple, RTD để có nhiệt độ, áp suất, lưu lượng
• Hoàn toàn không có giao diện ra ngoài: gắn thêm cảm biến lấy giá trị song song — biến dòng để phán chạy và tải, cảm biến quang hoặc tiệm cận để đếm, cảm biến rung và nhiệt để phán trạng thái vận hành; máy CNC và robot đi theo giao diện riêng của từng loại, lấy số chương trình, tải trục chính và cảnh báo

Đối chiếu điều kiện giao diện thiết bị với cách thu thập khả thi

Trước khi đưa phương án, ba cột dưới đây cần được xác nhận tại hiện trường, từng máy một. Điều kiện giao diện quyết định cách thu thập, còn tiền đề kiểm tra quyết định cách đó trên đúng máy này có làm được hay không.

Thiết bị cũ và thiết bị đặc thù phải kiểm tra giao diện cùng điều kiện tương thích trước khi chốt cách làm. Không phải máy nào cũng kết nối được mà không cải tạo — nối được hay không, và đến độ chi tiết nào, lấy kết quả kiểm tra hiện trường làm chuẩn.

Những việc cần lưu ý khi triển khai cải tạo

• Thi công không dừng sản xuất: tách đấu dây, cấp điện, hiệu chỉnh thành bước nhỏ làm xong trong cửa sổ chuyển mã và bảo trì, tiến từng máy, tránh dừng cả dây chuyền
• Kiểm tra rồi mới đưa phương án: vào hiện trường làm một đợt rà soát giao diện, ghi từng máy model bộ điều khiển, cổng truyền thông, loại tín hiệu và điểm lấy được, xong mới chốt cách thu thập và thứ tự theo đợt
• Lưu rồi gửi tiếp khi mạng đứt: điều kiện mạng nhà máy cũ không đồng đều, phía cổng phải có bộ đệm; khi thông tin khôi phục thì tự bổ sung đường cong công nghệ trong khoảng gián đoạn, lịch sử không để trống
• Phân lớp độ chi tiết thu thập: không cần mọi máy cùng một độ mịn. Máy then chốt lấy đường cong công nghệ, máy phụ lấy trạng thái chạy và đếm là đủ; chu kỳ lấy mẫu và giới hạn trên số điểm do băng thông mạng và dư lượng máy chủ quyết định
• Lắng đọng bảng địa chỉ và tài liệu: chỉnh bảng địa chỉ, định nghĩa tín hiệu và sơ đồ đấu dây từ đợt kiểm tra thành tài liệu bàn giao, lần mở rộng sau, đổi người bảo trì và tích hợp cả dây chuyền đều dùng tiếp được

Về quy mô, chúng tôi đã thu thập gần 80000 biến, 366 thiết bị trên cùng một mạng trong một công trình. Con số này mô tả một dự án cụ thể, không phải quy mô điển hình, cũng không phải trần điểm tuyên bố trên mọi hợp đồng. Hiện trường trộn bộ điều khiển nhiều thương hiệu với thiết bị cũ mới là trạng thái thường gặp, không phải ngoại lệ.