Chính sự kết hợp giữa các thiết bị điều khiển, nguồn cung cấp năng lượng và những công nghệ thương mại sẵn có đã giúp hệ thống tự động hóa ngày càng hoàn thiện, mang lại năng suất vượt trội và độ tin cậy cao.

Trong nội dung dưới đây, Intech Group sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết về các thành phần quan trọng trong hệ thống tự động hóa và cách chúng phối hợp để tạo nên một giải pháp đồng bộ, tối ưu cho sản xuất.

Hệ thống tự động hóa là gì?

Hệ thống tự động hóa (hay hệ thống điều khiển tự động) là tập hợp các thiết bị và công nghệ được sử dụng để điều khiển máy móc, dây chuyền sản xuất mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người. Thay vì vận hành thủ công hay dựa vào các cơ cấu xích - bánh răng truyền thống, hệ thống tự động hóa hiện đại ứng dụng máy tính công nghiệp, cảm biến, bộ điều khiển và các cơ cấu truyền động điện để đảm bảo hoạt động chính xác, nhanh chóng và ổn định hơn.

Các thành phần của hệ thống tự động hóa và các hệ thống con

Một hệ thống tự động hóa được hình thành từ nhiều hệ thống con, mỗi hệ thống đảm nhận một vai trò quan trọng để đảm bảo vận hành an toàn, chính xác và hiệu quả. Dưới đây Intech Group sẽ đưa cho bạn thông tin về các thành phần của hệ thống tự động hóa giúp doanh nghiệp lựa chọn giải pháp phù hợp.

Hệ thống phân phối điện

Nhiệm vụ chính của hệ thống phân phối điện là cung cấp năng lượng cho động cơ, bộ truyền động và bộ điều khiển. Để đảm bảo an toàn, hệ thống phải trang bị thiết bị ngắt kết nối như công tắc, cầu dao, phích cắm… cùng lớp vỏ cách điện để bảo vệ dây dẫn và bộ phận mang điện. Ngoài ra, các thiết bị bảo vệ quá dòng như cầu chì, aptomat giúp giảm rủi ro ngắn mạch, quá tải và hạn chế nguy cơ cháy nổ.

Hệ thống điều khiển động cơ và truyền động

Động cơ là trung tâm của máy móc, vì vậy hệ thống điều khiển động cơ và truyền động là thành phần cốt lõi. Hệ thống này cho phép khởi động, điều chỉnh tốc độ, kiểm soát hướng quay và đảm bảo động cơ hoạt động ổn định. Các thiết bị thường dùng bao gồm bộ khởi động, biến tần, bộ điều khiển tốc độ và khởi động mềm. Đồng thời, hệ thống cần tích hợp bảo vệ quá tải, mất pha, điện áp bất thường và kết nối đất để duy trì an toàn trong sản xuất.

Hệ thống an toàn

Hệ thống an toàn đóng vai trò bảo vệ con người và thiết bị trong quá trình vận hành. Khi xảy ra sự cố, nó đảm bảo máy móc dừng lại kịp thời và đúng cách. Các thiết bị phổ biến gồm rơ le an toàn, công tắc giới hạn, rèm chắn sáng và bộ điều khiển an toàn (Safety PLC). Đối với máy móc đơn giản, rơ le an toàn có thể xử lý dừng khẩn cấp, trong khi dây chuyền phức tạp thường sử dụng Safety PLC để quản lý nhiều thiết bị an toàn cùng lúc.

Bộ điều khiển lập trình và I/O

Tùy vào quy mô và mức độ phức tạp, doanh nghiệp có thể lựa chọn PLC, PAC hoặc PC công nghiệp. Chúng được thiết kế với nhiều kích thước khác nhau, từ nhỏ gọn cho các ứng dụng đơn giản đến cấu hình lớn cho dây chuyền phức tạp.

Điểm nổi bật của các bộ điều khiển hiện đại là khả năng lập trình trên cùng một nền tảng phần mềm. Điều này cho phép kỹ sư thiết kế linh hoạt, chỉ cần lựa chọn bộ điều khiển dựa trên số lượng điểm I/O, tốc độ xử lý và các chức năng chuyên biệt như điều khiển PID hay xử lý dữ liệu.

I/O (Input/Output) đóng vai trò kết nối bộ điều khiển với cảm biến và cơ cấu chấp hành. Ngày nay, kiến trúc I/O phân tán được ưa chuộng vì giúp giảm bớt hệ thống dây, đồng thời truyền dữ liệu hiệu quả hơn. Các giao thức như IO-Link cho phép truyền dữ liệu từ cảm biến đến bộ điều khiển kèm theo thông tin chẩn đoán và trạng thái thiết bị, nâng cao độ chính xác và khả năng giám sát.

Hệ thống thông tin liên lạc

Truyền thông công nghiệp là yếu tố không thể thiếu trong các thành phần của hệ thống tự động hóa. Một hệ thống hiện đại cần tích hợp nhiều cổng Ethernet tốc độ cao và cổng nối tiếp để kết nối với HMI, máy tính, hệ thống quản lý sản xuất và cả các nền tảng doanh nghiệp.

Các giao thức phổ biến như EtherNet/IP, Modbus TCP/IP hỗ trợ trao đổi dữ liệu nhanh chóng và ổn định giữa thiết bị và bộ điều khiển. Bên cạnh đó, nhiều hệ thống vẫn duy trì các phương thức truyền thông cũ như RS-232 hoặc RS-485 để tăng tính linh hoạt.

Giao diện người - máy (HMI)

Từ các màn hình cảm ứng, bảng hiển thị văn bản, đến màn hình công nghiệp hiện đại, HMI cho phép theo dõi tình trạng máy móc, báo cáo lỗi, điều chỉnh thông số và thực hiện lệnh vận hành.

Mỗi ứng dụng sẽ yêu cầu mức độ HMI khác nhau. Với máy đơn giản, chỉ cần màn hình hiển thị thông báo; trong khi với dây chuyền phức tạp, HMI phải cung cấp thông tin chi tiết, quyền truy cập nâng cao và khả năng xử lý công thức sản xuất.

Ngoài ra, HMI còn có thể kết nối với nhiều thiết bị trong mạng, hỗ trợ chuyển đổi giao thức và thậm chí gửi dữ liệu lên đám mây để phục vụ phân tích từ xa. Một số HMI hiện đại tích hợp chức năng truy cập Internet an toàn, cho phép kỹ sư vận hành kiểm soát máy từ bất kỳ đâu.

Ứng dụng của các thành phần của hệ thống tự động hóa trong thực tiễn

Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất

Trong sản xuất công nghiệp, các thành phần của hệ thống tự động hóa được triển khai để quản lý toàn bộ dây chuyền, từ khâu chuẩn bị nguyên liệu đến hệ thống đóng gói thành phẩm. Các thiết bị như cảm biến, bộ điều khiển lập trình (PLC), robot công nghiệp, trạm robot bốc xếp, xe tự hành AGV và bộ hiển thị đa năng, cùng các giải pháp IoT như OEE, EEC hay MMS giúp tăng năng suất, giảm sai sót và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Ví dụ: 

- Toyota: Với triết lý “Lean Manufacturing” và mô hình Just-in-Time, Toyota đã ứng dụng hệ thống tự động hóa toàn diện trong quản lý sản xuất và logistics khiến Toyota trở thành biểu tượng toàn cầu về quản trị sản xuất tinh gọn.

- Vinamilk (Việt Nam): Là doanh nghiệp trong nước áp dụng hệ thống tự động hóa vào sản xuất sữa. Nhà máy Mega Factory tại Bình Dương được trang bị dây chuyền hoàn toàn tự động từ nhập nguyên liệu, sản xuất, đóng gói đến lưu trữ trong kho thông minh. giúp Vinamilk nâng cao năng suất, giảm chi phí và xuất khẩu sản phẩm tới hơn 50 quốc gia.

Ứng dụng trong tự động hóa tòa nhà

Trong lĩnh vực xây dựng và quản lý tòa nhà, hệ thống tự động hóa được tích hợp thông qua giải pháp BMS (Building Management System). Các thành phần tự động hóa giúp điều khiển ánh sáng, hệ thống HVAC (sưởi - thông gió - điều hòa), quản lý báo cháy, kiểm soát an ninh và giám sát năng lượng. Nhờ đó, các tòa nhà thông minh hoạt động tiết kiệm chi phí, nâng cao sự an toàn và mang lại trải nghiệm tiện nghi hơn cho con người.

Ứng dụng trong y tế

Các thiết bị y tế tự động, robot phẫu thuật, hệ thống xét nghiệm tự động hay hệ thống lưu trữ, truy xuất dữ liệu bệnh nhân đã góp phần cải thiện chất lượng khám chữa bệnh, đồng thời tối ưu hóa quy trình vận hành trong bệnh viện.

Ví dụ: 

Vinmec (Việt Nam): Hệ thống bệnh viện Vinmec ứng dụng robot phẫu thuật Da Vinci, tự động hóa trong quản lý hồ sơ bệnh án điện tử (EMR) và hệ thống chẩn đoán hình ảnh AI giúp nâng cao độ chính xác, giảm rủi ro và mang lại trải nghiệm tốt hơn cho người bệnh.

Ứng dụng trong nông nghiệp

Trong nông nghiệp, tự động hóa giúp chuyển đổi phương thức sản xuất truyền thống sang nông nghiệp công nghệ cao. Các cảm biến đo độ ẩm đất, hệ thống tưới tiêu thông minh, máy bay không người lái (drone) và robot nông nghiệp là những thành phần quan trọng giúp người nông dân giám sát mùa màng, tiết kiệm chi phí và nâng cao sản lượng.

Ứng dụng trong giao thông vận tải và logistics

Hệ thống tự động hóa còn được áp dụng trong quản lý giao thông, kho vận và logistics. Các hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông thông minh, quản lý đội xe, kho hàng tự động, băng chuyền và robot bốc xếp giúp nâng cao hiệu quả vận hành, giảm chi phí nhân công và hạn chế rủi ro trong quá trình vận chuyển.

Ứng dụng trong năng lượng và môi trường

Trong ngành năng lượng, tự động hóa đóng vai trò quan trọng trong quản lý lưới điện thông minh (Smart Grid), giám sát tiêu thụ năng lượng và vận hành các trạm phát điện. Trong lĩnh vực môi trường, hệ thống tự động hóa được dùng để kiểm soát chất lượng nước, không khí, xử lý rác thải và vận hành các nhà máy xử lý nước thải.

- EVN (Tập đoàn Điện lực Việt Nam): EVN triển khai lưới điện thông minh (Smart Grid) và các trung tâm điều khiển tự động. Hệ thống SCADA/DMS được tích hợp để giám sát, phân phối và tự động khôi phục điện khi có sự cố. Điều này giúp nâng cao độ ổn định, giảm thiểu mất điện và đảm bảo cung cấp năng lượng bền vững.

Kết luận

Có thể thấy, các thành phần của hệ thống tự động hóa không chỉ đóng vai trò trong sản xuất công nghiệp mà còn mở rộng ra nhiều lĩnh vực như xây dựng, y tế, nông nghiệp, giao thông hay năng lượng. Việc ứng dụng đồng bộ và hiệu quả các thành phần này mang lại năng suất cao, tiết kiệm chi phí, tăng tính an toàn và nâng tầm chất lượng cuộc sống. Intech Group chuyên cung cấp các giải pháp tự động hóa, hệ thống băng tải công nghiệp, trạm robot bốc xếp, kho thông minh, xe tự hành AGV,... Nếu bạn muốn tìm hiểu sâu hơn và triển khai hệ thống phù hợp, hãy liên hệ ngay với Intech Group để được tư vấn chi tiết và đồng hành trong quá trình chuyển đổi số.