Màn hình cảm ứng Giao diện Người-Máy (HMIs) ngày nay được trang bị các tính năng điều chỉnh độ sáng dựa trên điều kiện ánh sáng và chế độ ngủ thông minh giúp màn hình luôn hiển thị suốt ngày đêm nhưng tiết kiệm điện. Khi không được sử dụng chủ động, các giao diện này sẽ tự động giảm độ sáng hoặc ưu tiên hiển thị các cảnh báo quan trọng trước tiên, giúp giảm tiêu thụ điện khoảng từ 30 đến 35 phần trăm mà không làm người vận hành mất đi theo dõi tình trạng hệ thống. Đối với các ngành công nghiệp tiêu tốn nhiều năng lượng như nhà máy hóa chất, yếu tố này rất quan trọng vì họ cần theo dõi liên tục nhiệt độ và áp suất trong suốt quá trình sản xuất. Một dao động nhỏ cũng có thể dẫn đến các sự cố lớn và chi phí sửa chữa tốn kém về sau.
Các thiết bị HMI công nghiệp cần phải hoạt động được trong một số tình huống khá khắc nghiệt, vì vậy các nhà sản xuất trang bị cho chúng màn hình bằng kính cường lực, đạt tiêu chuẩn bảo vệ IP66, và có thể làm việc trong dải nhiệt độ từ -20 độ Celsius cho đến tận 70 độ. Những đặc điểm này đảm bảo cho máy móc vận hành trơn tru ngay cả khi bị rung lắc liên tục, ẩm ướt hoặc tiếp xúc với bụi bặm tại các mỏ khai thác hay nhà máy luyện thép nơi mà những vấn đề như vậy xảy ra thường xuyên. Theo nhiều thử nghiệm thực tế được tiến hành trong các ngành công nghiệp khác nhau, các thiết bị HMI công nghiệp này duy trì thời gian hoạt động khoảng 99,4 phần trăm trong suốt chu kỳ tuổi thọ tiêu biểu là năm năm. Thực tế mà nói, con số này thật sự ấn tượng so với các thiết bị tiêu dùng thông thường, vốn kém tin cậy hơn khoảng ba lần trong điều kiện làm việc tương tự.
Màn hình cảm ứng HMIs đóng vai trò là trung tâm điều khiển, phối hợp mọi thứ từ các cánh tay robot đến băng chuyền và chất lượng cảm biến trên các sàn sản xuất tự động. Các giao diện này cho phép các nhà sản xuất điều chỉnh số lượng lô hàng hoặc thay đổi tốc độ máy móc linh hoạt – điều này đặc biệt quan trọng khi sản xuất các bộ phận ô tô theo yêu cầu. Toàn bộ hệ thống phù hợp với tư duy của Công nghiệp 4.0, nơi mà thời gian phản hồi dưới 50 mili giây tạo ra sự khác biệt lớn giữa vận hành an toàn và tai nạn tiềm ẩn trong các dây chuyền lắp ráp tốc độ cao chạy liên tục qua các ca làm việc.
Theo một báo cáo gần đây từ ARC Advisory Group, khảo sát khoảng 12.000 địa điểm công nghiệp khác nhau thuộc nhiều lĩnh vực, các nhà máy áp dụng công nghệ HMI tiên tiến đã giảm được khoảng 22% thời gian dừng máy bất ngờ mỗi năm. Giá trị thực sự đến từ việc các hệ thống này phát hiện sớm các vấn đề - ví dụ, nhận biết dấu hiệu mài mòn vòng bi động cơ từ 8 đến 12 giờ trước khi sự cố thực sự xảy ra. Điều này mang lại cho đội ngũ bảo trì đủ thời gian để hành động trước khi sự cố xảy ra. Khi kết hợp khả năng này với các công cụ phân tích dự đoán, các nhà sản xuất thường thấy năng suất tổng thể tăng khoảng 18%. Hiệu ứng này đặc biệt rõ rệt tại các nơi như phòng sạch dược phẩm, nơi mà ngay cả những gián đoạn nhỏ cũng có thể làm hỏng toàn bộ mẻ sản phẩm trị giá hàng nghìn đô la do yêu cầu vô trùng nghiêm ngặt.
Màn hình cảm ứng hiện nay sử dụng tốt một công nghệ gọi là điều chỉnh điện áp và tần số động, hay còn gọi là DVFS. Về cơ bản, công nghệ này làm nhiệm vụ điều chỉnh lượng điện năng mà hệ thống sử dụng tùy theo nhu cầu vận hành tại từng thời điểm cụ thể. Khi không có nhiều hoạt động diễn ra, các hệ thống này có thể giảm mức tiêu thụ điện khoảng 30%, và sự tiết kiệm này có ý nghĩa rất lớn theo thời gian. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các cơ sở hoạt động liên tục ngày đêm, bởi nếu không như vậy, chúng sẽ tiêu tốn quá nhiều điện chỉ để giám sát mọi thứ không ngừng nghỉ. Chẳng hạn như tại một nhà máy sản xuất. Các máy tính giám sát dây chuyền lắp ráp có thể thực sự giảm mức độ hoạt động của CPU lại khi không có công nhân làm việc vào ca đêm, nhưng vẫn đủ tỉnh táo để lập tức tăng tốc độ xử lý nếu xảy ra sự cố bất ngờ.
Các HMI đi kèm với cảm biến ánh sáng môi trường và cảm biến chuyển động, có thể tự động điều chỉnh độ sáng màn hình hoặc chuyển sang chế độ tiết kiệm điện khi không có ai xung quanh. Theo Báo cáo DisplayTech mới nhất năm 2024, các công ty áp dụng những tính năng thông minh này đã giảm được khoảng một phần tư hóa đơn năng lượng cho màn hình mỗi năm. Một số hệ thống tốt hơn còn tiến xa hơn nữa. Chúng sẽ tắt bớt đèn nền không cần thiết vào ban ngày khi ánh sáng mạnh hoặc giảm độ sáng màn hình khi công nhân đeo kính bảo hộ, giúp mọi thứ vẫn dễ đọc mà không bị lóa mắt khó chịu như ở các thiết lập công nghiệp thông thường.
Ngày càng nhiều nhà sản xuất hiện đang chuyển sang sử dụng các vật liệu thủy tinh có thể tái chế và công nghệ chiếu sáng LED không chứa thủy ngân, giúp giảm thiểu tác động môi trường trong suốt vòng đời của sản phẩm. Một báo cáo gần đây của Hiệp hội Sản xuất Xanh (Eco Manufacturing Consortium) năm 2023 cho thấy rằng những thay đổi này thực sự đã giảm lượng khí thải carbon cho các thiết bị HMI công nghiệp khoảng 40 phần trăm so với các sản phẩm có sẵn vào năm 2018. Chúng ta cũng đang chứng kiến những phát triển mới trong hệ thống quản lý năng lượng, tương thích tốt với các tấm pin mặt trời và các tùy chọn năng lượng sạch khác. Điều này giúp các nhà máy dễ dàng kết nối thiết bị trực tiếp với các nguồn năng lượng sạch, hỗ trợ họ đạt được các mục tiêu bền vững đã đề ra từ lâu.
Màn hình cảm ứng HMIs đã trở thành yếu tố thiết yếu trong các ngành công nghiệp mà sự cố hệ thống có thể dẫn đến hậu quả thảm khốc. Hai lĩnh vực nổi bật với nhu cầu cấp thiết về giao diện có độ bền cao và tiết kiệm năng lượng là: khai thác hydrocarbon và sản xuất thuốc chính xác.
Màn hình cảm ứng HMIs trên các giàn khoan dầu ngoài khơi và dọc theo mạng lưới đường ống giúp người vận hành truy cập tức thì vào các chỉ số đo áp suất, lưu lượng và tình trạng tổng thể của thiết bị tại các cơ sở lớn, nơi có thể có ít nhân viên trực. Các màn hình này vẫn hoạt động tốt ngay cả khi nhiệt độ dao động từ dưới mức đóng băng (-40 độ Celsius) cho đến điều kiện khắc nghiệt lên tới 70 độ Celsius. Đối với các điều khiển van quan trọng, thời gian phản hồi luôn dưới 2 mili giây, điều này rất quan trọng vì bất kỳ độ trễ nào lớn hơn có thể dẫn đến những vấn đề môi trường nghiêm trọng về sau. Khi không được sử dụng, các tính năng tiết kiệm năng lượng tự động giảm độ sáng màn hình trong khi vẫn duy trì việc xử lý dữ liệu phía sau. Điều chỉnh đơn giản này giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng từ ba mươi đến bốn mươi phần trăm trong các giai đoạn vận hành bình thường, khi mà độ sáng tối đa không còn cần thiết.
Trong các phòng sạch dược phẩm, các thiết bị HMIs cần đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng không khí ISO 14644-1 đồng thời theo dõi liên tục các mẻ sản xuất mà không bị gián đoạn. Các màn hình cảm ứng điện dung thế hệ mới thực sự hoạt động khá tốt ngay cả khi các kỹ thuật viên đeo găng tay vô trùng, đạt độ chính xác khoảng 99,9%. Ngoài ra, chúng tiêu thụ điện năng chỉ bằng một nửa so với các màn hình điện trở cũ trước đây. Và rõ ràng, việc tiết kiệm năng lượng giúp kiểm soát tốt hơn các hệ thống như buồng đông khô (lyophilization chambers) hay các robot chiết rót liên tục. Chúng ta đang nói đến việc ngăn chặn những tổn thất tài chính nghiêm trọng, ví dụ như 2 triệu USD mỗi giờ nếu xảy ra sự cố trong quá trình sản xuất dược phẩm sinh học. Cũng đừng quên tính năng điều chỉnh độ sáng tự động - tính năng này điều chỉnh độ sáng màn hình dựa trên mức độ ánh sáng trong phòng, từ đó giúp giảm lãng phí năng lượng, một yếu tố đặc biệt quan trọng trong các không gian đã được chứng nhận GMP, nơi từng chi tiết nhỏ cũng mang ý nghĩa lớn.
Các màn hình cảm ứng HMIs được sử dụng trong môi trường công nghiệp vẫn có thể giảm tiêu thụ năng lượng mà không làm chậm hiệu suất nhờ vào các tiến bộ công nghệ như Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) và các thuật toán dự đoán sự kiện thông minh. Các con số cũng cho thấy một điều rất thú vị: những hệ thống như vậy có thể giảm mức tiêu thụ điện tới 35 phần trăm khi chúng không làm gì, nhưng vẫn có thể phản hồi trong chưa đầy nửa giây — điều này cực kỳ quan trọng đối với các hoạt động đòi hỏi độ chính xác về thời gian cao như ở các trạm hàn robot hay điều khiển băng chuyền trên sàn nhà máy. Điều khiến giải pháp này hoạt động hiệu quả chính là khả năng xử lý nhận thức theo ngữ cảnh, giúp các cảnh báo khẩn cấp và hệ thống điều khiển quan trọng vẫn hoạt động bình thường ngay cả khi hệ thống chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng, trong khi các phần khác của giao diện được phép tạm dừng hoạt động.
Một nhà sản xuất linh kiện ô tô lớn gần đây đã lắp đặt những màn hình HMI thông minh này trên toàn bộ mặt bằng nhà máy của họ. Những màn hình này có thể điều chỉnh tốc độ làm mới từ chỉ 1 Hz cho đến tận 60 Hz tùy theo nhu cầu tại bất kỳ thời điểm nào. Khi họ đồng bộ hóa tần suất cập nhật của màn hình với cả chuyển động của công nhân và nhịp điệu máy móc, họ đã thực sự giảm được hóa đơn điện hàng năm khoảng 112.000 USD. Điều này khá ấn tượng nếu tính đến việc các màn hình cảm ứng vẫn phản hồi trong vòng 100 mili giây hoặc ít hơn. Bí quyết giúp hệ thống này vận hành hiệu quả là sự kết hợp giữa các tụ điện đặc biệt có thể kích hoạt ngay lập tức trong những tình huống đột ngột như nhấn nút dừng khẩn cấp, cùng với các bộ chuyển đổi nguồn DC sang DC hiệu quả. Vì vậy, mặc dù họ tiết kiệm rất nhiều năng lượng trên toàn bộ hệ thống vận hành, nhưng không có gì bị hy sinh liên quan đến tốc độ xử lý công việc trên mặt bằng sản xuất.
Theo nghiên cứu gần đây của ARC Advisory Group từ năm ngoái, khoảng 83 phần trăm các cơ sở công nghiệp đã ghi nhận tiết kiệm năng lượng thực tế khi họ triển khai các chế độ điện HMI tiên tiến. Tuy nhiên, vẫn tồn tại những giới hạn nghiêm trọng tại các nơi mà yếu tố an toàn là quan trọng nhất. Ngành công nghiệp đã phát triển một số phương pháp chủ chốt theo thời gian. Khi có sự cố xảy ra với hệ thống an toàn, thiết bị phải lập tức chuyển về chế độ công suất đầy đủ như một biện pháp dự phòng. Việc thay đổi bất kỳ thiết lập công suất nào cũng đòi hỏi nhiều lớp xác minh để ngăn chặn các điều chỉnh trái phép. Hầu hết các bảng điều khiển hiện đại cũng hiển thị cập nhật trực tiếp về trạng thái công suất hiện tại ngay trên màn hình chính của bảng điều khiển. Một số nhà sản xuất hàng đầu thậm chí còn tích hợp các tính năng giám sát đặc biệt tuân thủ tiêu chuẩn ISO 13849. Các hệ thống này sẽ tự động tắt chức năng tiết kiệm điện bất cứ khi nào thời gian phản hồi trở nên quá chậm để đảm bảo vận hành an toàn. Sự cân bằng giữa cắt giảm chi phí và duy trì an toàn vẫn luôn là yếu tố then chốt trong các lĩnh vực sản xuất liên quan đến quy trình potentially nguy hiểm mỗi ngày.
Các HMI hiện đại được trang bị các tính năng như điều chỉnh điện áp và tần số động cùng với điều khiển độ sáng thích ứng để tiết kiệm năng lượng. Những tính năng này cho phép hệ thống điều chỉnh mức tiêu thụ điện dựa trên nhu cầu thực tế và điều kiện môi trường.
Công nghệ HMI tiên tiến cải thiện năng suất bằng cách cho phép giám sát và cảnh báo theo thời gian thực, giảm thời gian dừng máy và hỗ trợ bảo trì dự đoán. Điều này giúp phát hiện sớm các sự cố tiềm ẩn và thực hiện các điều chỉnh hiệu quả trong quy trình sản xuất.
Thách thức chính là đảm bảo rằng các chế độ tiết kiệm năng lượng không làm ảnh hưởng đến an toàn vận hành. Các hệ thống phải có khả năng chuyển ngay lập tức trở lại chế độ đầy đủ công suất khi an toàn bị đe dọa, và mọi thay đổi về thiết lập năng lượng cần tuân theo các quy trình xác minh nghiêm ngặt.
Hot News2024-09-20
2024-09-20
2024-09-20
Bản quyền © TECKON ELECTRIC (SHANGHAI) CO., LTD Privacy policy
EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
ID
LV
LT
SR
SK
SL
UK
VI
SQ
ET
GL
HU
TH
TR
FA
MS
