Công nghiệp 4.0, còn được gọi là Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, được đặc trưng bởi sự tích hợp các công nghệ kỹ thuật số vào mọi khía cạnh của hoạt động kinh doanh. Điều này bao gồm việc sử dụng phân tích tiên tiến, trí tuệ nhân tạo, thiết bị IoT và tự động hóa để hợp lý hóa quy trình, cải thiện hiệu quả và thúc đẩy đổi mới. Trong bối cảnh của thiết bị đo lường, Công nghiệp 4.0 cho phép các tổ chức thu thập, phân tích và diễn giải dữ liệu theo những cách trước đây không thể tưởng tượng được.
Một trong những cách chính mà Công nghiệp 4.0 đang cách mạng hóa công cụ đo lường là thông qua việc sử dụng các thiết bị IoT. Các cảm biến và thiết bị được kết nối này có thể thu thập dữ liệu thời gian thực từ nhiều nguồn khác nhau, cung cấp cho các tổ chức khả năng hiển thị chưa từng có vào hoạt động của họ. Với dữ liệu này, các tổ chức có thể theo dõi hiệu suất, xác định xu hướng và đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu để tối ưu hóa quy trình của họ. Cùng Ecozen tìm hiểu các loại thiết bị đo lường công nghiệp hiện nay.
Các loại thiết bị đo lường công nghiệp
Đồng hồ đo lưu lượng
Lưu lượng kế (hoặc cảm biến lưu lượng) là một dụng cụ đo lưu lượng được sử dụng để chỉ lượng chất lỏng, khí hoặc hơi di chuyển qua đường ống hoặc ống dẫn bằng cách đo lưu lượng tuyến tính, không tuyến tính, khối lượng hoặc thể tích. Vì kiểm soát lưu lượng thường là điều cần thiết, nên việc đo lưu lượng chất lỏng và khí là nhu cầu quan trọng đối với nhiều ứng dụng công nghiệp – và có nhiều loại lưu lượng kế khác nhau có thể được sử dụng tùy thuộc vào bản chất của ứng dụng.
Có hai dạng chính là đồng hồ đo lưu lượng thể tích và đồng hồ đo lưu lượng khối lượng.
- Đồng hồ đo lưu lượng thể tích: Các thiết bị này hoạt động tuyến tính đối với lưu lượng thể tích. Vì không có mối quan hệ căn bậc hai (như với các thiết bị chênh lệch áp suất), nên phạm vi của chúng lớn hơn. Đồng hồ đo thể tích có độ nhạy tối thiểu đối với các thay đổi độ nhớt khi sử dụng ở số Reynolds trên 10.000. Hầu hết các vỏ đồng hồ đo loại vận tốc đều được trang bị mặt bích hoặc phụ kiện để cho phép chúng được kết nối trực tiếp vào đường ống.
- Đồng hồ đo lưu lượng khối lượng gồm có lưu lượng kế khối lượng nhiệt và lưu lượng kế khối lượng Coriolis. Chúng đo khối lượng vật liệu chảy qua đồng hồ đo. Chúng chủ yếu dùng để đo khí nhưng có thể đo chất lỏng trong một số ứng dụng.
Đồng hồ áp suất
Đồng hồ đo áp suất là một công cụ được sử dụng để đo cường độ của chất lỏng, khí, nước hoặc hơi nước trong hệ thống chạy bằng áp suất. Nó giúp theo dõi rò rỉ hoặc biến động áp suất có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống. Hệ thống áp suất được thiết kế để hoạt động trong phạm vi áp suất được chỉ định và bất kỳ độ lệch nào so với các tiêu chuẩn này đều có thể ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động của chúng.
Các loại đồng hồ áp suất:
- Đồng hồ áp suất dạng màng.
- Đồng hồ áp suất điện tử
- Đồng hồ áp suất cơ
- Đồng hồ áp suất giảm chấn (có dầu)
- Đồng hồ đo áp suất khí nén
- Xem thêm đồng hồ đo áp suất
Cảm biến
Cảm biến đóng vai trò quan trọng trong tự động hóa công nghiệp bằng cách cung cấp dữ liệu thời gian thực được sử dụng để đưa ra quyết định và kiểm soát nhiều khía cạnh khác nhau của quy trình công nghiệp.
- Cảm biến nhiệt độ: Cảm biến nhiệt độ là thiết bị dùng để đo và kiểm soát nhiệt độ của đối tượng cần ổn định. Với độ chính xác cao, cảm biến phát hiện sự thay đổi nhiệt độ và gửi tín hiệu đến hệ thống, thông báo nhiệt độ chính xác cho người dùng.
- Cảm biến áp suất: là công cụ đo lường để phát hiện, theo dõi, đọc và hiển thị những thay đổi về áp suất được áp dụng từ một thể tích chất lỏng hoặc khí được chứa. Chúng cũng có thể được sử dụng với các thể tích không được chứa, chẳng hạn như áp suất khí quyển. Có nhiều loại cảm biến áp suất khác nhau để thực hiện trong các vai trò, điều kiện và ứng dụng cụ thể.
- Cảm biến mức: là thiết bị được thiết kế để theo dõi, duy trì và đo mức chất lỏng (và đôi khi là chất rắn). Khi phát hiện mức chất lỏng, cảm biến sẽ chuyển đổi dữ liệu nhận được thành tín hiệu điện. Có hai phân loại chính cho cảm biến mức: cảm biến mức điểm và cảm biến mức liên tục.
Các thiết bị đo lường khác
Đồng hồ đo nhiệt độ là một thiết bị cơ học hoặc kỹ thuật số được sử dụng để đo và hiển thị nhiệt độ của chất lỏng hoặc khí trong đường ống, bể chứa hoặc bình chứa.
Đồng hồ đo nhiệt độ được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm dầu khí, chế biến hóa chất, thực phẩm và đồ uống, dược phẩm và HVAC (hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí). Chúng thường được sử dụng với các thiết bị đo lường khác, chẳng hạn như bộ truyền nhiệt độ, để cung cấp hệ thống đo lường và kiểm soát toàn diện cho các quy trình công nghiệp.
Đồng hồ đo mức
Đồng hồ đo mức là thiết bị được sử dụng để hiển thị mức chất lỏng trong các cánh đồng. Tùy thuộc vào loại ứng dụng được sử dụng, loại đồng hồ đo mức nên được chọn. Đồng hồ đo mức là phương pháp trực tiếp để đo mức.
Các loại đồng hồ đo mức
- Đồng hồ đo mức phản xạ
- Thước đo mức trong suốt
- Thước đo mức loại từ
Vai trò của thiết bị đo lường trong công nghiệp 4.0
Thu Thập Dữ Liệu
Thiết bị đo lường đóng vai trò cốt lõi trong việc cung cấp dữ liệu chính xác và thời gian thực về các thông số quan trọng của quá trình sản xuất như lưu lượng, áp suất, nhiệt độ, mức độ và nhiều yếu tố khác. Trong Công nghiệp 4.0, dữ liệu chính là nền tảng để tự động hóa, tối ưu hóa sản xuất, và phát triển các hệ thống thông minh. Việc thu thập dữ liệu kịp thời và chính xác giúp doanh nghiệp đưa ra quyết định nhanh chóng và hiệu quả, từ đó nâng cao năng suất và giảm thiểu chi phí.
Giám Sát Và Điều Khiển
Các thiết bị đo lường giúp giám sát chặt chẽ tình trạng hoạt động của máy móc, từ đó điều khiển tự động các thông số của quá trình sản xuất. Điều này không chỉ nâng cao năng suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm thiểu lỗi, và tiết kiệm năng lượng.
Bảo Trì Dự Đoán
Thiết bị đo lường trong Công nghiệp 4.0 còn giúp thu thập và phân tích dữ liệu để dự đoán sự cố hoặc lỗi tiềm ẩn của thiết bị, từ đó lập kế hoạch bảo trì kịp thời, tránh gián đoạn sản xuất. Bảo trì dự đoán không chỉ giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí bảo dưỡng mà còn tối đa hóa thời gian hoạt động của hệ thống.
Tối Ưu Hóa Quy Trình Sản Xuất
Bằng cách phân tích dữ liệu từ các thiết bị đo lường, doanh nghiệp có thể phát hiện các điểm nghẽn, tình trạng không hiệu quả trong quy trình sản xuất, từ đó đưa ra các giải pháp cải tiến và tối ưu hóa. Quy trình sản xuất được tối ưu không chỉ giúp tăng năng suất mà còn giảm thiểu chi phí vận hành.
Xu hướng phát triển của thiết bị đo lường
Tích hợp IoT và Phân tích Dữ liệu
Một trong những xu hướng nổi bật trong phát triển thiết bị đo lường là tích hợp công nghệ Internet of Things (IoT) và phân tích dữ liệu. Các cảm biến và thiết bị đo lường sử dụng IoT có thể thu thập dữ liệu theo thời gian thực, truyền thông tin không dây, và cung cấp thông tin chi tiết về hiệu suất hệ thống cũng như giám sát tình trạng thiết bị. Với sự hỗ trợ của các công cụ phân tích dữ liệu, doanh nghiệp có thể phân tích lượng lớn dữ liệu, xác định các mẫu, dự đoán hỏng hóc, và tối ưu hóa lịch bảo trì. Xu hướng này đang cách mạng hóa bảo trì dự đoán, giúp ra quyết định chủ động và nâng cao hiệu quả vận hành trong các ngành như sản xuất, năng lượng, và vận tải.
Xem thêm Các giải pháp IOT tại Ecozen
Thiết bị nhỏ gọn (mini hóa) và di động
Một xu hướng quan trọng khác là thiết bị đo lường ngày càng nhỏ gọn và xuất hiện nhiều giải pháp di động. Nhờ những tiến bộ trong vi điện tử và công nghệ cảm biến, các công cụ đo lường nhỏ, nhẹ và cầm tay đã được phát triển, mang lại độ chính xác cao và khả năng di chuyển linh hoạt. Những thiết bị nhỏ gọn này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng cần giới hạn không gian, dễ tiếp cận hoặc đo lường trực tiếp tại chỗ, chẳng hạn như trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô, và y tế. Giải pháp di động giúp người dùng linh hoạt hơn, giảm thời gian cài đặt và dễ dàng thu thập dữ liệu trong các môi trường xa xôi hoặc khó khăn.
Tích hợp Tự động hóa và Robot
Tự động hóa và tích hợp robot đang thúc đẩy phát triển thiết bị đo lường, cho phép thu thập, phân tích và ra quyết định tự động. Các hệ thống robot được trang bị công nghệ cảm biến và thiết bị đo tự động có thể thực hiện các nhiệm vụ kiểm tra phức tạp, quy trình hiệu chuẩn và kiểm soát chất lượng với tốc độ và độ chính xác cao. Tự động hóa giúp doanh nghiệp hợp lý hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu sai sót và tăng năng suất trong các ngành như sản xuất điện tử, dược phẩm và chế biến thực phẩm. Sự kết hợp giữa tự động hóa và thiết bị đo lường đang mở đường cho các nhà máy thông minh và sáng kiến Công nghiệp 4.0.
Công nghệ cảm biến tiên tiến
Những tiến bộ trong công nghệ cảm biến, chẳng hạn như quét 3D, quang phổ học, và hình ảnh siêu quang phổ, đang định hình tương lai của thiết bị đo lường. Các cảm biến tiên tiến này cung cấp dữ liệu đa chiều, phân tích chi tiết bề mặt và khả năng nhận diện vật liệu, cho phép đo lường chính xác các hình học, tính chất và thành phần phức tạp. Công nghệ cảm biến tiên tiến đang nâng cao khả năng của thiết bị đo lường trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm hình ảnh y sinh, giám sát môi trường và phân tích vật liệu. Nhờ đó, các tổ chức có thể có được cái nhìn sâu sắc hơn, tối ưu hóa quy trình và thúc đẩy đổi mới trong các lĩnh vực chuyên môn của mình.
Hiệu chuẩn thông minh và Hệ thống tự hiệu chuẩn
Hiệu chuẩn thông minh và các hệ thống tự hiệu chuẩn đang trở thành xu hướng trong phát triển thiết bị đo lường, mang lại các quy trình hiệu chuẩn tự động, điều chỉnh theo thời gian thực và kết quả đo lường có thể truy xuất nguồn gốc. Công nghệ hiệu chuẩn thông minh sử dụng thuật toán AI, học máy, và phản hồi từ cảm biến để liên tục theo dõi hiệu suất thiết bị, phát hiện các sai lệch và tự động hiệu chỉnh các thông số. Các hệ thống tự hiệu chuẩn giúp loại bỏ nhu cầu hiệu chuẩn thủ công, giảm thời gian ngừng hoạt động và đảm bảo độ chính xác đo lường lâu dài. Những công nghệ này đang cách mạng hóa quy trình hiệu chuẩn trong các ngành như hàng không vũ trụ, quốc phòng và phòng thí nghiệm nghiên cứu, nơi yêu cầu độ chính xác và truy xuất nguồn gốc là rất quan trọng.
Bài viết liên quan:
Liên hệ Ecozen ngay để được tư vấn và hỗ trợ nhanh nhất về các thiết bị đo lường trong công nghiệp!