1. Tại sao điều chỉnh áp suất hoặc lưu lượng một cách tối ưu lại quan trọng?
Ulrich Sixt: Tự động hóa hiệu quả đòi hỏi sự phối hợp chính xác của cả hai biến. Trong hệ thống khí nén, áp suất và lưu lượng có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Một xy lanh không chỉ chuyển động vì có áp suất - không khí cũng phải chảy qua mới có thể hình thành chuyển động. Vì thế, việc kiểm soát áp suất tĩnh hoàn toàn là không đủ.
Một quy trình được phối hợp tốt sẽ mang lại nhiều lợi ích. Hiệu quả năng lượng đóng vai trò quan trọng vì việc cung cấp khí nén quá mức sẽ dẫn đến tiêu thụ không cần thiết và tăng chi phí. Van điều khiển tỉ lệ áp suất có thể giúp kiểm soát chính xác lưu lượng khí và chỉ cung cấp lượng khí cần thiết. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, việc kiểm soát chính xác sẽ làm tăng tuổi thọ của các bộ phận vì nó tránh được những biến động áp suất đột ngột, làm tăng tốc độ hao mòn của van và bộ truyền động.
2. Có những tiến bộ nào trong việc kiểm soát áp suất hoặc lưu lượng, và chúng khác biệt như thế nào so với các hệ thống thông thường?
Ulrich Sixt: Công nghệ tỷ lệ, cảm biến và thuật toán thông minh trong các hệ thống tự động hiện đại giúp tối ưu hóa đáng kể độ chính xác và hiệu quả. Một trong những phát triển này là bộ điều chỉnh được điều khiển bằng khí nén hoặc điện. Chúng điều chỉnh lưu lượng và áp suất đến một giá trị mục tiêu hoặc tín hiệu bên ngoài – điều này rất thú vị khi cần áp suất khác nhau trong quá trình này. Bộ điều chỉnh áp suất tỷ lệ giúp duy trì áp suất hệ thống không đổi theo thời gian thực, bất kể sự biến động.
Trong nhiều ứng dụng, áp suất và lưu lượng vẫn được kiểm soát thủ công hoặc bằng các bộ điều chỉnh đơn giản. Những điều này đã được chứng minh nhưng thường không đủ để đạt được độ chính xác và hiệu quả cao hơn. Ví dụ, van thủ công cần phải điều chỉnh thường xuyên vì chúng không tự động phản ứng với những thay đổi về áp suất.
3. Van tỷ lệ hiện đại mang đến những lợi ích gì cho tự động hóa?
Ulrich Sixt: Sự kết hợp thông minh giữa bộ truyền động, cảm biến và thuật toán điều khiển có tính năng động cao cho phép kiểm soát áp suất, lưu lượng và chuyển động cực kỳ chính xác: tự động, hiệu quả và có thể thích ứng trước những yêu cầu quy trình khác nhau. Festo đã thực hiện thành công nguyên tắc này với Controlled Pneumatics.
Van tỷ lệ hiện đại hoạt động theo hệ thống điều khiển (vòng kín) khép kín động, cho phép thích ứng liên tục với các điều kiện thay đổi. Các cảm biến liên tục đo áp suất hiện tại và truyền các giá trị đến bộ phận điện tử điều khiển. Phương pháp này so sánh giá trị thực tế được đo với giá trị mục tiêu đã chỉ định và nhận diện ngay các độ lệch. Van phản ứng theo thời gian thực và tự động điều chỉnh bằng cách tăng hoặc giảm áp suất để duy trì chính xác giá trị mong muốn (Flow control). Bộ điều khiển lưu lượng đóng vai trò quan trọng trong mạch điều khiển này. Chúng đảm bảo lưu lượng được định lượng chính xác nhằm tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng trong khi vẫn đảm bảo hiệu suất ổn định. Kiểm soát thông minh này đảm bảo điều kiện quy trình ổn định, giảm thất thoát năng lượng và tăng hiệu quả của toàn bộ hệ thống.
4. Ưu điểm của việc kiểm soát áp suất hoặc lưu lượng thông minh là gì?
Ulrich Sixt: Kiểm soát áp suất và lưu lượng thông minh giúp tăng hiệu quả, tính ổn định của quy trình và khả năng sẵn sàng của hệ thống. Kiểm soát chính xác, không dao động giúp tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng cũng như cải thiện chất lượng sản phẩm. Áp suất không đổi giúp bảo vệ các bộ phận khí nén khỏi ứng suất và hao mòn quá mức. Điều này làm tăng độ tin cậy của quy trình. Việc điều chỉnh tự động cũng cho phép kiểm soát linh hoạt các vật liệu và quy trình khác nhau. Như vậy làm giúp giảm chi phí vận hành mà không ảnh hưởng đến hiệu suất.
5. Kiểm soát áp suất hoặc lưu lượng thông minh cải thiện độ tin cậy của quy trình và đảm bảo chất lượng như thế nào?
Ulrich Sixt: Trong thực tế, tôi liên tục chứng kiến sự thay đổi áp suất hoặc lưu lượng dẫn đến sản phẩm lỗi. Đặc biệt trong các ngành công nghiệp nhạy cảm như công nghiệp ô tô, công nghệ y tế, thực phẩm và bao bì, các quy trình ổn định đóng vai trò quan trọng để tránh lãng phí và phải làm lại.
Một vấn đề thường gặp: Áp suất khác nhau tại các trạm sản xuất khác nhau có thể khiến xy lanh không định vị được các bộ phận một cách chính xác hoặc phớt không được ép với lực chính xác. Van tỷ lệ được điều khiển khép kín có thể tạo ra sự khác biệt lớn tại đây. Chúng duy trì áp suất ở mức cần thiết – bất kể tải trọng thay đổi, áp suất đầu vào dao động hay rò rỉ. Trên thực tế điều này nghĩa là: Các quy trình không nhất quán có thể dẫn đến tỷ lệ phế phẩm cao – với khả năng kiểm soát thông minh, tỷ lệ này có thể giảm đáng kể.
Kết luận của tôi: Nếu muốn cải thiện độ tin cậy và chất lượng của quy trình, không cách nào khác ngoài điều chỉnh áp suất hoặc lưu lượng chính xác và tự động. Chúng không chỉ giảm thiểu lỗi mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều, ít thời gian chết hơn và dẫn đến hiệu quả chung của hệ thống cao hơn.
6. Bạn thấy tiềm năng nào về hiệu quả năng lượng?
Ulrich Sixt: Khí nén là một trong những dạng năng lượng đắt nhất trong công nghiệp vì quá trình sản xuất khí nén bằng máy nén tiêu thụ rất nhiều điện. Tuy nhiên, nhiều hệ thống hoạt động ở áp suất cao hơn mức cần thiết, dẫn đến tiêu thụ năng lượng không cần thiết. Ngay cả khi áp suất hệ thống giảm 1 bar, nó cũng có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng.
Kiểm soát áp suất hoặc lưu lượng thông minh đảm bảo chỉ cung cấp lượng khí nén thực sự cần thiết. Trong khi các hệ thống thông thường hay hoạt động ở áp suất hệ thống tối đa, các van tỷ lệ hiện đại có phản hồi cảm biến sẽ điều chỉnh áp suất một cách linh hoạt theo nhu cầu thực tế. Việc này giúp giảm thiểu tổn thất rò rỉ, ở nhiều chế độ vận hành, tổn thất này có thể chiếm tới 20 % lượng khí nén tiêu thụ. Bên cạnh đó, việc kiểm soát dựa trên nhu cầu có thể tối ưu hóa quy trình sử dụng máy nén và giảm thời gian chạy của máy. Điều này có thể trực tiếp nhận thấy thông qua chi phí năng lượng thấp hơn. Với những hệ thống lớn, điều này giúp tiết kiệm được số tiền lên tới hàng chục euro mỗi năm. Các doanh nghiệp sử dụng bộ điều khiển lưu lượng và áp suất thông minh không chỉ giảm mức tiêu thụ năng lượng, mà còn tăng tính bền vững và hiệu quả hoạt động.
7. Số hóa đóng vai trò gì trong việc kiểm soát áp suất hoặc lưu lượng?
Ulrich Sixt: Một lợi thế quan trọng của hệ thống số là tính minh bạch của dữ liệu. Giá trị áp suất hoặc lưu lượng có thể được truy xuất và tối ưu hóa cụ thể bất cứ lúc nào thông qua IO-Link® hoặc các giao diện fieldbus khác. Điều này cho phép các doanh nghiệp phát hiện sớm tình trạng mất áp suất hoặc rò rỉ trước khi chúng có thể bị hỏng hóc. Trên thực tế, chúng ta thấy rằng các chế độ vận hành với hệ thống mạng có thể giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch.
Quá trình thích ứng cũng trở nên linh hoạt hơn. Trong các dây chuyền sản xuất hiện đại, giá trị áp suất hoặc lưu lượng có thể được tự động điều chỉnh tùy thuộc vào vật liệu hoặc sản phẩm, mà không cần sự can thiệp thủ công tại chỗ của kỹ thuật viên.
Tóm lại: Bộ điều khiển lưu lượng hoặc áp suất số hóa đảm bảo độ tin cậy của quy trình cao hơn, chi phí bảo trì thấp hơn và sản xuất linh hoạt, phù hợp hơn trong tương lai. Những người sử dụng hệ thống mạng sẽ được hưởng lợi từ hiệu quả, tính minh bạch và khả năng kiểm soát cao hơn trong suốt quá trình sản xuất.
8. Sự phát triển của công nghệ kiểm soát áp suất và lưu lượng đang đi về đâu?
Ulrich Sixt: Về cơ bản, tôi thấy có ba yêu cầu để cần phát triển hơn nữa khả năng kiểm soát áp suất và lưu lượng: độ chính xác, hiệu quả năng lượng cao hơn và số hóa tốt hơn. Việc tích hợp trực tiếp cảm biến vào bộ điều chỉnh kết hợp công nghệ đo lường và điều khiển trong một thành phần. Như vậy giúp tiết kiệm không gian, đơn giản hóa việc cài đặt và cải thiện thời gian phản hồi.
Các ngành công nghiệp nhạy cảm như sản xuất chất bán dẫn hoặc công nghệ y tế dựa vào công nghệ van tiên tiến. Ví dụ, công nghệ piezo hoặc cuộn dây chuyển động cho phép điều khiển nhanh, chính xác và hiệu quả hơn. Quy trình phát triển thứ ba là kiểm soát áp suất và lưu lượng thích ứng bằng AI. Trong tương lai, các thuật toán được AI hỗ trợ có thể tự động tối ưu hóa quy trình và điều chỉnh chúng trước những thay đổi của các yêu cầu sản xuất.
9. Bạn có lời khuyên nào dành cho các doanh nghiệp muốn tối ưu hóa khả năng kiểm soát áp suất hoặc lưu lượng không?
Ulrich Sixt: Bất kỳ ai muốn cải thiện hiệu quả, tính ổn định của quy trình và tiết kiệm năng lượng trong sản xuất đều nên cân nhắc đến các khái niệm điều khiển thông minh. Với Controlled Pneumatics, Festo cung cấp giải pháp kết hợp công nghệ tỷ lệ, cảm biến và điều khiển kỹ thuật số để điều chỉnh áp suất và lưu lượng một cách chính xác, tiết kiệm năng lượng cũng như linh hoạt hơn.
Ngược lại với các hệ thống cổ điển có cài đặt cố định, Controlled Pneumatics điều chỉnh các giá trị theo thời gian thực một cách linh hoạt. Nó làm tăng chất lượng sản xuất, giảm lượng khí tiêu thụ và kéo dài tuổi thọ của các bộ phận. Đối với những ai muốn tìm hiểu sâu hơn về chủ đề này, sách điện tử của chúng tôi cung cấp thông tin chi tiết về cách kiểm soát áp suất và lưu lượng thông minh giúp giảm chi phí, ổn định quy trình - và định vị tối ưu cho các doanh nghiệp nhằm đáp ứng các yêu cầu trong tương lai.
10. Bảo trì dự đoán đóng vai trò gì trong việc kiểm soát áp suất hoặc lưu lượng và mang lại lợi ích gì?
Ulrich Sixt: Bảo trì dự đoán đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo kiểm soát áp suất và lưu lượng ổn định cũng như hiệu quả. Các phép đo liên tục của cảm biến về áp suất, lưu lượng và nhiệt độ cho phép phát hiện ngay cả những độ lệch nhỏ nhất ở giai đoạn đầu. Điều này cho phép xác định và khắc phục sớm tình trạng hao mòn hoặc trục trặc sắp xảy ra, trước khi xảy ra tình trạng hỏng hóc. Thay vì các khoảng thời gian bảo trì cứng nhắc, cần thiết can thiệp sẽ diễn ra đúng lúc – việc này giúp giảm thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch và chi phí bảo trì đồng thời kéo dài tuổi thọ của các bộ phận.
Tất nhiên, việc tích hợp các hệ thống như vậy vào các nhà máy hiện có là một thách thức, đặc biệt là khi xử lý và phân tích dữ liệu. Nhưng với các giải pháp số hiện đại, bảo trì dự đoán đang ngày càng trở thành tiêu chuẩn. Điều này góp phần quan trọng vào việc nâng cao hiệu quả, tính bền vững và độ tin cậy của quy trình tự động hóa.
Chúng tôi chân thành cảm ơn Ulrich Sixt vì những hiểu biết thú vị của ông về thế giới kiểm soát áp suất và lưu lượng. Chuyên môn của ông cho thấy công nghệ thông minh không chỉ ổn định quy trình mà còn tiết kiệm năng lượng, đồng thời cải thiện chất lượng sản xuất. Các doanh nghiệp sử dụng van tỷ lệ kỹ thuật số và công nghệ điều khiển mạng sẽ được hưởng lợi do hiệu quả cao hơn, bảo trì dự đoán và tính linh hoạt tối đa – tương lai của khí nén sẽ trở nên thông minh hơn bao giờ hết.
