Tự động hóa công nghiệp đang bước vào một giai đoạn phát triển mới, nơi các hệ thống robot không chỉ cần thực thi các tác vụ lặp lại một cách máy móc mà còn phải có khả năng “nhìn”, “hiểu” và “phản ứng” với môi trường xung quanh trong thời gian thực. Đồng thời, toàn ngành đang có một xu hướng dịch chuyển mạnh mẽ khỏi các hệ thống điều khiển độc quyền, vốn gây ra tình trạng “vendor lock-in” (phụ thuộc vào nhà cung cấp), để hướng tới các tiêu chuẩn mở, linh hoạt như O-PAS (Open Process Automation Standard).
Hai yêu cầu này—tích hợp AI-vision và điều khiển thời gian thực, cùng với việc áp dụng kiến trúc mở—đặt ra những thách thức kỹ thuật không nhỏ. Việc xử lý suy luận AI đòi hỏi năng lực tính toán cao, trong khi điều khiển chuyển động (motion control) yêu cầu độ trễ cực thấp và tính quyết định (determinism). ASRock Industrial đã phát triển một giải pháp tích hợp, sử dụng các nền tảng điện toán biên iEP-9020E và iEP-5010G, để giải quyết đồng thời cả hai bài toán phức tạp này.
Yêu Cầu Cấp Thiết về Điều Khiển Thời Gian Thực
Trong các ứng dụng như tay máy robot, phẫu thuật từ xa hay các dây chuyền lắp ráp tốc độ cao, “thời gian thực” không chỉ có nghĩa là “nhanh”. Nó có nghĩa là khả năng đảm bảo một tác vụ (ví dụ: gửi lệnh dừng đến tay máy) được thực thi trong một khoảng thời gian chính xác và có thể dự đoán được, thường là vài mili giây hoặc thậm chí micro giây. Bất kỳ sự chậm trễ hay “jitter” (biến động về độ trễ) nào cũng có thể dẫn đến sai lệch vị trí, va chạm hoặc hỏng hóc sản phẩm.
Để đạt được mức độ đồng bộ hóa này, giải pháp của ASRock Industrial tận dụng các công nghệ cốt lõi của Intel như:
- Intel® Time-Sensitive Networking (TSN): Một bộ tiêu chuẩn Ethernet đảm bảo các gói tin quan trọng (như lệnh điều khiển) được ưu tiên và gửi đi với độ trễ được xác định trước, giảm tắc nghẽn mạng.
- Intel® Time-Coordinated Computing (TCC): Tối ưu hóa phần cứng và phần mềm ở cấp độ CPU để giảm thiểu độ trễ hệ thống, đảm bảo các ứng dụng thời gian thực được ưu tiên xử lý.
Sự kết hợp này tạo ra một môi trường tính toán tin cậy, đáp ứng các yêu cầu khắt khe nhất của điều khiển robot chính xác.
Tích Hợp Thị giác AI và Điều Khiển Chuyển Động
Một trong những ứng dụng phức tạp nhất là kết hợp thị giác AI (AI vision) với điều khiển chuyển động. Robot cần “nhìn” để xác định vị trí vật thể, sau đó “hành động” để gắp vật thể đó.
Giải pháp của ASRock Industrial phân chia rõ ràng hai tác vụ này cho hai nền tảng phần cứng chuyên dụng nhưng hoạt động tích hợp:
- iEP-9020E: Bộ não AI và Xử lý Thị giác
Nền tảng iEP-9020E, với bộ xử lý Intel® Core™ hiệu năng cao, đóng vai trò là trung tâm xử lý cấp cao. Nó chạy các tác vụ nặng như giao diện người-máy (HMI) và quan trọng nhất là suy luận AI.
Giải pháp sử dụng bộ công cụ Intel® OpenVINO™ để tối ưu hóa các mô hình học sâu. Khi camera thu nhận hình ảnh, iEP-9020E sẽ thực hiện suy luận AI để phát hiện vật thể, xác định tọa độ chính xác của chúng và ra quyết định cho bước tiếp theo.
- iEP-5010G: Bộ điều khiển Chuyển động Thời gian Thực
Sau khi iEP-9020E ra quyết định, nó sẽ gửi lệnh đến bộ điều khiển iEP-5010G. Đây là lúc khả năng thời gian thực phát huy tác dụng.
- Intel® Edge Controls for Industrial (IEC-61499): iEP-5010G sử dụng nền tảng phần mềm này để chạy logic điều khiển thời gian thực, đảm bảo các lệnh được thực thi một cách tuần tự và đúng thời điểm.
- EtherCAT: Nền tảng iEP-5010G giao tiếp trực tiếp với tay máy robot thông qua EtherCAT, một giao thức fieldbus dựa trên Ethernet tốc độ cao, được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng điều khiển chuyển động đòi hỏi độ trễ cực thấp.
Trong kiến trúc này, một trình ảo hóa (hypervisor) như ACRN có thể được sử dụng để chạy song song hệ điều hành Ubuntu (cho AI và HMI trên iEP-9020E) và một máy ảo thời gian thực (cho IEC-61499 trên iEP-5010G), đảm bảo các tác vụ AI không bao giờ can thiệp hoặc làm chậm các tác vụ điều khiển an toàn.
Vai Trò Then Chốt trong Tự Động Hóa Mở (O-PAS)
Ngoài điều khiển robot, ngành tự động hóa quy trình (process automation)—như trong các nhà máy hóa chất hay lọc dầu—cũng đang trải qua một cuộc chuyển đổi. Trong nhiều năm, các nhà máy bị “khóa” vào các hệ thống điều khiển phân tán (DCS) độc quyền, đắt đỏ và khó nâng cấp.
Để giải quyết vấn đề này, Liên minh Tự động hóa Quy trình Mở (COPA) đã giới thiệu tiêu chuẩn O-PAS (Open Process Automation Standard). O-PAS định nghĩa một kiến trúc hệ thống mở, dựa trên tiêu chuẩn và có khả năng tương tác, cho phép các nhà máy lựa chọn các thành phần tốt nhất từ nhiều nhà cung cấp khác nhau.
ASRock Industrial đã hợp tác chặt chẽ với COPA và tự hào công bố rằng các bộ điều khiển iEP-5010G và iEP-7020E là những Nút Điều Khiển Phân Tán (Distributed Control Nodes – DCNs) đầu tiên trên thị trường được xác minh O-PAS.
Điều này có nghĩa là khách hàng có thể sử dụng iEP-5010G như một khối xây dựng (building block) tiêu chuẩn hóa trong hệ thống O-PAS của họ, thay thế các PLC và I/O độc quyền. Đây là một bước tiến quan trọng, giúp tăng tính linh hoạt, giảm chi phí vòng đời và thúc đẩy mạnh mẽ việc triển khai Công nghiệp 4.0.
Thiết Kế Phần Cứng Tối Ưu cho Môi Trường Công Nghiệp
Để thực hiện các vai trò quan trọng này, bộ điều khiển iEP-5010G được thiết kế đặc thù cho các ứng dụng công nghiệp. Nó không phải là một máy tính văn phòng thông thường.
Nền tảng này có thiết kế nhỏ gọn (compact) và bền bỉ (robust), thường là không quạt, cho phép lắp đặt trong các không gian chật hẹp như tủ điều khiển hoặc ngay tại chân đế của tay máy robot. Quan trọng hơn, nó được trang bị IOs (Cổng vào/ra) phong phú, bao gồm các cổng LAN hỗ trợ TSN và các giao thức fieldbus công nghiệp như EtherCAT, cho phép kết nối trực tiếp với cảm biến, cơ cấu chấp hành và toàn bộ hệ thống điều khiển của nhà máy.
Kết Luận
Giải pháp của ASRock Industrial thể hiện một tầm nhìn chiến lược rõ ràng: kết nối thế giới của Trí tuệ Nhân tạo hiệu năng cao với thế giới của điều khiển chuyển động thời gian thực, vốn đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối. Bằng cách cung cấp các nền tảng phần cứng mạnh mẽ như iEP-9020E và iEP-5010G, đồng thời đi tiên phong trong việc áp dụng các tiêu chuẩn mở như O-PAS, ASRock Industrial đang cung cấp cho các nhà tích hợp hệ thống và các nhà máy những công cụ cần thiết để xây dựng các hệ thống tự động hóa thế hệ tiếp theo—thông minh hơn, nhanh hơn và linh hoạt hơn.
Là nhà phân phối chính thức của ASRock Industrial tại Việt Nam, Công ty Cổ phần Hệ thống AIoT cam kết mang đến không chỉ những sản phẩm phần cứng chất lượng cao mà còn cả sự tư vấn chuyên sâu và hỗ trợ kỹ thuật cần thiết để các doanh nghiệp có thể triển khai thành công những giải pháp công nghệ tiên tiến. Hãy liên hệ với chúng tôi để cùng thảo luận về những giải pháp công nghệ mới.