Cảm biến là gì? Các loại cảm biến trong sản xuất

Trong các nhà máy hiện đại, cảm biến là thành phần quan trọng giúp thu thập dữ liệu về máy móc, thiết bị và điều kiện sản xuất. Dữ liệu từ cảm biến có thể được sử dụng để giám sát hoạt động của thiết bị, phát hiện bất thường, kiểm soát chất lượng và hỗ trợ bảo trì.

Vậy cảm biến là gì? Có những loại cảm biến nào được sử dụng trong sản xuất và chúng được ứng dụng ra sao? Bài viết dưới đây sẽ giúp doanh nghiệp hiểu rõ hơn về cảm biến công nghiệp và vai trò của chúng trong quá trình số hóa nhà máy.

Cảm biến là gì?

Cảm biến (Sensor) là thiết bị có khả năng phát hiện hoặc đo lường sự thay đổi của một đại lượng vật lý trong môi trường và chuyển đổi thông tin đó thành tín hiệu để hệ thống có thể thu thập, xử lý và phân tích.

Tùy mục đích sử dụng, cảm biến có thể đo nhiều yếu tố khác nhau như nhiệt độ, áp suất, độ rung, vị trí, tốc độ, ánh sáng, lưu lượng hoặc mô-men xoắn.

Trong sản xuất, cảm biến thường được lắp đặt trên máy móc, dây chuyền hoặc tại các vị trí cần giám sát. Dữ liệu thu được có thể được truyền đến PLC, hệ thống SCADA, nền tảng IoT/IIoT, MES hoặc các hệ thống quản lý khác để theo dõi và đưa ra cảnh báo.

Các loại cảm biến được sử dụng trong sản xuất

1. Gia tốc kế toàn thân ba trục

Máy đo gia tốc kế toàn thân ba trục có nhiệm vụ theo dõi, đo độ rung trên các bộ phận và thiết bị quay. Những cảm biến thông minh này cũng có thể đo các biến số khác như độ dịch chuyển, gia tốc hay vận tốc. Khi kết hợp với các phân tích nâng cao của IoT, dữ liệu này có thể mang lại thông tin chi tiết có giá trị cho các nhà quản lý: liệu một máy có đang hoạt động tốt, sự sai lệch chỉ là sự kiện xảy ra một lần hay trở thành một lỗi nghiêm trọng.

2. Cảm biến nhiệt độ

Thiết bị di chuyển tạo ra rất nhiều nhiệt và nhiều ngành công nghiệp sử dụng nhiệt quy trình để bổ sung cho quy trình sản xuất trong nhà máy của họ. Nhiệt độ là một chỉ số quan trọng để nắm rõ về “sức khỏe” tổng thể của máy. Cảm biến nhiệt độ có thể giúp xác định tình trạng hao mòn của máy, các bộ phận bị hư hỏng và quá nhiệt, dẫn đến hỏng hóc hay phát hiện các vấn đề kiểm soát chất lượng.

3. Cảm biến rung

Cảm biến rung giúp theo dõi mức độ rung động của máy móc trong quá trình vận hành.

Sự thay đổi bất thường về độ rung có thể liên quan đến mất cân bằng, lệch trục, lỏng chi tiết, hao mòn ổ bi hoặc các vấn đề khác của thiết bị.

Do đó, cảm biến rung thường được sử dụng để giám sát tình trạng máy và hỗ trợ bảo trì dự đoán.

4. Cảm biến MEMS (Hệ thống vi cơ điện tử)

Cảm biến MEMS được sử dụng để theo dõi chuyển động và hiệu suất làm việc của quy trình sản xuất. Ở dạng đơn giản nhất, chúng phát hiện chuyển động và kích hoạt phản ứng của máy để sắp xếp lại một thành phần của thiết bị. Trong gia công, chúng có thể phức tạp hơn, theo dõi độ nghiêng, gia tốc và trọng lực trên lưới trục để giúp duy trì độ chính xác khi chế tạo sản phẩm.

5. Cảm biến mô-men xoắn

Cảm biến mô-men xoắn được sử dụng để đo lực xoắn tác động lên trục hoặc các bộ phận quay của máy.

Thông tin này giúp doanh nghiệp kiểm soát tải của động cơ, đánh giá hiệu suất thiết bị và phát hiện những thay đổi bất thường trong quá trình vận hành.

Cảm biến mô-men xoắn thường được ứng dụng trong các hệ thống truyền động, động cơ, máy gia công và thiết bị quay.

6. Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất dùng để đo áp suất của chất khí hoặc chất lỏng trong hệ thống sản xuất.

Thiết bị thường được sử dụng trong các hệ thống thủy lực, khí nén, đường ống, bơm, máy nén và các dây chuyền sử dụng chất lỏng hoặc khí.

Khi áp suất vượt quá hoặc thấp hơn giới hạn cho phép, hệ thống có thể phát cảnh báo để người vận hành kiểm tra thiết bị.

7. Cảm biến quang

Cảm biến quang được tạo thành do các linh kiện quang điện, nó là một thiết bị phát ra chùm tia sáng chiếu vào vật thể ở dạng tần số và khiến chúng thay đổi tính chất khi cần phát điện. Dựa vào hiện tượng phát xạ điện tử, tín hiệu quang sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện khi mà có một nguồn ánh sáng chiếu vào vật.

8. Cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận có khả năng phát hiện vật thể ở khoảng cách gần mà không cần tiếp xúc trực tiếp.

Loại cảm biến này thường được sử dụng để xác định vị trí của chi tiết, phát hiện vật thể trên dây chuyền hoặc kiểm soát hành trình của máy móc.

Tùy loại cảm biến, đối tượng phát hiện có thể là kim loại hoặc các vật liệu khác.

9. Cảm biến vị trí

Cảm biến vị trí được sử dụng để xác định vị trí hoặc hành trình của một bộ phận trong máy.

Trong dây chuyền tự động hóa, dữ liệu từ cảm biến vị trí giúp hệ thống xác định một cơ cấu đã di chuyển đến đúng vị trí hay chưa và thực hiện bước điều khiển tiếp theo.

10. Cảm biến lưu lượng

Cảm biến lưu lượng dùng để đo tốc độ hoặc lượng chất lỏng, khí đi qua đường ống trong một khoảng thời gian nhất định.

Thiết bị thường được sử dụng trong các hệ thống cấp nước, khí nén, hóa chất, nhiên liệu và các quy trình sản xuất cần kiểm soát dòng chảy.

Quản lý dữ liệu với cảm biến thông minh

Các cảm biến thông minh mở khóa tiềm năng và giúp các doanh nghiệp phát triển vì chúng cung cấp dữ liệu cần thiết để phân tích nâng cao, hỗ trợ cải thiện quy trình sản xuất. Để quản lý dữ liệu với cảm biến thông minh, bạn cần nắm được những thông tin sau:

Dữ liệu phù hợp

Trong quá trình phân tích dữ liệu, chỉ thu thập thôi là chưa đủ. Doanh nghiệp cần chọn lựa những dữ liệu phù hợp để cải tiến và nâng cao sản xuất. Điều này có nghĩa là các nhà quản lý cần xác định mục tiêu của việc lấy dữ liệu, từ đó tìm kiếm các cảm biến có khả năng thu thập được những dữ liệu cần thiết. Sau đó, chọn ra thông tin có giá trị cao và loại bỏ thông tin dư thừa. Việc thu thập quá nhiều thông tin không cần thiết sẽ khiến doanh nghiệp tốn nhiều nguồn lực, trong khi đó, mục tiêu vẫn không được đảm bảo.

Dữ liệu chuẩn hóa

Các cảm biến có thể cung cấp dữ liệu, nhưng công việc của những nền tảng ứng dụng IoT đó là đảm bảo dữ liệu được chuẩn hóa trên tất cả các máy móc thiết bị. Nếu không có tiêu chuẩn, dữ liệu sẽ trở thành một mớ hỗn độn, từ đó quy trình sản xuất trở nên rối loạn và không thể hoạt động.

Dữ liệu thực về năng suất làm việc của thiết bị

Dữ liệu thiết bị rất quan trọng để tăng hiệu quả hoạt động và năng suất vì dữ liệu này cung cấp cho doanh nghiệp một bức tranh chính xác về hiệu quả làm việc của toàn bộ khu vực sản xuất dưới dạng thông tin chuyên sâu hữu ích. Dữ liệu được thể hiện dưới dạng thông báo theo thời gian thực, cho phép người vận hành chủ động thực hiện các bước để giảm thời gian và các lỗi trên hệ thống máy móc. 

Ứng dụng của hệ thống cảm biến trong sản xuất

Bằng cách thu thập dữ liệu sản xuất, hệ thống cảm biến giúp doanh nghiệp cải thiện năng suất làm việc, dự đoán các khoảng thời gian bảo trì, giảm chi phí phát sinh và chi phí vận hành. Ngoài ra, cảm biến còn mang lại những ứng dụng sau cho doanh nghiệp trong sản xuất:

Thông tin chi tiết theo định hướng dữ liệu

Khi được kết hợp với hệ thống IoT tiên tiến, các cảm biến công nghiệp sẽ thu thập dữ liệu để trả về cho người dùng theo thời gian thực dưới dạng thông tin chi tiết có giá trị và hữu ích. Qua đó, các nhà quản lý sẽ có nhiều thời gian hơn để điều chỉnh và tăng cường hoạt động cho quy trình sản xuất.

Sự an toàn

Do cảm biến thường được gắn liền với hệ thống ứng dụng trí tuệ nhân tạo AI, cho nên chúng đóng vai trò quan trọng trong việc mang đến lợi ích an toàn cho doanh nghiệp. Điều này có thể bao gồm việc dừng công việc chính xác khi phát hiện ra nguy hiểm hoặc thông báo theo thời gian thực cho nhân viên cấp cứu trước khi xảy ra các vấn đề nghiêm trọng. 

Cải thiện các chương trình bảo trì

Các cảm biến kỹ thuật số có thể phát hiện lỗi thiết bị, cho phép nhân viên bảo trì bắt đầu quy trình xử lý trước khi thiết bị gặp sự cố. Nó cũng có thể được sử dụng để lên lịch bảo trì vào thời điểm tối ưu. 

Đảm bảo quy trình sản xuất nghiêm ngặt

Nhiều công ty sản xuất yêu cầu tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình theo hệ thống. Điều này đặc biệt đúng trong các ngành như gia công, sản xuất sản phẩm y tế hay ngành công nghệ hàng không vũ trụ… Vì các quy trình sản xuất có thể được thêm dưới dạng dữ liệu nên hệ thống cảm biến có thể phát hiện khi nào quy trình đi sai hướng và cảnh báo cho người quản lý. 

Cải thiện luồng thông tin và phản ứng trước những thay đổi của thị trường

Lợi ích của dữ liệu thời gian thực nằm ở khả năng cung cấp những thông tin giúp nhà quản lý có thể thực hiện hành động ngay lập tức. Với những thông tin được cung cấp một cách kịp thời và chính xác, doanh nghiệp sẽ chủ động phản ứng với xu hướng thị trường, và linh hoạt đưa ra các quyết định trước các điều kiện thay đổi nhanh chóng.

Các cảm biến sản xuất giúp cho hoạt động quản lý – vận hành được kết nối bằng cách cung cấp dữ liệu theo thời gian thực, qua đó, nhà quản lý có thể truy cập vào tất cả dữ liệu thiết bị để đưa ra những định hướng và phương án phát triển phù hợp cho công ty. Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp ứng dụng cảm biến trong công nghiệp để gia tăng hiệu quả và tối ưu quy trình sản xuất, hãy liên hệ ngay Hotline: 092.6886.855 để được tư vấn bởi chuyên gia của chúng tôi.

Xem thêm thông tin tại:

• Facebook: https://www.facebook.com/itgtechnology.vn
• Youtube: https://www.youtube.com/c/ITGTechnology
• Website: https://itgtechnology.vn/