Tài liệu ứng dụng công nghệ tự động hóa vào nền công nghiệp docx

ứng dụng công nghệ tự động hóa vào
nền công nghiệp
Hệ thống điều khiển robot khoan tự động dưới biển
Hệ thống robot điều khiển được thiết kế phục vụ cho nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó
có phục vụ trong môi trường đáy biển (môi trường làm việc được coi là khắc nghiệt hiện
nay). Thiết bị khoan dưới đáy biển do hãng Energid Technologies thiết kế có một hệ
thống robot điều khiển phục vụ cho quá trình khoan tự động thế hệ mới và các thiết bị
khoan thăm dò làm việc trong môi trường nước rất sâu và băng giá.
Khác với các giàn khoan truyền thống vận hành trên mặt đất, thiết bị khoan tự động kiểu
mới nằm trên đáy biển kết nối với tàu trên mặt biển nhờ một hệ thống cáp để truyền năng
lượng và thông tin liên lạc. Thiết bị khoan được thiết kế kín để dung dịch khoan không
thải xuống đáy biển, duy trì áp suất và giới hạn an toàn yêu cầu.
Thiết bị khoan gồm có các module có thể thả qua các khoang tiêu chuẩn nằm bên trong
tàu và được đặt vào đúng vị trí nhờ các cáp dẫn hướng. Để ngăn ngừa ô nhiễm môi
trường xung quanh, thiết bị khoan được nạp đầy nước, duy trì áp suất cân bằng và đóng
kín.
Tất cả các tính năng của thiết bị khoan được điều khiển tự động từ phòng điều khiển đặt
trên tàu biển hoặc từ đất liền. Trong hệ thống thiết bị khoan có những đường dẫn tới một
Model 3D tương tác của thiết bị khoan với tất cả các trang thiết bị và máy móc đi kèm,
chúng thay thế cho tầm quan sát truyền thống qua cửa của cabin điều khiển. Model 3D
liên tục cập nhật thông tin từ hệ thống điều khiển nằm dưới biển, nhờ đó việc điều khiển
có hiệu quả hơn này và khi cần thiết có thể hiệu chỉnh chương trình khoan nhanh hơn.
Thiết bị khoan với tính năng tự động kết hợp với robot sử dụng rất hiệu quả để thi công
trong môi trường khắc nghiệt như vùng nước cực sâu và Bắc cực. Công ty Energid
Technologies sử dụng công nghệ phần mềm robot Actin để điều khiển hoạt động của các
robot, mỗi robot lại có nhiều bộ phận chuyển động. Các robot này sẽ thực hiện những
nhiệm vụ khác nhau trên sàn khoan tại đáy biển, bao gồm cả việc lắp cột cần, sửa chữa và
thay thế các chi tiết hỏng hóc, thực hiện những nhiệm vụ mà các máy khác không thực
hiện.
Hệ thống điều khiển robot
Hệ thống Actin sử dụng các hợp phần thuật toán logic, ngôn ngữ và hệ thống xử lý phần

mềm để tổ chức và hợp nhất các hệ thống điều khiển robot lớn và phức tạp. Nhiều đường
nối và đường dẫn điều khiển đã được bổ sung và sắp xếp theo một trật tự logic linh động
giúp cho việc tiến hành lắp thêm hoặc hiệu chỉnh trở nên dễ dàng hơn. Nói cách khác, có
thể được lắp thêm vào hệ thống điều khiển một cách thông thường tùy, theo mục đích của
Energid. Actin cũng đều đặn cung cấp phương pháp tổ chức trợ giúp cho việc được gọi là
lập trình động học, nó chứa những giải pháp giải quyết các vấn đề phụ để giúp không
phải tính toán lại.
Kết quả là hệ thống điều khiển sẽ điều khiển các cánh tay của robot nằm dưới biển đi
vòng qua các vật cản dễ dàng hơn, tối ưu hóa độ bền và nhẹ nhàng tránh được các cận
nối. Kenneth Mikalsen, trưởng nhóm công nghệ thiết bị biển phát biểu: “Actin sẽ tối đa
hóa tính năng kỹ thuật và khiến cho việc điều khiển từ trên bề mặt trở nên dễ dàng hơn
nhờ cho phép điều khiển trực tiếp sự sắp xếp bằng tay”.
Với giá thành khoan vào khoảng trăm nghìn đôla mỗi ngày, thiết bị khoan dưới đáy biển
được xem như là một phương án công nghệ thay thế có hiệu quả về giá thành cho khoan
trong các vùng nước rất sâu và vùng băng giá – tại đây tích tụ những nguồn cung cấp năng
lượng có tầm quan trọng ngày càng lớn. Theo đánh giá mới đây của Cục Địa chất Mỹ
(USGS) thì chỉ riêng vùng phía Bắc của Vòng Bắc cực có thể tìm thấy khoảng 30%
lượng khí và 13% lượng dầu chưa được khám phá của thế giới.
Giám đốc điều hành Energid tuyên bố một cách lạc quan rằng, ứng dụng đặc biệt của hệ
thống điều khiển này sẽ thay đổi con đường mà nền công nghiệp đang tiếp cận để khoan
và khai thác dầu khí ngoài khơi. “Chúng tôi đã phát triển Actin đối với robot của NASA
cho môi trường thô của không gian. Với nó, chúng tôi có thể mang lại tầm nhìn thực cho
các robot dưới biển”.
Xây dựng những hệ pin mặt trời tốt hơn nhờ robot
Việc thử nghiệm những loại pin mặt trời mới tại Phòng Thí Nghiệm Tích Hợp và Phát
Triển Tiến Trình (Process Development and Integration Lab) của Trung Tâm Năng
Lượng Tái Chế Quốc Gia Hoa Kỳ (National Renewable Energy Laboratory – NREL)
trước đây thường yêu cầu nguồn nhân lực và thiết bị rất lớn nhưng lại rất dễ xảy ra lỗi
hỏng hóc hoặc tai nạn. Tuy nhiên, tất cả những vấn đề đó hiện nay đều do những robot
đảm trách.

Phòng thí nghiệm này hiện nay có khá nhiều khu vực do robot vận hành và những khu
vực này được tự động hóa tiến trình chế tạo pin mặt trời với những thành phần cơ bản
không cố định, tinh giản quá trình đến một mức độ đáng ngạc nhiên. Tiến trình chế tạo
này còn nhanh hơn rất nhiều so với trước đây. Theo một câu chuyện đăng trên trang web
của NREL:
“Nhanh hơn đến mức độ nào? Một robot làm việc với silicon có thể tạo ra một bán dẫn
trên một tấm sáu inch vuông bằng thủy tinh, chất dẻo hoặc kim loại đàn hồi trong chỉ
khoảng 35 phút. Nó làm trụ xoay và làm lõm tấm đĩa khéo léo như một hậu vệ ghi điểm
trong môn bóng rổ, rắc chất phụ gia lên bề mặt đĩa như một đầu bếp lành nghề, phân tích
như một chuyên gia pháp y, và tất cả những điều đó được thực hiện trong khi nó vẫn giữ
một niêm phong chân không trên toàn bộ quá trình.”
Ngoài ra cũng còn nhiều robot khác, với hai trong số đó chuyên về những vật liệu khác
nhau. Một sử dụng đồng diSelenide Indi Galli (CIGS - Copper Indium Gallium
diSelenide) và một robot khác vừa mới được đưa vào hoạt động sử dụng cadmium-
telluride.
Mục tiêu đang hướng tới của việc cải tiến pin mặt trời là làm cho giá của nó giảm đến
một mức độ có thể cạnh tranh với những nguồn năng lượng truyền thống khác. Những
công ty công nghệ về pin mặt trời đang hướng tới mục tiêu đó bây giờ có thể sử dụng đội
robot của NREL để tăng tốc độ đáng kể công đoạn kiểm tra những vật liệu và công thức
mới để làm ra những sản phẩm pin của họ. Phần chính yếu của phương trình kinh phí này
là tăng tỷ lệ phần trăm lượng năng lượng có thể chuyển hóa thành điện năng của năng
lượng mặt trời chiếu xuống bề mặt pin. Nhiều năm trước ở NREL, những nhà nghiên cứu
đã lập một kỷ lục bằng việc đạt được 40,8% năng lượng chuyển hóa thành điện năng, hầu
hết loại pin mặt trời đặt trên mái nhà chỉ đạt được khoảng 11 đến 12%.
“Hệ thống được thiết kế để cho phép chúng tôi làm được những điều mà trước đây chúng
tôi không thể, ví dụ như có được một mức độ pha tạp hay chất lượng vật liệu cũng như
những lớp cấu thành khác của pin CIGS tốt hơn,” theo lời ông Miguel Contreras, một nhà
khoa học cấp cao ở NREL. “Nó cho chúng tôi hiểu rõ hơn cái gì giới hạn hiệu suất của
chúng tôi, cũng như giúp chúng tôi học được cách làm thế nào để cải tiến sản phẩm công
nghiệp.”