Máy tính công nghiệp IoT là máy tính công nghiệp đóng vai trò nút thu thập, xử lý và truyền dữ liệu trong hệ thống Internet vạn vật công nghiệp (IIoT). Xu hướng này đang thay đổi thị trường máy tính công nghiệp: máy DIN-rail, máy tính biên và gateway cỡ nhỏ tăng nhanh hơn máy hộp cấu hình lớn, vì nhà máy cần nhiều nút dữ liệu rải khắp chuyền hơn là một máy tính mạnh ở phòng điều khiển. Bài viết nêu động lực của thị trường, dạng máy đang lên, nhu cầu tại châu Á và Việt Nam, thương hiệu phổ biến và cách doanh nghiệp Việt chọn máy tính biên, gateway cho dự án IoT.
Thị trường máy tính công nghiệp đang chuyển theo IoT công nghiệp
Trong nhiều năm, máy tính công nghiệp (IPC – Industrial PC) được mua để thay máy tính văn phòng ở vị trí điều khiển máy và chạy SCADA. Nhu cầu này vẫn còn, nhưng phần tăng thêm của thị trường đến từ một việc khác: nối máy móc vào mạng để thu dữ liệu. Sự phát triển của IoT công nghiệp và quá trình chuyển từ sản xuất truyền thống sang sản xuất số hóa là động lực chính khiến nhu cầu IPC tăng.
Ba thay đổi đáng chú ý trong cách doanh nghiệp mua IPC:
- Số lượng nhiều, cấu hình vừa đủ: mỗi tủ máy một nút thu dữ liệu thay vì một máy mạnh cho cả xưởng.
- Cổng kết nối quan trọng hơn CPU: số cổng COM, DI/O, LAN và hỗ trợ giao thức Modbus, OPC UA quyết định máy có nối được thiết bị hiện có hay không.
- Phần mềm đi kèm phần cứng: hãng bán kèm phần mềm quản lý thiết bị từ xa, cập nhật firmware và giám sát trạng thái hàng trăm nút.
Máy tính công nghiệp DIN-rail và máy tính biên: dạng máy tăng nhanh nhất
Máy tính công nghiệp dạng nhúng được thiết kế cho một ứng dụng cụ thể: báo trạng thái cảm biến về hệ thống điều khiển, quản lý đèn giao thông, giám sát cửa an ninh, đọc đồng hồ điện. Trong nhóm này, máy gắn DIN-rail (thanh ray trong tủ điện) và máy tính biên cỡ nhỏ là dạng được lắp mới nhiều nhất ở nhà máy nhờ hai ưu điểm: chi phí trên mỗi điểm đo thấp và lắp cạnh PLC không cần cải tạo tủ.
Máy DIN-rail được dùng trong sản xuất công nghiệp, giao thông, năng lượng và y tế. Khi nhà máy nối mạng toàn bộ máy móc, số nút cần lắp tăng theo số tủ điện, kéo nhu cầu dạng máy này tăng theo.
Với ngành sản xuất rời rạc (điện tử, cơ khí, lắp ráp), nơi các công đoạn tách biệt nhau, IPC là mắt xích nối các máy độc lập thành một chuỗi dữ liệu. Doanh nghiệp nhìn được sản lượng, thời gian dừng và lỗi của từng máy, từ đó giảm chi phí bảo trì và vận hành. Đây là lý do chính thúc đẩy nhu cầu IPC trong sản xuất rời rạc.
Máy tính biên (edge computer) là bước tiếp theo của máy DIN-rail: cùng dạng lắp đặt nhưng chạy hệ điều hành đầy đủ, xử lý dữ liệu ngay tại chỗ theo mô hình điện toán biên, chỉ gửi kết quả lên máy chủ. Cách này giảm lưu lượng mạng, giữ hệ thống chạy khi mất kết nối internet và đáp ứng các bài toán cần phản hồi nhanh như dừng máy khi phát hiện lỗi.
Châu Á – Thái Bình Dương và Việt Nam: nhu cầu máy tính công nghiệp IoT đến từ đâu
Châu Á – Thái Bình Dương là khu vực có nhu cầu IPC tăng nhanh do quá trình công nghiệp hóa và dịch chuyển sản xuất. Các nước trong khu vực đầu tư vào hạ tầng, khuyến khích doanh nghiệp ứng dụng tự động hóa và dữ liệu để tăng năng suất. Ngoài sản xuất, nhu cầu thiết bị y tế và dịch vụ chăm sóc sức khỏe cũng cần IPC cho máy chẩn đoán, quản lý bệnh viện.
Tại Việt Nam, nhu cầu máy tính công nghiệp IoT đến từ bốn nhóm:
- Nhà máy FDI và nhà cung ứng cấp 1, cấp 2: phải nối dữ liệu chuyền vào MES theo yêu cầu của khách hàng.
- Nhà máy nội địa chuyển đổi số: bắt đầu bằng giám sát sản lượng và điện năng, sau đó mở rộng sang OEE và truy xuất lô.
- Hạ tầng và tiện ích: trạm điện, trạm bơm, giao thông thông minh, bãi xe thông minh cần máy chạy ngoài trời hoặc trong tủ không điều hòa.
- Nhà tích hợp hệ thống: cần nền phần cứng ổn định để đóng gói giải pháp cho nhiều khách hàng.
Thương hiệu máy tính công nghiệp phổ biến tại Việt Nam
Các hãng IPC lớn trên thị trường quốc tế gồm Advantech (Đài Loan), Siemens (Đức), Beckhoff (Đức), cùng nhiều hãng Đài Loan chuyên máy nhúng như Cincoze, AAEON, ARBOR. Tại Việt Nam, bốn thương hiệu có sẵn hàng và hỗ trợ kỹ thuật tại chỗ:
| Thương hiệu | Thế mạnh cho IoT nhà máy | Dòng tiêu biểu |
|---|---|---|
| Advantech | Dải sản phẩm IoT đầy đủ: module I/O, gateway, máy DIN-rail, máy tính biên, panel PC và phần mềm quản lý thiết bị | UNO, ARK, ECU, EKI, WISE |
| Cincoze | Máy hộp không quạt cho môi trường khắc nghiệt, dải nhiệt rộng, mở rộng theo module | DA, DS, DX |
| AAEON | Máy hộp cho thị giác máy và AI biên, nhiều cổng camera | BOXER |
| Siemens | Tích hợp sẵn với hệ sinh thái PLC và phần mềm Siemens | SIMATIC IPC |
Advantech là hãng có danh mục IoT rộng nhất và được xem là thương hiệu dẫn đầu trong nhóm máy tính công nghiệp dùng cho IoT, với các nền tảng thông minh mới được khách hàng đánh giá cao. Công ty TNHH Phát Triển Công Nghệ Cao Quyết Thắng (QTCo – đơn vị vận hành IPC247) là nhà phân phối máy tính công nghiệp Advantech tại Việt Nam, cung cấp giải pháp Công nghiệp 4.0 tích hợp, phần cứng AI và nền tảng IoT của hãng.
Kiến trúc IoT nhà máy: cảm biến – gateway – máy tính biên – máy chủ
Để chọn đúng máy, doanh nghiệp cần biết máy sẽ đứng ở lớp nào trong kiến trúc IoT của nhà máy. Một hệ thống IoT nhà máy điển hình gồm bốn lớp:
| Lớp | Nhiệm vụ | Thiết bị | Yêu cầu chính |
|---|---|---|---|
| Cảm biến, cơ cấu chấp hành | Đo nhiệt độ, dòng điện, đếm sản phẩm, đóng cắt | Cảm biến, module I/O có dây hoặc không dây | Loại tín hiệu, khoảng cách, nguồn cấp |
| Gateway | Chuyển đổi giao thức, gom dữ liệu từ PLC và thiết bị nối tiếp | Modbus gateway, serial device server | Số cổng nối tiếp, giao thức hỗ trợ, gắn DIN-rail |
| Máy tính biên | Xử lý, lọc, tính toán tại chỗ; chạy SCADA, MES client, AI nhẹ | Máy DIN-rail, máy hộp không quạt | CPU, bộ nhớ, số cổng LAN, nhiệt độ làm việc |
| Máy chủ, đám mây | Lưu trữ, phân tích, báo cáo, tích hợp ERP | Máy chủ công nghiệp hoặc dịch vụ đám mây | Dung lượng, bảo mật, kết nối |
Nhà máy nhỏ có thể bắt đầu với gateway và máy chủ; khi cần xử lý tại chỗ hoặc số điểm đo tăng, thêm lớp máy tính biên. Cách chọn CPU, bộ nhớ, ổ lưu trữ cho từng lớp được hướng dẫn trong bài chọn cấu hình máy tính công nghiệp.
Chọn thiết bị cho hệ thống máy tính công nghiệp IoT
Ba tiêu chí kỹ thuật cần kiểm tra khi chọn máy tính biên và gateway cho dự án IoT nhà máy:
- Giao thức và số cổng: đủ cổng RS-232/422/485 để nối PLC, đồng hồ điện; hỗ trợ Modbus RTU/TCP; ít nhất hai cổng LAN để tách mạng máy móc và mạng văn phòng.
- Điều kiện lắp trong tủ điện: không quạt, gắn DIN-rail hoặc treo tường, dải nhiệt độ làm việc rộng, nguồn DC dải rộng hoặc nguồn kép.
- Khả năng mở rộng: khe mini PCIe hoặc module I/O để thêm cổng, thêm kết nối 4G/Wi-Fi khi số điểm đo tăng.
Ở lớp gateway, Modbus gateway Advantech EKI-1221 có hai cổng Ethernet dự phòng, chuyển đổi Modbus RTU/ASCII sang Modbus TCP, hỗ trợ 31 thiết bị tớ trên mỗi cổng nối tiếp, chọn RS-232/422/485 bằng phần mềm, gắn DIN-rail. Ở lớp máy tính biên, Advantech UNO-2271G là máy tính biên cỡ bỏ túi với Intel Atom, hai cổng GbE, eMMC 32 GB, mở rộng cổng nối tiếp, DI/O cách ly hoặc 3G/Wi-Fi qua module iDoor. Các dòng máy DIN-rail và máy hộp nhỏ khác nằm trong danh mục máy tính nhúng; gateway, switch và bộ chuyển đổi nối tiếp nằm trong danh mục thiết bị kết nối mạng công nghiệp. Với dự án chưa xác định rõ điều kiện tủ điện và số điểm đo, dùng công cụ chọn máy theo điều kiện lắp đặt để lọc theo nhiệt độ, nguồn điện và số cổng.
Câu hỏi thường gặp về máy tính công nghiệp IoT
Máy tính công nghiệp IoT là gì?
Là máy tính công nghiệp được dùng làm nút thu thập, xử lý và truyền dữ liệu trong hệ thống IoT công nghiệp: đọc dữ liệu từ PLC, cảm biến qua Modbus, OPC UA, xử lý ngay tại chỗ (điện toán biên) rồi gửi kết quả lên máy chủ hoặc đám mây. Dạng phổ biến là gateway, máy DIN-rail và máy hộp không quạt cỡ nhỏ.
Gateway IoT khác máy tính biên ở điểm nào?
Gateway chủ yếu chuyển đổi giao thức và chuyển tiếp dữ liệu (ví dụ Modbus RTU sang Modbus TCP), năng lực xử lý thấp. Máy tính biên chạy hệ điều hành đầy đủ, xử lý và phân tích dữ liệu tại chỗ, chạy được phần mềm SCADA, MES client hoặc mô hình AI nhẹ. Nhà máy nhỏ thường bắt đầu bằng gateway, mở rộng lên máy tính biên khi cần xử lý tại chỗ.
Vì sao máy tính công nghiệp DIN-rail được dùng nhiều trong IoT nhà máy?
Máy DIN-rail gắn thẳng vào thanh ray trong tủ điện cạnh PLC, không quạt, kích thước nhỏ, có sẵn cổng COM, DI/O và nhiều cổng LAN. Nhờ vậy việc lắp thêm một nút thu dữ liệu cho mỗi tủ máy không cần cải tạo hạ tầng và chi phí thấp hơn đặt máy hộp cấu hình lớn.
Doanh nghiệp Việt Nam nên chọn thương hiệu máy tính công nghiệp nào cho IoT?
Advantech có dải sản phẩm IoT rộng nhất từ module I/O, gateway đến máy tính biên và phần mềm quản lý thiết bị, có nhà phân phối tại Việt Nam nên dễ hỗ trợ. Cincoze, AAEON mạnh về máy hộp không quạt cho môi trường khắc nghiệt; Siemens phù hợp nhà máy đã dùng PLC Siemens. Tiêu chí quyết định là số cổng, nhiệt độ làm việc và khả năng bảo hành tại chỗ.