Thiết bị đầu cuối là gì? Phân loại, vai trò và ứng dụng trong tự động hóa

Ứng dụng tự động hóa trong sản xuất công nghiệp trở thành điều tất yếu, giúp doanh nghiệp cạnh tranh và phát triển. Hệ thống tự động hóa được điều khiển bằng chương trình có sẵn, với máy chủ và các thiết bị đầu cuối, máy móc chuyên dụng…

Thiết bị đầu cuối là phần quan trọng tạo nên hệ thống tự động hóa. Tuy nhiên, thuật ngữ này vẫn con khá xa lạ với nhiều người, không làm việc trong lĩnh vực. Bạn đọc quan tâm tìm hiểu về thiết bị đầu cuối. Bài viết dưới đây sẽ hữu ích giúp bạn hiểu rõ đặc điểm, phân loại cụ thể và vai trò của chúng trong tự động hóa.

Thiết bị đầu cuối là gì? Chức năng của chúng trong tự động hóa

Thuật ngữ thiết bị đầu cuối được nhắc đến nhiều trong các hệ thống viễn thông, sản xuất tự động hóa, công nghiệp… Nhưng khá ít người hiểu bản chất các thiết bị này là gì? Dẫn đến việc lựa chọn sai thiết bị cho hệ thống. Cùng tìm hiểu về thiết bị đầu cuối, chức năng và ưu - nhược điểm của chúng.

Thiết  bị đầu cuối là gì?

Thiết bị đầu cuối (Terminal equipment) là thiết bị truyền thông, truyền tín hiệu được lắp đặt ở các vị trí đầu cuối của hệ thống, giúp hoàn thiện dây chuyền. Tùy theo đặc điểm của từng hệ thống, mà khối đầu cuối có nhiệm vụ và chức năng riêng. 

Trong tự động hóa công nghiệp, thiết bị đầu cuối sẽ là khối module, cách điện được dùng để cố định 2 hay nhiều đầu dây lại với nhau. Tại các dây chuyền sản xuất tự động, khối đầu cuối có nhiệm vụ cố định và kết thúc dây điện.

Về cơ bản nhất, khối đầu cuối sẽ gồm nhiều thiết bị riêng lẻ, sắp xếp thành 1 dải dài, hoàn thiện hệ thống tự động.

Ưu-nhược điểm của khối đầu cuối 

Khối đầu cuối có tính ứng dụng cao nhưng chúng cũng có những ưu điểm và hạn chế riêng. Trong lĩnh vực tự động hóa, các ưu - hạn chế sẽ cụ thể như sau:

Ưu điểm của khối đầu cuối:

• Khối đầu cuối có chi phí đầu tư rẻ hơn so với các thiết bị đầu nối, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình lắp đặt hệ thống tự động hóa.
• Đầu tư khối đầu cuối sẽ giảm tối đa dung lượng cho bảng điều khiển, thường giảm đến 50%. Bởi khối đa cấp chứa nhiều cấp mạch và giảm dung lượng hơn khối đơn.
• Tăng độ an toàn cho hệ thống tự động hóa, bởi chúng nối đất, giúp cách ly và bảo vệ an toàn cho các chi tiết trong mạch điện. Đồng thời chúng cung cấp điểm kiểm tra nâng cao tính an toàn khi vận hành, sửa chữa.
• Dễ dàng cài đặt giúp tối ưu thời gian và quá trình lắp đặt các thiết bị tự động hóa.
• Các thiết bị đầu cuối được làm từu chất liệu đồng, có độ giãn nở nhiệt cao, phù hợp với môi trường sản xuất khắc nghiệt hoặc ngoài trời. Độ bền vật liệu cao, chống lại các tác nhân oxi hóa từ môi trường công nghiệp.

Hạn chế của khối đầu cuối:

• Khối đầu cuối sẽ dễ bị lỏng, rơi ra khỏi hệ thống nếu không đảm bảo mật độ lắp đặt khối theo tiêu chuẩn.
• Thiết kế khối đầu cuối thường khá lớn hơn so với vị trí lắp đặt, cần lưu ý để lựa chọn khối thiết bị có kích thước phù hợp.

Phân loại khối đầu cuối gồm những loại nào?

Khối đầu cuối sẽ được phân loại theo cấu trúc và loại thiết bị cấu tạo nên chúng. Cụ thể, phân loại khối đầu cuối sẽ gồm các loại sau:

Dựa trên tiêu chí loại thiết bị:

• Khối ngắt kết nối: Nhiệm vụ ngắt kế nối mạch mà không cần thao tác nào.
• Giá đỡ kết nối: Giúp kết nối các thiết bị với nhau, sử dụng nhiều cầu chì.
• Khối đầu cuối nối đất: Thường được đặt chèn vào một khối, hoặc thay thế các khối tiêu chuẩn, tăng tính an toàn cho hệ thống.
• Khối vào ra: Nhiệm vụ liên kết các thiết bị và bộ điều khiển liên kết với nhau.
• Khối phân phối: Nhiệm vụ kết thức cáp điện.
• Khối cảm biến/ truyền động: Với các cảm biến quang, cảm biến tiệm cận, thu thập tín hiệu.
• Khối cặp nhiệt điện: Sử dụng các kết nối kim loại phù hợp để đo nhiệt độ.

Dựa trên cấu trúc của khối:

• Khối nạp dữ liệu đơn: Cấu trức đơn giản nhất với 1 đầu ra và 1 tiếp điểm đầu vào.
• Khối cấp độ kép: Cấu trúc sử dụng 2 cấp độ tiếp điểm, giúp tiết kiệm không gian và đơn giản hóa kết nối.
• Khối 3 cấp độ: Có 3 cấp độ tiếp điểm xếp trồng lên nhau.
• Khối thiết bị mật độ cao: Thiết kế nhiều cấp độ tiếp điểm dành cho OEM.

Ứng dụng thực tế của khối đầu cuối trong tự động hóa

Ứng dụng của khối đầu cuối trong tự động hóa là rất lớn, đa dạng dưới nhiều hình thức. Cụ thể các ứng dụng của thiết bị đầu cuối trong các thiết bị: Máy thổi, bảng điều khiển, chiếu sáng năng lượng bằng đèn led, hệ thống chiếu sáng đô thị/ ngoài trời, trạm biến áp điện, các máy móc điện, điện lạnh… Việc lựa chọn khối đầu cuối còn tùy thuộc vào thiết bị ghép nối, yêu cầu hệ thống.

Một số ví dụ về các linh kiện SIMATIC S7-1200 trong tự động hóa có sử dụng "thiết bị đầu cuối" (part I/O terminal block)

Trong các hệ thống mạng viễn thông, công nghiệp, thiết bị đầu cuối là phần không thể thiếu, tăng cường hiệu quả giám sát quá trình sản xuất tự động. Hy vọng những thông tin trên đây sẽ hữu ích, giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về thiết bị đầu cuối, chức năng và cách lựa chọn giải pháp phù hợp với mô hình.