Thủy lực và khí nén bước vào kỷ nguyên kết nối

Trong nhiều nhà máy, hệ thống thủy lực và khí nén từng được xem là phần “cơ bắp” đứng tách khỏi lớp dữ liệu. Van chỉ đóng mở, xy lanh chỉ tiến lùi, còn bơm hoặc máy nén được đánh giá chủ yếu qua tiếng ồn, nhiệt độ bề mặt và kinh nghiệm của người vận hành. Bức tranh đó đang đổi nhanh. Các thiết bị I/O phân tán, cảm biến số và phần mềm phân tích hiện cho phép tín hiệu áp suất, nhiệt độ, độ rung, lưu lượng, chênh áp và số chu kỳ đi thẳng từ hiện trường tới bộ điều khiển hoặc nền tảng bảo trì. Condition monitoring thủy lực khí nén vì thế không còn là một dự án dữ liệu đứng riêng, mà đang trở thành phần mở rộng tự nhiên của kiến trúc tự động hóa.

Một tín hiệu rõ của xu hướng này là việc Festo mở rộng họ CPX-AP-I với mô-đun 16 kênh có thể cấu hình riêng thành đầu vào hoặc đầu ra. Hãng công bố hệ thống CPX-AP-I có thể kết nối tới 80 mô-đun, khoảng cách giữa hai mô-đun tới 50 m, đồng thời cung cấp các bus interface cho EtherNet/IP, PROFINET, EtherCAT, Modbus TCP và CC-Link IE Field Basic [1]. Đây không đơn thuần là tăng số cổng. Khi I/O được đặt gần cảm biến và cơ cấu chấp hành, lượng cáp kéo về tủ giảm, cấu trúc máy trở nên mô-đun hơn và dữ liệu chẩn đoán có đường đi rõ ràng hơn từ thiết bị tới PLC.

Từ điểm đo đơn lẻ đến bức tranh sức khỏe thiết bị

Nền tảng kỹ thuật của sự chuyển dịch nằm ở chất lượng và ngữ cảnh của dữ liệu. Một giá trị áp suất tức thời chỉ cho biết trạng thái tại một thời điểm; chuỗi dữ liệu có mốc thời gian mới cho thấy tốc độ tích áp, dao động, sụt áp khi tải thay đổi hoặc thời gian đáp ứng của van. Tương tự, nhiệt độ dầu tăng có thể là hệ quả của môi trường, chu kỳ tải nặng, tổn thất qua tiết lưu hoặc làm mát suy giảm. Condition monitoring hiệu quả phải ghép nhiều biến với trạng thái vận hành, thay vì coi một ngưỡng đơn là bằng chứng chắc chắn của hư hỏng.

Ở lớp cảm biến, IO-Link giúp truyền giá trị quá trình, tham số và thông tin chẩn đoán theo liên kết điểm-điểm giữa thiết bị và master. IEC 61131-9:2022 định nghĩa giao diện SDCI, thường được biết đến với tên IO-Link, cho cảm biến và cơ cấu chấp hành nhỏ; phiên bản này mở rộng I/O số truyền thống thành kênh trao đổi dữ liệu hai chiều [4]. Điều đó có ý nghĩa thực tế trong bảo trì: cấu hình có thể được lưu ở master, thiết bị thay thế có thể nhận lại tham số đã phê duyệt, còn giá trị phụ như nhiệt độ điện tử, số chu kỳ hoặc cảnh báo chất lượng tín hiệu có thể được đọc cùng biến công nghệ chính.

Dữ liệu có sẵn chưa đồng nghĩa với chẩn đoán đúng. Một hệ thống nên bắt đầu từ câu hỏi hỏng hóc nào cần phát hiện sớm và biến nào phản ánh trực tiếp cơ chế đó. Với bộ nguồn thủy lực, áp suất hút, áp suất đẩy, nhiệt độ dầu, mức dầu, chênh áp qua lọc, độ ẩm dầu và độ rung cụm bơm–động cơ thường tạo thành bộ chỉ dấu có ích. ifm mô tả các cấu hình condition monitoring cho cụm nguồn thủy lực dựa trên cảm biến áp suất, nhiệt độ và các biến tình trạng khác nhằm nhận biết sai lệch trước khi ảnh hưởng lớn tới sản xuất [6]. Dữ kiện này không phải lời hứa “dự báo mọi sự cố”; nó cho thấy giá trị của việc quan sát nhiều dấu hiệu liên quan trên cùng một tài sản.

Ở phía khí nén, việc đánh giá sức khỏe xy lanh khó hơn nhìn vào áp suất nguồn. Ma sát phớt, tải cơ khí, giảm chấn cuối hành trình, rò khí, van đảo chiều và đường ống đều ảnh hưởng đến thời gian chuyển động. Festo cho biết AX Motion Insights Pneumatic phân tích dữ liệu chuyển động của xy lanh để phát hiện bất thường, đưa ra health score và mức rủi ro; giải pháp được triển khai tại chỗ dưới dạng container và trao đổi với PLC qua function block, với hỗ trợ cho các nền tảng điều khiển của Siemens, Rockwell Automation và Beckhoff [2]. Thông tin này nên được hiểu đúng: mô hình hỗ trợ nhận biết xu hướng khác thường, còn quyết định bảo trì vẫn cần đối chiếu với tải, chế độ máy và kiểm tra tại hiện trường.

Một kiến trúc thực dụng thường gồm ba lớp. Lớp thiết bị thu thập biến công nghệ và chẩn đoán; lớp điều khiển chuẩn hóa trạng thái máy, mốc chu kỳ và điều kiện vận hành; lớp phân tích biến chuỗi thời gian thành cảnh báo có mức ưu tiên. Festo AX Data Access, chẳng hạn, được hãng mô tả là cầu nối chuyển dữ liệu từ các giao thức OT riêng sang MQTT mà không cần can thiệp vào chương trình PLC hiện hữu.

Cách tiếp cận này phù hợp với nhà máy đang vận hành, nơi rủi ro lớn nhất không phải thiếu một dashboard mới mà là làm thay đổi logic điều khiển đã được thẩm định.

Giá trị kinh tế cũng cần được đo bằng chỉ số kỹ thuật có thể kiểm chứng. Với khí nén, có thể theo dõi lưu lượng nền khi máy nghỉ, độ sụt áp từ cụm xử lý khí tới tải, thời gian hành trình và tần suất van chuyển mạch. Với thủy lực, có thể theo dõi thời gian tích áp, nhiệt độ ổn định, số lần lọc đạt ngưỡng chênh áp và mức dao động áp suất. Khi dữ liệu được gắn với mã tài sản và lịch sử công việc, đội bảo trì mới phân biệt được cảnh báo lặp vô hại với sai lệch đang tăng dần. Nhận định của bài viết là một dự án nhỏ nhưng có tiêu chí đánh giá rõ thường tạo nền tốt hơn một chương trình thu thập mọi tín hiệu mà chưa xác định người chịu trách nhiệm xử lý.

Góc nhìn Trung Vũ

Với Trung Vũ, điểm khởi đầu thực tế là khảo sát đồng thời phần van, cụm nguồn, xử lý khí, cảm biến và kết nối điều khiển. Cách nhìn xuyên suốt này giúp dữ liệu được đặt đúng vào cơ chế vận hành của thiết bị, đồng thời giữ nguyên các yêu cầu an toàn và khả năng bảo trì tại chỗ.

Tài liệu tham khảo

[1] Festo, “Festo launches two decentralized I/O modules for its CPX-AP-I automation platform,” Sep. 10, 2026. [Online]. Available: https://press.festo.com/index.php/en-gb/node/5227

[2] Festo, “Festo AX Motion Insights Pneumatic: AI-based monitoring of pneumatic drives,” Nov. 18, 2025. [Online]. Available: https://press.festo.com/en-gb/node/5132

[3] Festo, “Festo AX Data Access: Seamless OT/IT connectivity for industrial data,” Dec. 18, 2025. [Online]. Available: https://press.festo.com/en-gb/node/5146

[4] International Electrotechnical Commission, IEC 61131-9:2022, Programmable controllers—Part 9: Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI), 2nd ed., May 2022. [Online]. Available: https://webstore.iec.ch/en/publication/68534

[5] International Organization for Standardization, ISO 4413:2010, Hydraulic fluid power—General rules and safety requirements for systems and their components, Geneva, Switzerland: ISO, 2010. Confirmed 2021; current. [Online]. Available: https://www.iso.org/standard/44781.html

[6] ifm electronic, “Increase machine availability of hydraulic power units—condition monitoring use case,” accessed Sep. 30, 2026. [Online]. Available: https://www.ifm.com/nz/en/shared/successstories/usecases/moneo/condition-monitoring-hydraulic-aggregate