Công nghệ sấy gỗ tự động Cloud Kiln là công nghệ sấy gỗ mới nhất hiện nay, được phát triển bởi Waygo với các đối tác tại Singapore và EU với hơn 25 năm kinh nghiệm trong ngành sấy gỗ, cả về lý thuyết sấy, tính chất các loại gỗ sấy và điều khiển hầm sấy. Công nghệ Cloud Kiln được phát triển với cách tiếp cận 4.0, cung cấp khả năng giám sát từ xa, đồng thời lưu toàn bộ dữ liệu của các tiến trình sấy vào cơ sở dữ liệu trên đám mây, có thể truy cập, giám sát từ bất cứ đâu. Ngoài việc điều khiển chính xác môi trường hầm sấy đối với từng loại gỗ, đặc biệt là các loại gỗ thông dụng tại Việt Nam như gỗ keo, keo lai, cao su, thông v.v... hệ thống còn cung cấp dữ liệu giúp cho việc ngày càng rút ngắn thời gian sấy, nâng cao chất lượng gỗ sấy cho nhà máy, đồng thời cung cấp khả năng giám sát 24/7 và các báo cáo phục vụ công tác điều hành cho các cấp điều hành, lãnh đạo.
Được tích hợp lý thuyết và nhiều năm kinh nghiệm của các nhà phát triển nước ngoài, công nghệ Cloud Kiln có sẵn 63 chương trình sấy hoàn toàn tự động cho mọi loại gỗ thông dụng, ngoài ra còn có khả năng tùy biến các chương trình đặc thù cho từng nhà máy, từng loại gỗ, quy cách gỗ theo kinh nghiệm riêng của nhà máy.
Đối với hoạt động sấy gỗ của các nhà máy, một số lợi ích cơ bản nhất của công nghệ Cloud Kiln bao gồm:
Waygo cung cấp giải pháp toàn diện bao gồm tư vấn, thiết kế, cung ứng và lắp đặt hệ thống sấy gỗ tự động Cloud Kiln và hệ thống lò hơi tích hợp theo dõi, giám sát từ xa.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CLOUD KILN
Hệ thống sấy gỗ sử dụng công nghệ Cloud Kiln là một hệ thống chuyển đổi số cho hoạt động sấy gỗ, trong đó các thuật toán điều khiển thông minh trên server nội bộ (tích hợp trong bàn điều khiển) điều khiển bảo đảm nghiêm ngặt các thông số môi trường hầm sấy (nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ướt) theo các chương trình sẵn có cho tất cả các loại gỗ thông dụng hoặc theo các chương trình do cán bộ vận hành định nghĩa. Hệ thống thực hiện ghi vết và lưu trữ dữ liệu liên tục thông số quá trình sấy, tình trạng đóng mở các thiết bị v.v... của từng hầm sấy trong toàn bộ nhà máy. Việc kết nối, chia sẻ dữ liệu của hệ thống cho phép giám sát, theo dõi liên tục từ bàn điều khiển tại nhà máy hoặc từ đám mây (địa chỉ www.cloudkiln.net) bằng kết nối Internet của thiết bị di động, laptop, điện thoại v.v...
Các tính năng ưu việt của công nghệ Cloud Kiln so với các bộ điều khiển sấy thông dụng bao gồm:
CHƯƠNG TRÌNH TỰ ĐỘNG 5 PHA & CHƯƠNG TRÌNH TỰ ĐỘNG ĐƠN LẺ
Ngoài các chương trình sấy gỗ tự động theo tiêu chuẩn 5 pha sấy (làm nóng, hấp gỗ, sấy, dưỡng ẩm, làm nguội), hệ thống Cloud Kiln còn cung cấp các chương trình tự động đơn lẻ nhằm cung cấp sự linh hoạt tối đa cho người vận hành đối với các loại gỗ khó sấy, cần phải can thiệp thường xuyên trong suốt quá trình sấy, hoặc đối với các kinh nghiệm đặc thù của từng nhà máy đối với sản phẩm của mình.
Đây là điều mà các bộ điều khiển sấy gỗ hiện nay trên thị trường chưa đáp ứng được.
Các chương trình tự động đơn lẻ gồm có:
Chương trình làm nóng: Cũng như pha làm nóng gỗ trong quy trình sấy tiêu chuẩn 5 pha sấy, chương trình này giúp làm nóng gỗ theo các thông số định sẵn. Người điều hành nhập vào nhiệt độ, độ ẩm đích mong muốn (tức chỉ số nhiệt kế bầu khô, nhiệt kế bầu ướt) và tốc độ làm nóng (tính bằng độ/h). Hệ thống sẽ điều khiển tự động, đảm bảo gia nhiệt dần đều (tuyến tính) theo tốc độ làm nóng đến khi đạt được nhiệt độ đích.
Chương trình hấp gỗ: Mục đích là duy trì nhiệt độ và độ ẩm của môi trường hầm sấy trong một khoảng thời gian cho trước. Người vận hành nhập vào các thông số nhiệt độ, độ ẩm, thời gian duy trì (ví dụ 72h) mong muốn, hệ thống sẽ tự động điều khiển đưa môi trường hầm sấy đạt đến các chỉ số này, sau đó duy trì chính xác môi trường hầm sấy trong suốt khoảng thời gian chỉ định. Chương trình này cũng có thể dùng trong công tác xử lý giữa chừng và dưỡng ẩm cho gỗ
Chương trình sấy: Chương trình này sẽ tự động duy trì môi trường hầm sấy trong một khoảng thời gian nhất định, hoặc cho đến khi độ ẩm gỗ (đo bằng các cảm biến cắm vào các thanh gỗ mẫu) đạt được giá trị mong muốn. Người vận hành nhập vào hệ thống chỉ số nhiệt độ bầu ướt, nhiệt độ bầu khô, thời gian cần duy trì hoặc độ ẩm gỗ đích cần đạt được. Chương trình này có thể sử dụng linh hoạt cho cả sấy đẳng tốc và sấy giảm tốc.
Đối với toàn bộ các chương trình tự động đơn lẻ này, hệ thống sẽ tự động gởi báo cáo Telegram để người vận hành sấy và các nhân sự liên quan được thông báo chương trình đã hoàn tất. Ngoài ra, trong khi chương trình đang tiến hành, người vận hành cũng có thể dừng chương trình, tạm dừng, tiếp tục chương trình theo mong muốn. Hệ thống cũng sẽ gởi báo cáo qua Telegram trong các trường hợp này.
Với các chương trình này, hệ thống cũng trình bày dạng đồ thị đường xu hướng cho tất cả các thông số sấy (độ ẩm gỗ, nhiệt độ bầu ướt, nhiệt độ bầu khô, tình trạng đóng/mở các thiết bị) theo thời gian, đồng thời lưu vào cơ sở dữ liệu mỗi 15 phút/lần (có thể cấu hình) nhằm cung cấp chính xác dữ liệu theo thời gian, phục vụ công tác phân tích, cải thiện chất lượng sấy, xác định các quy trình tối ưu cho từng loại/quy cách gỗ của nhà máy, nhất là đối với các loại gỗ khó sấy, phải can thiệp, xử lý thường xuyên trong quá trình sấy mà các chương trình tự động tiêu chuẩn 5 giai đoạn không đáp ứng được. Dữ liệu này cũng có thể theo dõi từ thiết bị di động thông qua việc truy cập vào dịch vụ đám mây (www.cloudkiln.net)
CẤU TẠO VÀ THIẾT BỊ BÊN TRONG HẦM SẤY
Về cấu tạo, các hầm sấy gỗ thường được xây dựng bằng xi măng (thông dụng ở Việt Nam) hoặc kim loại với các vách và cửa hầm được bảo ôn nhằm tránh thất thoát nhiệt. Bên trong hầm sấy, các cảm biến được lắp đặt để đo nhiệt độ, độ ẩm của môi trường (nhiệt kế bầu khô, nhiệt kế bầu ướt) và độ ẩm gỗ. Bên cạnh các thiết bị cảm biến là các thiết bị cơ điện để điều chỉnh môi trường hầm sấy.
Hình ảnh: Cấu tạo hầm sấy và thiết bị bên trong hầm
Các thiết bị bao gồm:
Quy chuẩn của hầm sấy, quy cách và số lượng cửa thông gió, số lượng và công suất quạt đảo gió, vị trí đặt cảm biến và thiết bị được Waygo tính toán chính xác theo kinh nghiệm nhằm đảm bảo việc đo kiểm, lấy mẫu độ ẩm và điều khiển môi trường hầm sấy chính xác, đúng và đủ.
Ngoài các thiết bị tiêu chuẩn nói trên, hệ thống Cloud Kiln còn có tùy chọn lắp bộ kiểm soát tiêu thụ điện, tiêu thụ hơi cho từng hầm sấy, và hệ thống giám sát hoạt động của hệ thống lò hơi, đối với các hệ lò hơi do Waygo chế tạo.
Ngoài ra, công nghệ Cloud Kiln cho phép sử dụng đến 02 nhiệt kế bầu khô, cho phép đo chính xác nhiệt độ hầm sấy trong điều kiện hệ thống quạt tự động đảo chiều gió tương đối thường xuyên. Thêm nữa, hệ thống không chỉ sử dụng 04 cảm biến độ ẩm gỗ như các bộ controller trên thị trường mà có thể sử dụng đến 8 cảm biến, giúp cho phép đo lấy mẫu của lô sấy chính xác hơn, nhất là đối với các hầm sấy khối lượng lớn, hoặc gỗ đưa vào sấy có độ đồng nhất không cao.
TỦ ĐỘNG LỰC VÀ TRUYỀN THÔNG DỮ LIỆU
Mỗi hầm sấy được đấu nối trực tiếp vào một tủ điện động lực đặt ngoài hầm sấy để đọc tín hiệu các cảm biến, điều khiển các thiết bị cơ điện tuân thủ chương trình. Tủ động lực còn có module truyền thông W-TCP-508 TCP Commander do Waygo chế tạo, giúp kết nối hầm sấy lên mạng lưới điều khiển nội bộ tại nhà máy (cho phép kết nối trong phạm vi tối đa hàng chục km nội bộ), từ đó kết nối giao tiếp dữ liệu lên dịch vụ đám mây.
Hình ảnh: Tủ điện động lực và module truyền thông W-TCP-508 TCP Commander
KẾT NỐI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Toàn bộ các hầm sấy được kết nối từ tủ điện động lực đến một bàn điều khiển trung tâm đặt tại phòng điều hành. Bàn điều khiển là một hệ thống điều khiển tích hợp 2 màn hình 24", các máy chủ và máy trạm chuyên dụng, các thiết bị truyền thông, bộ lưu điện v.v...
Hình ảnh: Nguyên lý kết nối và điều khiển trung tâm
Từ bàn điều khiển trung tâm, cán bộ vận hành có thể điều khiển, khởi động, dừng, tạm dừng quy trình sấy, giám sát thông số cùng lúc hàng trăm hầm sấy tại mỗi nhà máy.
Hình ảnh: Bàn điều khiển trung tâm
KẾT NỐI DỮ LIỆU ĐÁM MÂY TRÊN INTERNET
Hệ thống máy chủ chuyên dụng tích hợp bên trong bàn điều khiển trung tâm có khả năng kết nối dữ liệu lên đám mây (www.cloudkiln.net) thông qua kết nối Internet sẵn có tại nhà máy hoặc kết nối 4G qua SIM viễn thông. Kết nối cho phép toàn bộ hầm sấy của nhà máy giao tiếp dữ liệu tập trung lên đám mây.
Với kết nối dữ liệu này, lãnh đạo và các nhân sự quản lý của nhà máy có thể giám sát, theo dõi, trích xuất các số liệu thống kê, báo cáo của toàn bộ các hầm sấy, các nhà máy trên toàn bộ các tỉnh thành từ máy tính hoặc thiết bị di động của mình.
Hình ảnh: Nguyên lý kết nối dữ liệu tập trung trên đám mây
Hệ thống Cloud Kiln còn có tính năng báo cáo tình trạng, thông số hiện tại của từng lô sấy, tình trạng hoạt động thiết bị, tình trạng hệ thống lò hơi thông qua Telegram đến thiết bị di động.
MỘT SỐ HÌNH ẢNH
Hình ảnh: Các trình soạn thảo chương trình sấy
Hình ảnh: Dữ liệu thời gian thực chương trình sấy tại bàn điều khiển
Hình ảnh: Phân tích dữ liệu lô sấy tại bàn điều khiển
Hình ảnh: Báo cáo tình trạng thiết bị theo thời gian
Hình ảnh: Một screenshot dữ liệu trên đám mây
CÁC HÌNH THỨC ĐIỀU KHIỂN SẤY PHỔ BIẾN
Hiện nay, các nhà máy sấy gỗ ở Việt Nam chủ yếu sử dụng hệ thống hầm sấy gỗ công nghệ hơi nước, trong đó rất nhiều hệ thống điều khiển hoàn toàn thủ công, với kíp thợ vận hành trực canh vận hành hoạt động của lò hơi đảm bảo đủ hơi và áp suất cấp vào hầm sấy. Ngoài ra, môi trường hầm sấy được đo định kỳ bằng các thiết bị đơn giản và điều khiển máy móc bằng tay để đảm bảo thông số môi trường hầm sấy luôn nằm trong mức mong muốn.
Hình ảnh: Điều khiển thủ công tại hầm sấy của khách hàng Waygo trước khi chuyển đổi công nghệ
ĐIỀU KHIỂN SẤY BÁN TỰ ĐỘNG/TỰ ĐỘNG BẰNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂU PLC
Một số nhà máy sấy gỗ hiện điều khiển quá trình sấy của hầm sấy bằng các bộ điều khiển (controller) nhúng kiểu PLC hoặc PLC + HMI. Các bộ điều khiển này được lập trình sẵn khi xuất xưởng với các chương trình sấy, thường được lắp ngay bên ngoài mỗi hầm sấy để điều khiển môi trường bên trong hầm sấy theo độ ẩm gỗ và các thông số môi trường mong muốn.
Hình ảnh: Một số bộ điều khiển nhúng thông dụng
Các bộ điều khiển kiểu này cho phép tự động hóa, bán tự động hóa công việc duy trì môi trường hầm sấy theo các chương trình định sẵn. Tuy nhiên, so sánh với các hệ thống điều khiển công nghiệp tiên tiến kiểu 4.0 hiện nay nói chung, trong đó dữ liệu, chia sẻ dữ liệu, tính kết nối và các thuật đoán điều khiển thông minh được ứng dụng để tự động hóa quá trình sản xuất và số hóa quản lý sản xuất thì các bộ điều khiển kiểu PLC này có một số hạn chế:
TẦM QUAN TRỌNG CỦA DỮ LIỆU SẤY PHỤC VỤ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG SẤY, ĐIỀU HÀNH, QUẢN LÝ
Đa số các nhà máy chế biến gỗ đều có rất nhiều hầm sấy hoạt động liên tục quanh năm, do đó dữ liệu phục vụ công tác điều hành, quản lý, kiểm soát chất lượng, ra quyết định là tối quan trọng trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm, năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp.
Hiện nay, ban lãnh đạo của các nhà máy thường phải phó thác toàn bộ vấn đề chất lượng, chi phí, hao hụt v.v... của công đoạn sấy gỗ cho kíp công nhân vận hành mà không có bất cứ số liệu phục vụ quản lý, điều hành đáng tin cậy nào. Ngoài ra, việc vận hành, giám sát, kiểm tra phải thực hiện tại chỗ tại từng hầm sấy của mỗi nhà máy, chia ra ca, kíp hoạt động cả ngày và đêm, tốn rất nhiều nhân công. Trong khi đó, vấn đề cắt giảm lao động thủ công, tăng chất lượng, hạ giá thành sản phẩm là vấn đề cốt lõi để các nhà máy nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường.
Đây là yếu tố quan trọng mà các bộ điều khiển dạng nhúng không đáp ứng được.
CÔNG NGHỆ CLOUD KILN SO VỚI CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN DẠNG CONTROLLER
Đối với các bộ điều khiển sấy dạng controller nhúng kể trên, công nghệ sấy gỗ tự động Cloud Kiln có những khác biệt cơ bản sau đây:
Hiện nay, công nghệ Cloud Kiln được tiếp thị tại các thị trường ngoài Việt Nam thông qua đối tác chiến lược của Waygo là Công ty Tritherm Pte. Ltd. của Singapore. Với kinh nghiệm hơn 25 năm về cả lý thuyết và thực tiễn về các loại gỗ sấy và điều khiển quy trình sấy gỗ, đặc biệt là các loại gỗ phổ biến tại Đông Nam Á, Tritherm là một trong những đối tác quan trọng cung cấp kiến thức chuyên ngành, kinh nghiệm thực tiễn và một số thiết bị trong quá trình phát triển công nghệ Cloud Kiln.
Hình ảnh: Ký kết hợp tác giữa Waygo JSC và Tritherm Pte. Ltd.
Là một công ty với kinh nghiệm lâu năm về gỗ sấy, Mr. Godfrey Foo, CEO của Tritherm cũng là diễn giả thường xuyên tham gia tham luận tại các hội nghị quốc tế về gỗ sấy và đóng góp bài trên các tạp chí chuyên ngành gỗ sấy ở các nước.
Hình ảnh: Mr. Godfrey Foo, CEO công ty Tritherm tham luận tại một hội nghị quốc tế về gỗ sấy