Giải pháp chống nhiễu khi đưa tín hiệu 4-20ma về modbus
Ở bài chia sẻ này; tôi sẽ khái quát về tín hiệu analog 4-20ma. Làm sao để tín hiệu dòng điện analog 4-20ma không bị nhiễu trong khi truyền ? Và giải pháp kèm theo cho từng trường hợp. Đặc biệt là các giải pháp đo lường tự động hóa điều khiển từ xa hoặc là các cách thức chuyển nhiều tín hiệu analog 4-20ma 0-10v về 1 tín hiệu modbus rtu/ modbus rs485 ?
Sau đây chúng ta cùng tìm hiểu và giải quyết các vấn đề trên:
XEM NHANH TẠI ĐÂY
Tín hiệu analog 4-20ma là gì ?
Tín hiệu 4-20ma là một tín hiệu dòng điện chuẩn; trong công nghiệp thường coi đó là tín hiệu analog 4-20ma
Chúng ta thường thấy tín hiệu analog 4-20ma được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị lập trình PLC; cảm biến nhiệt độ; cảm biến đo áp suất hay các đồng hồ đọc nhiệt độ …
Ví dụ cụ thể về tín hiệu analog 4-20ma:
Giả sử bạn muốn dùng cảm biến áp suất dãy đo 0-10bar gắn vào bơm tăng áp 8kg/cm3. Thì chắc chắn tín hiệu đo của cảm biến khi xuất ra là 4-20ma. Bạn kết nối với một bộ đọc hay bộ hiển thị thì tín hiệu này sẽ chuyển thành thông số áp suất cảm biến đang đo.
Tùy vào nhu cầu người dùng 0-10bar hay 0-100bar,… thì nhà sản xuất cũng chế tạo đều xuất ra tín hiệu dòng 4-20ma.
Chỉ khác nhau 0-10bar dùng cho bơm dưới 8kg, 0-100bar dùng cho bơm dưới 85kg
Nếu bạn dùng cảm biến 0-100bar gắn bơm 8kg chắc chắn xảy ra sai số lớn
Chi tiết cảm biến analog 4-20ma xem tại:
Đặc biệt lưu ý đối với cảm biến áp suất hay đồng hồ áp suất :
Dãy đó thực tế trên thiết bị phải gần với dãy đo thực tế tại khu vực đo như ví dụ trên. Mục đích để đảm bảo độ chính xác cao trong khi đó
Tại sao nên dùng tín hiệu 4-20ma mà không dùng tín hiệu 0-20ma / 0-10v?
Sau đây là những ưu điểm nổi trội của dòng tín hiệu này so với các dòng tín hiệu khác
Ưu điểm của tín hiệu analog 4-20ma:
Tín hiệu dòng điện 4-20ma truyền được xa hơn các tín hiệu khác
Bị ảnh hưởng ít bởi các tín hiệu xung quanh
Đặc biệt analog 4-20ma không bị mất đi khi truyền xa
Dùng 4-20ma sẽ giảm thiểu chi phí về dây dẫn và các kết nối phức tạp
Thêm vào đó các thiết kế bộ đọc hay plc; bộ hiển thị…. Đều đọc được dòng analog này
Đó là những lý do vì sao hiện nay người dùng đều hướng đến tín hiệu dòng 4-20ma sử dụng chung cho các thiết bị điện
Đường truyền tín hiệu analog 4-20ma xa bao nhiêu ?
Đây là câu hỏi rất nhiều bạn sinh viên thường hỏi tôi trong các khóa học bổ trợ về tự động hóa thiết bị trong công nghiệp
Tôi xin chia sẻ luôn với bạn đọc về đường truyền tín hiệu dòng analog này
Khoảng cách xa nhất mà tín hiệu 4-20ma truyền được là dưới 1km; Với mức độ truyền này tín hiệu dòng 4-20ma vẫn không bị suy giảm trong khi các tín hiệu khác lại giảm theo chiều dài đường truyền.
Và hầu hết tất cả các tín hiệu đều bị nhiễu trong khi truyền đi xa
Giải pháp khắc phục nhiễu tín hiệu đã được tôi chia sẻ phía dưới
Lưu ý:
Nguồn cấp hay còn gọi nguồn nuôi cho tín hiệu dòng điện 4-20ma không làm ảnh hưởng đến đường truyền tín hiệu
Tín hiệu dòng điện 4-20mA active và 4-20ma passive khác nhau ra sao ?
Chỉ có những kỹ sư làm việc lâu năm hay những người tinh ý thì sẽ để ý đến sự khác biệt giữa 2 loại tín hiệu này
Ta chỉ hiểu đơn giản
4-20ma Active là loại tín hiệu 3 dây được cấp nguồn áp 24 cho nó để nó hoạt động. Trong đó 2 dây dùng cho nguồn cấp và 1 dây đưa về 4-20ma Active
4-20ma passive là loại 2 dây không nguồn. Ví dụ như trong các bộ chuyển đổi nhiệt độ, bộ chuyển đổi tín hiệu analog; bộ chuyển đổi tín hiệu modbus rtu rs 485; bộ chuyển đổi tín hiệu 4-20ma 0-10v….
Điểm khác biệt nữa là tín hiệu 4-20ma passive có khả năng ít bị nhiễu hơn tín hiệu 4-20ma Active trong khi truyền. Nhưng ngược lại các bộ đọc hay thiết bị lập trình plc lại không đọc được tín hiệu dòng passive
Giải pháp ở đây là chúng ta chỉ cần cấp một nguồn áp 24Vdc là có thể xử lý tốt vấn đề này
Giải pháp cách ly chống nhiễu cho tín hiệu analog 4-20ma ?
Để chống nhiễu tín hiệu dòng analog 4-20ma hiệu quả đảm bảo tín hiệu truyền xa không bị nhiễu; tăng thêm độ chính xác cho các thiết bị đo. Tôi xin đưa ra một vài giải pháp trong các trường hợp cụ thể để bạn đọc và người dùng dễ hình dung
Trường hợp:
Người dùng muốn tín hiệu đầu vào dao động 0-30v và tín hiệu đầu ra 0-10v/ 0-5v/ 1-5v hay 4-20ma/0-20ma… Thì ta nên dùng K109S hoặc K109UI:
>>bộ cách ly chống nhiễu nguồn cấp dòng đầu vào đầu ra<<<
Người dùng muốn chia trực tiếp tín hiệu analog thành 2 tín dòng tín hiệu: 1 dòng 4-20ma và 1 dòng 0-10v hoặc cùng lúc 2 dòng 4-20ma hay cùng lúc 2 dòng 0-10v truyền đi theo 2 hướng độc lập ta nên dùng bộ cách ly chống nhiễu chia tín hiệu z170reg:
Hoặc là muốn đưa về 1 tín hiệu analog ( 4-20ma hay 0-10v) và 1 tín hiệu relay người dùng có thể tham khảo cách thức chia của bộ z109reg
>>> Cách chia tín hiệu ra 1 analog và 1 relay <<<
Cách đưa tín hiệu analog 4-20ma về tcp/ip thông qua modbus rtu rs485 hiệu quả?
Việc đưa nhiều tín hiệu dòng 4-20ma 0-10v về tín hiệu modbus rtu rồi tìm cách đưa tín hiệu modbus rtu sang tín hiệu tcp/ip để quản lý kiểm soát các vấn đề tự động hóa thiết bị từ xa trong nhà máy đang là vấn đề thiết thực chung cho các doanh nghiệp trong thời điểm hiện đại hóa ngành công nghiệp 4.0
Có rất nhiều giải pháp đưa 4-20ma về tcp-ip. Nhưng để mà tiết kiệm chi phí doanh nghiệp; giảm bớt các kết nối phức tạp, tăng khoảng không gian cho các tủ điện. Đồng thời tín hiệu truyền ổn định và chính xác thì là cả một vấn đề
Vì vậy; tôi xin giới thiệu một vài bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang modbus rtu rs485 tiết kiệm chi phí nhất và hầu như theo tôi được biết. Hiện nay; chỉ có duy nhất 1 hãng sản xuất làm được điều này để bạn đọc tham khảo:
Cách đưa cùng 1 lúc 8 tín hiệu analog 4-20ma 0-10v về tín hiệu modbus rtu rs485
Cách đưa cùng một lúc 4 tín hiệu nhiệt độ cảm biến rtd về tín hiệu modbus không cần thông qua tín hiệu 4-20ma
Cách đưa 4 tín hiệu can nhiệt cùng một lúc về modbusrtu
Xem chi tiết tại : Những cách thức xử lý đưa tín hiệu analog, tín hiệu nhiệt, độ tín hiệu can nhiệt về modbus rtu
Xem thêm một trong những giải pháp truyền tự động hóa từ xa tại đây:
Hy vọng những chia sẻ trên sẽ mang lại nguồn kiến thức vô tận cho các bạn sinh viên muốn tìm hiểu về ngành kỹ thuật
Đồng thời là giải pháp tối ưu chi phí nhất cho các doanh nghiệp; các khu công nghiệp nhà máy.
