Mạng truyền thông công nghiệp là xương sống cho bất kỳ kiến trúc hệ thống tự độnghóa nào vì nó cung cấp một phương tiện trao đổi dữ liệu một cách mạnh mẽ, với khảnăng kiểm soát dữ liệu v
Tổng quan về thiết bị PLC Siemens S7-1200 và phần mềm TIA PORTAL
Thiết bị PLC Siemens S7-1200
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-
200 So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
PLC S7-1200 là một dòng bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có khả năng kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa trong công nghiệp Với thiết kế nhỏ gọn và chi phí hợp lý, cùng với một tập lệnh mạnh, S7-1200 mang đến các giải pháp tối ưu cho các dự án tự động hóa và sản xuất sử dụng dòng PLC này.
- S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO).
Có một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển PLC Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng mật khẩu để ngăn chặn truy cập trái phép vào PLC Thêm vào đó, tính năng “know-how protection” được thiết kế để bảo vệ các block đặc biệt của hệ thống PLC khỏi sao chép hoặc truy cập trái phép.
The S7-1200 offers a PROFINET port that supports Ethernet and TCP/IP, enabling seamless industrial networking In addition, expansion communication modules can be used to connect via RS485 or RS232, increasing system flexibility for field devices and legacy interfaces.
Cấu hình giao tiếp của PLC S7-1200
Để lập trình cho bộ điều khiển S7-1200, người dùng có thể sử dụng phần mềm Step7 Basic, vốn hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL, và được tích hợp trong TIA Portal 11 của Siemens.
Để thực hiện một dự án với S7-1200, bạn chỉ cần cài đặt TIA Portal vì phần mềm này tích hợp đầy đủ môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI TIA Portal là giải pháp toàn diện cho lập trình PLC Siemens S7-1200 và thiết kế HMI, giúp quản lý dự án, cấu hình thiết bị, viết logic điều khiển và hiển thị giao diện người dùng một cách trực quan Việc sử dụng một công cụ duy nhất như TIA Portal giảm thiểu xung đột giữa các thành phần, tăng hiệu quả làm việc và rút ngắn thời gian triển khai Với S7-1200, TIA Portal cung cấp đầy đủ công cụ mô phỏng, gỡ lỗi và tải code lên PLC cùng thiết kế màn hình HMI, hỗ trợ tối ưu hiệu suất và chi phí cho dự án tự động hóa.
Sự khác biệt giữa PLC S7-200 và PLC S7-1200 siemens
Các dòng chính của PLC S7-1200
Đặc tính kỹ thuật của CPU S7-1200 Siemens: Trong dòng S7-1200 có 5 CPU phổ biến là 1211C, 1212C, 1214C, 1215C và 1217C; CPU S7-1200 1211C có bộ nhớ làm việc 50KB và không thể mở rộng modul I/O, CPU 1212C có bộ nhớ làm việc 75KB, CPU 1214C có 100KB, CPU 1215C có 125KB, và CPU 1217C có 150KB.
PLC S7-1200 có thể mở rộng bằng cách lắp đặt các module tín hiệu và các module gắn ngoài nhằm tăng chức năng cho CPU Đồng thời, hệ thống cho phép bổ sung các module truyền thông để hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông khác nhau, tăng tính linh hoạt và khả năng tích hợp trong các dự án tự động hóa.
Khả năng mở rộng của từng loại CPU tùy thuộc vào các đặc tính, thông số và quy định của nhà sản xuất.
S7-1200 có các loại module mở rộng sau: b Cấu trúc phần cứng
Các thành phần của PLC S7 1200 o 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau: Điều khiển AC hoặc DC phạm vi rộng. o 2 mạch tương tự và số mở rộng: Điều khiển mô-đun trực tiếp trên CPU làm giảm chi phí sản phẩm o 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau o 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP. o Bổ sung 4 cổng Ethernet. o Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC.
Cấu Trúc Bên Trong Của PLC S7 1200
PLC S7 1200 có 4 bộ phận cơ bản: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất/ nhập. o Bộ xử lý trung tâm (CPU) có hứa bộ vi xử lý Chức năng thứ nhất là biên dịch các tín hiệu được nhập vào Chức năng thứ 2 là thực hiện các hành động điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC. o Bộ nguồn: Có nhiệm vụ chuyển điện áp AC thành DC (24V) Cần thiết cho các bộ vi xử lý cũng như các mạch điện có trong module giao tiếp nhập và xuất hoạt động. o Bộ nhớ: Lưu trữ các chương trình để sử dụng cho các hoạt động dưới sự quản lý của bộ vi xử lý. o Các thành phần giao tiếp nhập/ xuất Đó là nơi nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vì rồi gửi cho các thiết bị điều khiển Tín hiệu vào có thể là công tắc, cảm biến,… , tín hiệu ra có thể là động cơ, biến tần, … o Chương trình điều khiển được nạp vào với sự giúp đỡ của bộ lập trình hay bằng máy vi tính. c Lựa chọn thiết bị
- Trong báo cáo này chúng ra sử dụng PLC Siemens S7-1200 CPU 1211CDC/DC/DC
- Bộ nhớ người dùng: o Bộ nhớ làm việc: 25Kb o Bộ nhớl ưu trữ: 1Mb o Bộ nhớ Retentive: 2Kb
- Ngõ vào ra số: 6 In/4 Out
- Ngõ vào ra tương tự: 2 out
- Vùng nhớ Truy suất bit (M): 4096Byte
- Module tín hiệu mở rộng: 0
- Board tín hiệu/truyền thông:1
- Bộ đếm tốc độ cao: 3 o Pha 3 x 100KHZ o Pha 3 x 80KHZ
- Ngõ ra xuất xung tốc độ cao: 2
- Thời gian thực khi mất nguồn nuôi: 10 ngày
- Thực thi lệnh nhị phân: 0.1 micro giây/lệnh
Lựa chọn Module mở rộng
- Trong báo cáo này chúng ta sẽ sử dụng module mở rộng COMMUNICATION
Mã sản phẩm 6ES7241-1CH30-1XB0
Thông số SIMATIC S7-1200, Communication Board CB 1241, RS485, terminal block, supports Freeport
Bảo hành Bảo hành chính hãng 12 tháng a Tổng quan
TIA Portal, viết tắt của Totally Integrated Automation Portal, là một nền tảng phần mềm tổng hợp dành cho quản lý tự động hóa và vận hành điện của hệ thống Nền tảng này cho phép tích hợp nhiều chức năng điều khiển và quản lý trong cùng một môi trường làm việc duy nhất, tối ưu hóa quy trình tự động hóa Có thể hiểu TIA Portal như một giải pháp tự động hóa tích hợp, giúp thực hiện các tác vụ điều khiển hệ thống một cách nhất quán và hiệu quả.
TIA Portal được Siemens phát triển từ năm 1996, là một nền tảng thống nhất cho việc phát triển và viết các phần mềm quản lý tự động hóa Nhờ TIA Portal, người dùng có thể thiết kế, cấu hình và triển khai các ứng dụng quản lý trên cùng một môi trường, giúp giảm thiểu thời gian tích hợp giữa các phần mềm riêng biệt và nhanh chóng tạo ra một hệ thống tự động hóa đồng bộ.
TIA Portal là nền tảng phần mềm tích hợp được coi là cơ sở cho các phần mềm khác phát triển trong lĩnh vực tự động hóa, gồm lập trình và tích hợp cấu hình thiết bị trên toàn dải sản phẩm Điểm nổi bật của TIA Portal là cho phép các phần mềm chia sẻ một cơ sở dữ liệu duy nhất, từ đó tạo nên sự thống nhất và toàn vẹn cho hệ thống quản lý và vận hành.
TIA Portal tạo môi trường dễ dàng để lập trình thực hiện các thao tác:
1 Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đa dạng.
2 Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát.
3 Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project để xác định bệnh, lỗi hệ thống.
4 Tích hợp mô phỏng hệ thống.
5 Dễ dàng thiết lập cấu hình và liên kết giữa các thiết bị Siemens
Hiện tại TIA Portal có nhiều phiên bản như V14, V15, V16 và mới nhất là V17; tùy theo nhu cầu sử dụng mà người dùng sẽ chọn cài đặt phiên bản phù hợp với yêu cầu về tính năng, tương thích và chi phí Mỗi phiên bản mang lại ưu điểm và nhược điểm riêng, do đó nên cân nhắc các yếu tố như khả năng tích hợp với hệ thống hiện có, độ ổn định, khả năng mở rộng và sự hỗ trợ từ nhà phát triển trước khi quyết định Về ưu nhược điểm khi sử dụng TIA Portal, người dùng cần đánh giá kỹ lưỡng để chọn bản tối ưu cho mục tiêu vận hành và ngân sách, từ đó tối ưu hóa hiệu quả vận hành và bảo trì hệ thống tự động hóa.
TIA Portal là nền tảng phần mềm của Siemens dùng trong tự động hóa công nghiệp, cho phép thiết kế, lập trình và cấu hình hệ thống một cách đồng bộ Nền tảng này tích hợp các phần mềm phổ biến như HMI, PLC và Inverter (điều khiển biến tần) vào một môi trường duy nhất, giúp người dùng quản lý dự án và vận hành hệ thống hiệu quả Nhờ tích hợp toàn diện, TIA Portal rút ngắn thời gian triển khai, giảm thiểu rủi ro và tối ưu chi phí bảo trì Người dùng có thể theo dõi dữ liệu vận hành, tối ưu hóa giao diện người dùng và nâng cao hiệu quả vận hành thông qua các công cụ chuẩn hóa và quản trị dự án có sẵn trong nền tảng TIA Portal phục vụ cho nhiều lĩnh vực tự động hóa, từ thiết kế hệ thống đến vận hành và bảo trì, mang lại sự thống nhất và linh hoạt cho các dự án tự động hóa.
Siemens Phần mềm TIA Portal có những ưu và nhược điểm trong vận hành hệ thống tự động hóa. Ưu điểm:
1 Tích hợp tất cả các phần mềm trong 1 nền tảng, chia sẻ cơ sở dữ liệu chung dễ dàng quản lý, thống nhất cấu hình Giải pháp vận hành thiết bị nhanh chóng, hiệu quả, tìm kiếm khắc phục sự cố trong thời gian ngắn.
Phần mềm TIA PORTAL
1 Tổng quan về giao thức Modbus-RTU
- Được thực hiện theo cơ chế hỏi-đáp
- Các thiết bị trong mạng Modbus đều phải có một địa chỉ nhất định và không trùng nhau.
- Cùng một tốc độ truyền thông, Frame truyền.
- Chia ra làm hai loại khung truyền: đọc (Read) và ghi (Write)
- Khung truyền hỏi và đáp tổng quát như sau:
Device Address: Là địa chỉ thiết bị
Function code: Là byte (8bit) quy định khung truyền thực hiện chức năng
Trong chương trình thực hành sử dụng hai mã Function là: o 03h: Read Holding Registers (đọc thanh ghi hold)
Dùng để đọc thông tin về dòng điện, điện áp, tần số, trạng thái (dừng,lỗi, )
Truyền thông Modbus-RTU
Tổng quan về giao thức Modbus-RTU
- Được thực hiện theo cơ chế hỏi-đáp
- Các thiết bị trong mạng Modbus đều phải có một địa chỉ nhất định và không trùng nhau.
- Cùng một tốc độ truyền thông, Frame truyền.
- Chia ra làm hai loại khung truyền: đọc (Read) và ghi (Write)
- Khung truyền hỏi và đáp tổng quát như sau:
Device Address: Là địa chỉ thiết bị
Function code: Là byte (8bit) quy định khung truyền thực hiện chức năng
Trong chương trình thực hành sử dụng hai mã Function là: o 03h: Read Holding Registers (đọc thanh ghi hold)
Dùng để đọc thông tin về dòng điện, điện áp, tần số, trạng thái (dừng,lỗi, ) o 06h: Preset Single Register (ghi xuống 1 thanh ghi)
Dùng để ghi giá trị tần số chạy là bao nhiêu Hz.
Data byte: Tùy thuộc và mã Function code mà Data byte sẽ tuân thủ theo quy tắc đặt trước (sẽ được trình bày trong phần dưới đây).
Error Check là một loại mã kiểm tra lỗi được thực hiện bằng thuật toán quay, dịch bit và XOR các bit để tạo ra mã CRC, nhằm đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu khi truyền và nhận về, từ đó tăng độ tin cậy của hệ thống Quá trình sinh CRC dựa trên các thao tác quay vòng, dịch bit và XOR giữa các bit dữ liệu, giúp phát hiện sai lệch và tối ưu hóa việc kiểm tra lỗi trong truyền thông.
Khung truyền dạng tổng quát:
ADDRESS FUNCTION DATA CRC CHECK
Dữ liệu đóng gói cho 1 byte:
Khung truyền đọc 3 thanh ghi bắt đầu từ thanh ghi có địa chỉ là 107 (hệ 10, hay 006B hệ 16), trạm tớ có địa chỉ là 11.
Gửi xuống trạm Slave Nhận từ trạm Slave
Khung truyền ghi dữ liệu xuống 1 thanh ghi có địa chỉ thanh ghi là 001, trạm tớ có địa chỉ là 11.
Dữ liệu ghi xuống cho thanh ghi 001 là giá trị 3 (hệ 10).
Gửi xuống trạm Slave Nhận từ trạm Slave
Cách tính mã kiểm tra lỗi (CRC)
Thuật toán tính CRC là một chuẩn của truyền thông Modbus, đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu trong giao tiếp Modbus-RTU Đối với PLC S7-1200, thư viện Modbus-RTU đã có sẵn và tích hợp sẵn thuật toán CRC, giúp người dùng triển khai giao tiếp Modbus-RTU với hệ thống PLC một cách dễ dàng mà không cần tự viết lại hàm CRC.
Hai byte CRC được sử dụng để kiểm tra tính tin cậy của quá trình truyền nhận dữ liệu Gói tin Modbus RTU có các tham số được mã hóa ở dạng nhị phân Modbus RTU là một giao thức lý tưởng cho giao tiếp qua RS-232 hoặc RS-485 Tốc độ baud của Modbus RTU dao động từ 1200 đến 115200 bps, và tốc độ phổ biến nhất là 9600 bps.
19200 baud o Modbus RTU là protocol công nghiệp phổ biến nhất. b Kết nối
Vào năm 1983, Hiệp hội công nghiệp điện tử (EIA) phê duyệt tiêu chuẩn truyền cân bằng mới mang tên RS-485, sau này được chấp nhận rộng rãi và ứng dụng trong công nghiệp, y tế và dân dụng RS-485 được xem như một bước phát triển của RS-232 trong truyền dữ liệu nối tiếp, và các bộ chuyển đổi RS232/RS485 cho phép giao tiếp với bất kỳ thiết bị nào sử dụng liên kết RS-232 thông qua RS-485 Liên kết RS-485 được thiết kế để nhận dữ liệu ở khoảng cách xa và điều khiển trong các ứng dụng đa điểm Những đặc tính nổi bật của RS-485 gồm khả năng hỗ trợ mạng lên tới 32 trạm thu phát trên cùng một đường truyền, tốc độ baud lên tới 115.200 và khoảng cách truyền lên tới 4.000 feet (khoảng 1.200 mét).
Kiểu truyền cân bằng với các dây được xoắn lại khiến nhiễu ở hai dây xuất hiện đồng thời và giống nhau, nên điện áp sai biệt giữa hai dây hầu như không đổi và tín hiệu ở đầu thu được nhận đúng nhờ bộ lọc nhiễu đặc biệt của bộ thu Điều này giúp RS-485 hoạt động hiệu quả trong môi trường nhiễu cao và tăng tính ổn định của hệ thống công nghiệp, nơi sự tin tưởng vào hiệu suất truyền tải là rất quan trọng Khả năng truyền thông qua khoảng cách xa ở tốc độ cao là một ưu điểm được quan tâm hàng đầu, đặc biệt tại những khu vực có nhiều trạm giao tiếp được phân bổ trên diện rộng.
Thông số kỹ thuật chuẩn RS485A
Up to 32 Driver/Receiver Pairs
Chiều dài đường truyền và tốc độ tối đa cho phép: o 40 Feet = 12m 10 Mbits/sec o 400 Feet = 122m 1 Mbits/sec o 4000 Feet = 1219m 100 kbits/sec
Chúng ta sẽ bàn tới một số vấn đề liên quan đến chuẩn RS485.
Hệ thống truyền dẫn cân bằng gồm hai dây tín hiệu A và B và không có dây mass; đặc điểm của nó là tín hiệu trên hai dây ngược pha với nhau, nghĩa là khi dây A mang mức cao thì dây B mang mức thấp và ngược lại Nhờ sự đối lập về pha và biên độ giữa hai dây, hệ thống cân bằng có khả năng khử nhiễu tốt, truyền tín hiệu ổn định trong môi trường nhiều nhiễu và là lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng âm thanh chuyên nghiệp và các hệ thống truyền dẫn đòi hỏi chất lượng cao.
Trong hệ thống hai dây A và B truyền dẫn cân bằng, tín hiệu TTL ở mức cao được xác định khi điện áp trên dây A lớn hơn điện áp trên dây B tối thiểu 200 mV, còn tín hiệu TTL ở mức thấp được xác định khi điện áp trên dây A nhỏ hơn điện áp trên dây B tối thiểu cũng là 200 mV Nếu hiệu điện thế VAB giữa hai dây nằm trong khoảng -200 mV < VAB < 200 mV thì tín hiệu được xem là ở vùng bất định Đồng thời, điện thế của mỗi dây tín hiệu so với mass ở phía thu phải nằm trong khoảng từ -7 V đến +12 V.
Cặp dây xoắn, còn gọi là cáp đôi xoắn, gồm hai dây dẫn có chiều dài bằng nhau và được xoắn quanh nhau Việc dùng cặp dây xoắn sẽ giảm nhiễu tín hiệu, đặc biệt khi truyền ở khoảng cách xa và ở tốc độ truyền cao.
Trở kháng đặc tính cặp dây xoắn.
Trở kháng đặc tính (Zo) của một dây phụ thuộc vào hình dáng và chất liệu cách điện mà dây được làm, và giá trị này thường được nhà sản xuất công bố Theo khuyến cáo phổ biến, Zo của đường dây nằm ở khoảng 100–120 Ω, nhưng thực tế có thể dao động tùy từng loại dây và ứng dụng.
Trong hệ truyền dẫn tín hiệu đôi không có dây mass, hai dây cần được tham chiếu về một điểm chung, và điểm chung này có thể là mass hoặc một mức điện áp tham chiếu bất kì Điện áp kiểu chung (Common-mode voltage - VCM) được định nghĩa toán học là giá trị trung bình của hai điện áp tín hiệu được tham chiếu với mass hay với điểm chung Việc xác định điện áp chung giúp giảm nhiễu chung và tăng độ ổn định của tín hiệu vi sai giữa hai dây.
Trong mạng RS485 hai dây, khi tín hiệu được tham chiếu về đất tại điểm nhận, sự chênh lệch điện thế giữa đất ở hai đầu được xem xét kỹ lưỡng Bộ nhận sẽ so sánh tín hiệu với đất của nơi nhận; nếu chênh lệch điện thế vượt ngưỡng cho phép, tín hiệu thu được có thể bị sai hoặc làm hỏng thiết bị Mặc dù RS485 là hệ hai dây, cần xem xét tới ba mức điện áp do sự khác biệt về đất giữa hai đầu Đất là một vật dẫn không hoàn hảo nên có điện trở xác định gây ra sự chênh lệch điện thế từ điểm này tới điểm kia, đặc biệt ở vùng có sấm sét, máy móc tiêu thụ dòng lớn, hoặc các bộ chuyển đổi được nối đất.
Chuẩn RS485 cho phép chênh lệch điện thế đất giữa các thiết bị tối đa khoảng 7 V; vượt quá mức này, việc truyền tín hiệu không được đảm bảo và đất được xem là tham chiếu không đáng tin Trong trường hợp này, thêm một dây dẫn thứ ba được nối mass tại nguồn cấp để dùng làm điện áp tham chiếu chung sẽ giúp cân bằng tín hiệu và tăng độ ổn định cho truyền dữ liệu RS485, giảm ảnh hưởng của chênh lệch đất giữa các thiết bị.
Điện trở đầu cuối (Terminating Resistor) là điện trở được đặt tại hai đầu tận cùng của một đường truyền nhằm hấp thụ tín hiệu và giảm phản xạ ở biên, từ đó duy trì đặc tính truyền tải của hệ thống Giá trị của điện trở đầu cuối tối ưu bằng với trở kháng đặc tính của đường dây, giúp cân bằng và hạn chế hồi âm trong tín hiệu Với đường dây xoắn, trở kháng đặc tính thường ở khoảng 100 Ω, nên điện trở đầu cuối được lựa chọn ở mức tương ứng để tối ưu hóa chất lượng truyền tín hiệu.
Khi điện trở đầu cuối không phù hợp với giá trị trở kháng đặc tính của đường dây, nhiễu có thể xuất hiện do sự phản xạ trên đường truyền; nhiễu ở mức độ nhỏ có thể không ảnh hưởng nhiều, nhưng nếu nhiễu ở mức độ lớn thì tín hiệu sẽ bị sai lệch Việc chọn đúng điện trở đầu cuối là yếu tố quan trọng để hạn chế phản xạ và bảo toàn chất lượng tín hiệu Dưới đây là hình minh họa dạng tín hiệu thu được khi dùng hai điện trở đầu cuối có giá trị khác nhau, cho thấy tác động của sự phù hợp hay không phù hợp của trở kháng đối với đường truyền.
Trong trạng thái rảnh của mạng RS485, các khối thu ở chế độ lắng nghe đường truyền và các khối phát được cách ly khỏi đường truyền bằng tổng trở cao, khiến đường truyền ở trạng thái bất định.
Thông số và kết nối
1 Màn hình HMI a Giới thiệu chung
HMI, viết tắt của Human-Machine Interface, là màn hình hiển thị đóng vai trò then chốt trong giao tiếp giữa người và máy móc, đặc biệt trong sản xuất công nghiệp HMI cho phép giám sát trạng thái quy trình, điều khiển thiết bị, hiển thị dữ liệu thời gian thực và cảnh báo sự cố, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và tăng năng suất cho nhà máy Với chức năng thu thập dữ liệu, phân tích và trực quan hóa thông tin, HMI giúp người vận hành đưa ra quyết định nhanh chóng và chính xác hơn Ứng dụng của HMI rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như tự động hóa dây chuyền, đóng gói, chế biến và hệ thống SCADA, nơi nó kết nối người dùng với hệ thống điều khiển để cải thiện hiệu quả vận hành Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào chức năng, lợi ích và các ứng dụng thực tiễn của HMI để hiểu rõ hơn về vai trò của màn hình hiển thị này trong sản xuất công nghiệp.
HMI là viết tắt của từ gì?
HMI là viết tắt của Human-Machine Interface, được hiểu là thiết bị cho phép giao tiếp giữa người vận hành và máy móc Nói một cách đơn giản, HMI chính là mọi phương thức người dùng có thể tương tác với máy thông qua màn hình giao diện; vì vậy, màn hình đó được xem là HMI, đóng vai trò cầu nối giữa con người và hệ thống máy móc trong quá trình điều khiển và giám sát quá trình làm việc.
Chức năng của HMI như thế nào?
Phần cứng của hệ thống HMI gồm màn hình cảm ứng cho phép người vận hành chạm để điều khiển các thao tác trên màn hình và hiển thị tín hiệu hoạt động của máy móc thiết bị; các phím bấm hỗ trợ thực hiện các thao tác điều khiển; chip (CPU) là não của màn hình; và bộ nhớ gồm ROM, RAM và EPROM/FLASH để lưu trữ chương trình và dữ liệu.
- Phần mềm: o Các công cụ xây dựng HMI o Các hàm và lệnh để điều khiển o Phần mềm hệ thống
Các thiết bị khác
Màn hình HMI
HMI, hay Human-Machine Interface, là màn hình hiển thị và giao diện nhằm giao tiếp giữa người và máy móc, đóng vai trò then chốt trong sản xuất công nghiệp Nó cho phép người vận hành theo dõi tình trạng thiết bị, điều khiển quá trình và nhận cảnh báo sự cố thông qua giao diện trực quan và dữ liệu thời gian thực Các chức năng chính của HMI gồm hiển thị thông tin vận hành, điều khiển thiết bị từ xa, lưu trữ và phân tích dữ liệu vận hành, cũng như hỗ trợ bảo trì và tối ưu hóa quy trình sản xuất Ứng dụng của HMI rất rộng trong công nghiệp, từ hệ thống SCADA và PLC cho đến tự động hóa dây chuyền, giám sát chất lượng, quản lý sản lượng và bảo trì dự đoán, giúp nâng cao hiệu suất, giảm downtime và tăng tính linh hoạt cho quy trình sản xuất.
HMI là viết tắt của từ gì?
HMI, viết tắt của Human-Machine Interface, là hệ thống giao diện giữa con người và máy móc được thiết kế để người vận hành có thể giao tiếp và điều khiển thiết bị công nghiệp Nói một cách đơn giản, HMI là bất kỳ phương thức nào cho phép con người tương tác với máy móc thông qua màn hình giao diện người dùng, giúp theo dõi trạng thái, nhận dữ liệu vận hành và ra lệnh điều khiển máy móc.
Chức năng của HMI như thế nào?
Phần cứng của hệ thống HMI gồm màn hình cảm ứng cho phép vận hành máy bằng chạm như smartphone và hiển thị tín hiệu hoạt động của thiết bị, các phím bấm để thực hiện các thao tác điều khiển, chip chính là CPU của màn hình, và bộ nhớ gồm ROM, RAM, EPROM/FLASH để lưu trữ chương trình và dữ liệu.
Phần mềm là nền tảng cho hệ thống tự động hóa, bao gồm các công cụ xây dựng HMI để thiết kế giao diện người dùng trực quan, các hàm và lệnh để điều khiển thiết bị và quá trình, phần mềm hệ thống đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn, cùng với công cụ kết nối, chương trình cài đặt để triển khai nhanh chóng Thêm vào đó là các ứng dụng mô phỏng, cho phép kiểm tra và tối ưu hóa hệ thống trước khi đưa vào vận hành thực tế, hỗ trợ tích hợp với các thiết bị khác và nâng cao hiệu quả vận hành.
Cảm ứng trên máy rút tiền ATM là một màn hình HMI (giao diện người–máy) Các nút điều khiển trên máy giặt, lò vi sóng và các bước hướng dẫn trong bảng điều khiển từ xa của TV cũng thuộc về HMI, cho thấy sự hiện diện của giao diện người–máy trong đời sống công nghệ hàng ngày Thêm nữa, điện thoại, máy tính bảng hay iPad mà bạn đang sử dụng cũng được xem là HMI theo nghĩa rộng, cho thấy khái niệm HMI phổ biến và liên kết người dùng với nhiều thiết bị số và thiết bị gia dụng thông minh.
Nhờ sự phát triển của công nghệ thông tin và công nghệ vi điện tử, HMI ngày nay sử dụng các thiết bị tối ưu hơn so với trước đây, mang lại hiệu suất cao, độ tin cậy và khả năng kết nối mạnh mẽ cho các hệ thống điều khiển công nghiệp Những tiến bộ này cho phép tích hợp các thành phần tiên tiến, tối ưu hóa giao tiếp giữa người và máy và rút ngắn thời gian xử lý dữ liệu, từ đó nâng cao trải nghiệm người dùng và hiệu quả vận hành Việc tối ưu hóa thiết bị cũng giúp giảm chi phí bảo trì và tăng khả năng mở rộng của hệ thống nhờ các công nghệ hiện đại.
Thiết bị HMI truyền thống gồm hai chức năng chính: nhận thông tin và xuất thông tin Việc nhập thông tin được thực hiện bằng công tắc chuyển mạch và nút bấm, còn việc xuất thông tin được thể hiện qua còi, đèn báo và đồng hồ đo, đồng thời dữ liệu được ghi lại bằng các bộ tự ghi bằng giấy.
Những nhược điểm của thiết bị HMI truyền thống gồm thông tin hiển thị không đầy đủ và không chính xác, khiến người vận hành khó nắm bắt diễn biến và ra quyết định đúng đắn Bên cạnh đó, độ tin cậy và ổn định của hệ thống thường ở mức thấp, dễ gặp sự cố gây gián đoạn sản xuất Khả năng lưu trữ thông tin bị hạn chế, khiến việc ghi nhận dữ liệu lịch sử và phân tích xu hướng gặp nhiều khó khăn Thêm vào đó, độ phức tạp của giải pháp HMI truyền thống cao và việc mở rộng hệ thống trở nên phức tạp, tốn thời gian và chi phí.
Thiết bị HMI hiện đại có thể vận hành trên nền PC với Windows/Mac, tích hợp với các hệ thống SCADA và phần mềm giám sát như CITECT để cung cấp giao diện người dùng trực quan và khả năng điều khiển từ xa HMI trên nền các máy tính nhúng được thiết kế cho ứng dụng công nghiệp với hệ điều hành Windows CE 6.0 và các HMI chuyên dụng, đảm bảo hiệu suất ổn định và kích thước nhỏ gọn Ngoài ra còn có các loại HMI biến thể khác như Mobile HMI dùng Palm và PocketPC, đáp ứng nhu cầu vận hành linh hoạt ở nhiều môi trường.
HMI hiện đại mang lại nhiều ưu điểm nổi bật cho hệ thống tự động hóa: thông tin được cung cấp kịp thời, đầy đủ và chính xác; dễ dàng thay đổi, bổ sung thông tin khi cần thiết; hệ thống có thiết kế đơn giản, dễ mở rộng, vận hành và sửa chữa thuận tiện; khả năng lưu trữ thông tin cao giúp quản lý và phân tích dữ liệu hiệu quả; và có khả năng kết nối mạnh, có thể tích hợp với nhiều loại thiết bị và giao thức khác nhau để tối ưu hóa kết nối và đồng bộ hoá quy trình.
HMI được ứng dụng ở đâu?
Trong thời đại công nghệ 4.0 đang phát triển như hiện nay trong tất cả các lĩnh vực.
Do đó HMI cũng là một thiết bị không thể thiếu để góp phần ” tự động hóa” các công đoạn cũng như quy trình sản xuất một cách “thông minh” và “chính xác”.
Vì thế, HMI được ứng dụng hầu hết trong các lĩnh vực như: điện tử, dầu khí, điện nước, ô tô, xe máy và dệt may,…
Trong công nghiệp HMI là một màn hình máy tính, để giám sát và điều khiển. Người vận hành hoặc nhân viên bảo trì có thể giám sát máy từ HMI Đó có thể bao gồm những thông tin như: nhiệt độ, áp suất, xử lý số liệu và vật liệu Hoặc là dùng để hiển thị mức chất lỏng, chất rắn trong các bể chứa, Silo, tanks trong công nghiệp Ngoài ra một HMI hiện đại có thể giám sát và kiểm soát được nhiều máy móc và các thiết bị khác trong toàn bộ nhà máy.
SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY MÓC?
HMI sử dụng phần mềm đặc biệt giúp các kỹ sư lập trình hệ thống một cách chính xác, thiết kế giao diện mà người vận hành có thể nhìn thấy, theo dõi và thao tác với máy trên màn hình Người lập trình HMI đảm nhận việc cấu hình và lập trình từng chỉ báo, từng nút nhấn sao cho chúng được gán tới một địa chỉ đầu vào hoặc đầu ra cụ thể của PLC, đảm bảo luồng điều khiển và dữ liệu được truyền tải đúng như thiết kế.
Trong tự động hóa và điều khiển công nghiệp, các giao thức truyền thông phổ biến như Modbus, Ethernet/IP và Profibus đóng vai trò là các mạng công nghiệp chuẩn cho việc giao tiếp giữa các thiết bị Đây là những chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất, cho phép kết nối và trao đổi dữ liệu một cách tin cậy giữa các thiết bị điều khiển, cảm biến và thiết bị thực thi, tối ưu hóa khả năng tương tác, mở rộng và hiệu suất của hệ thống tự động hóa.
Các kỹ sư có thể lập trình HMI để thực hiện hầu hết các chức năng có thể được điều khiển hoặc giám sát bởi PLC Do đó, HMI và PLC có thể phối hợp với nhau để giám sát và điều khiển máy, nâng cao tính linh hoạt, hiệu quả vận hành và khả năng tối ưu hóa quá trình sản xuất.
THÔNG SỐ CẦN BIẾT CỦA HMI
Kích thước màn hình: quyết địn thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI
Bộ điều khiển nhiệt độ
a Tổng quan bộ điều khiển nhiệt độ
Bộ điều khiển nhiệt độ là một thiết bị máy móc dùng để điều khiển, duy trì nhiệt độ tại một khu vực không gian mà chúng ta muốn
Thiết bị này không những có thể giúp chúng ta đo lường mà còn có thể kiểm soát được lượng nhiệt độ, độ ẩm
Chúng thường được gọi với nhiều cái tên khác nhau chẳng hạn như: bộ cảm biến nhiệt, đồng hồ điều khiển nhiệt độ, …
Bộ điều khiển nhiệt độ là thiết bị thiết yếu trong nhiều ứng dụng liên quan đến kiểm soát nhiệt độ, từ các hệ thống gia nhiệt đến lò sấy và hệ thống khí nén Nó cho phép duy trì và điều chỉnh nhiệt độ ở mức mong muốn với độ chính xác cao, giúp tối ưu quá trình vận hành và tiết kiệm năng lượng Ngoài ra, bộ điều khiển nhiệt độ còn đảm nhận vai trò điều khiển các loại van và các chức năng bật tắt, góp phần vào tự động hóa và cải tiến hiệu suất của hệ thống.
Bộ điều khiển nhiệt độ
Bộ điều khiển nhiệt độ có cấu tạo khá đơn giản, bao gồm một vài các thành phần sau:
Cảm biến nhiệt độ là một loại thiết bị có chức năng đo đạc giá trị nhiệt độ và đồng thời giúp kiểm tra, giám sát và điều chỉnh nhiệt độ cũng như độ ẩm và các thông số môi trường khác Với độ chính xác và độ ổn định cao, nó cung cấp dữ liệu quan trọng cho quản lý hệ thống, nhận diện sự biến đổi bất thường và hỗ trợ cảnh báo khi nhiệt độ hoặc độ ẩm vượt ngưỡng Ứng dụng phổ biến của cảm biến nhiệt độ bao gồm hệ thống điều hòa không khí (HVAC), tự động hóa công nghiệp, lưu trữ và bảo quản thực phẩm, cũng như các hệ thống kiểm soát môi trường Nhờ công nghệ cảm biến hiện đại, dữ liệu đo được có thể được kết nối và tích hợp vào các hệ thống điều khiển tự động để tối ưu hóa quy trình vận hành và an toàn.
Bộ điều khiển là nơi tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến truyền tới, sau đó tiến hành xử lý dữ liệu và xuất tín hiệu điều khiển tới các thiết bị kiểm soát, nhằm điều phối, điều chỉnh và tối ưu hoạt động của cả hệ thống.
Trình điều khiển: Sẽ thực hiện các hoạt động theo đúng những hướng dẫn của bộ điều khiển đã lập trình trước đó b Bộ điều khiển nhiệt độ Autonics
Bộ điều khiển nhiệt độ Autonics là gì?
Bộ điều khiển nhiệt độ Autonics là thiết bị chuyên dụng dùng để duy trì và kiểm soát nhiệt độ trong một hệ thống hoặc dây chuyền sản xuất, giúp nhiệt độ luôn ở trạng thái ổn định Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi để điều khiển nhiệt độ trong các ngành thép và thực phẩm, cùng với các quá trình công nghiệp liên quan Chúng được sử dụng trong các lò nhiệt, lò nung và lò sấy để thực hiện các công tác điều khiển nhiệt độ một cách chính xác và tin cậy, bảo đảm chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa quá trình sản xuất.
Bộ điều khiển nhiệt độ Autonics Đặc điểm chung của bộ điều khiển nhiệt độ Autonics
Bộ điều khiển nhiệt độ Autonics có chức năng tự động điều chỉnh PID kép, cho phép hai vòng PID hoạt động đồng thời để tối ưu hóa quá trình duy trì nhiệt độ PID kép là dạng điều khiển cho phép hai tham số điều khiển khác nhau được điều chỉnh độc lập, giúp cải thiện đáp ứng và độ ổn định của hệ thống nhiệt độ, giảm sai lệch và tăng hiệu quả vận hành.
Điều khiển PID với đáp ứng tốc độ cao có mục đích nhanh chóng đạt giá trị mong muốn
Điều khiển PIC với đáp ứng tốc độ chậm được thiết kế nhằm hạn chế độ vọt (overshoot) khi khả năng đáp ứng còn ở mức thấp, từ đó tăng sự ổn định cho hệ thống Điều khiển PID thường được áp dụng cho các hệ thống đòi hỏi công suất truyền tải lớn hoặc cần thay đổi tải liên tục, nhờ khả năng điều chỉnh linh hoạt và đáp ứng nhanh Bộ điều khiển sẽ cung cấp năng lượng điều chỉnh tại thời điểm xảy ra biến đổi, giúp các thay đổi được thực thi hiệu quả và tối ưu hóa hiệu suất vận hành.
Độ chính xác của thiết bị dao động trong khoảng 0.3 %
Hoạt động với nhiều loại ngõ vào, tích hợp nhiều chức năng: cảm biến nhiệt độ, cảm biến điện áp và dòng điện
Ngoài các ngõ ra chính, bộ điều khiển còn được trang bị nhiều ngõ ra phụ để bạn có thêm lựa chọn, bao gồm ngõ ra LBA, ngõ ra SBA, ngõ ra R485 và ngõ ra truyền tải dữ liệu Các ngõ ra phụ này giúp tối ưu hóa khả năng kết nối, tăng tính linh hoạt và đảm bảo truyền tải thông tin giữa bộ điều khiển và các thiết bị liên kết trong hệ thống.
Một vài thông số cơ bản bộ điều khiển nhiệt độ Autonics
Được thiết kế với nhiều kích thước khác nhau, nguồn cung cấp điện đa dạng
Nhiều ngõ vào khác nhau
RTD: cho phép điện trở dây lớn nhất là 5Ω trên một dây
Can nhiệt: cho phép điện trở dây lớn nhất là 100Ω
Hiển thị trên sản phẩm: Led đoạn 7 màu đỏ, các hiển thị khác có màu xanh lá cây, màu vàng, màu đỏ, …
Chu kỳ lấy mẫu hết sức nhanh chóng 100m/s Ứng dụng bộ điều khiển nhiệt độ Autonics mang lại
Với nhiều chức năng tích hợp trong một sản phẩm, chúng đã đem lại những công dụng sau:
Cảm báo khi cảm biến bị hỏng hoặc đứt,
Cảnh báo vòng lặp (LBA) bị đứt
Cài đặt bằng tay, tự do lựa chọn phương thức điều khiển
Chức năng làm lạnh, gia nhiệt , …
Cài đặt ngõ ra, ngõ vào số, …
Hiệu chỉnh và lọc số ngõ vào
Có ngõ ra thay thế khi trường hợp dây cảm biến ngõ vào bị đứt
Các dòng phổ biến của bộ điều khiển nhiệt độ Autonics
Bộ điều khiển nhiệt độ TC Series của Autonics là giải pháp kinh tế nhất cho kiểm soát nhiệt độ, tối ưu chi phí vận hành Thiết bị tích hợp nhiều chức năng kiểm soát nhiệt độ và áp dụng các thuật toán phát triển nhằm cải thiện độ chính xác, ổn định và hiệu suất của quá trình điều khiển Với thiết kế thân thiện với người dùng và độ tin cậy cao, TC Series mang lại giải pháp điều khiển nhiệt độ hiệu quả cho nhiều ứng dụng công nghiệp.
Thiết kế của dòng TC Series này gồm 2 ngõ ra SSRP và ngõ ra Relay, tốc độ lấy mẫu cực nhanh chỉ với 100ms
Kích thước gọn nên tiết kiệm không gian lắp đặt, khả năng quan sát được cải thiện nhờ chữ số hiển thị lớn và đèn LED sáng Được trang bị chức năng kiểm soát nhiệt độ đa dạng nên phù hợp với các loại máy móc như máy ép nhựa, chế biến thực phẩm và công nghiệp hóa chất.
Bộ điều khiển nhiệt độ TK Series Autonics là giải pháp điều khiển nhiệt độ được phát triển dựa trên thuật toán PID với độ chính xác cao 0.3% Chu kỳ lấy mẫu rất nhanh, chỉ 50ms, giúp TK Series nhanh hơn rất nhiều so với các dòng model khác và mang lại hiệu suất điều khiển nhiệt độ ổn định cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao.
Có chế độ điều khiển đồng thời hoặc tự động bằng tay với hiệu suất điều khiển vô cùng cao
Các thiết kế với cáp nối USB chuyên dụng, liên kết với PC và kết nối với RS485
Có thể tự do tùy chọn ngõ ra để điều khiển pha hoặc chu kỳ
Bộ điều khiển nhiệt độ TZN/TZ Autonics là giải pháp điều khiển nhiệt độ cao cấp với khả năng tự điều chỉnh PID kép, phù hợp với cả tốc độ đáp ứng cao lẫn tốc độ chậm Thiết bị được thiết kế với hai chế độ điều khiển tự động Auto-tuning theo hai bước, giúp tối ưu hóa PID một cách nhanh chóng và chính xác mà không cần can thiệp thủ công Nhờ tính năng tự động điều chỉnh và độ nhạy cao, bộ điều khiển TZN/TZ Autonics mang lại sự ổn định nhiệt và hiệu suất kiểm soát nhiệt tốt cho nhiều ứng dụng công nghiệp.
Là dòng sản phẩm với nhiều mẫu mã và kích thước khác nhau
Thời gian lấy mẫu trong khoảng 0.5s
Nhiều ngõ vào chính có thể tự chọn lựa, kèm theo đó là nhiều ngõ ra phụ dành cho bạn
TZN4S-14S Autonics c Lựa chọn thiết bị
- Trong bài báo cáo này chúng ta sẽ sử dụng bộ điều khiển nhiệt độ Autonics TK4S-B4RN
Display method 4-digit 7-segment LED
Control method ON/OFF control, P, PI, PD, PID control
Input specification Thermocouple: K(CA), J(IC), E(CR), T(CC), B(PR), R(PR), S(PR), N(NN),
C(TT), G(TT), L(IC), U(CC), Platinel II RTD: DPt100Ω, DPt50Ω, JPt100Ω, Cu100Ω, Cu50Ω, Nikel 120Ω Analog: 0-100mV, 0-5V, 1-5V, 0-10V
Option input CT, Digital(DI-1)
Option output Alarm 1, RS485 comm
Protection structure IP65(front panel)
Display accuracy_RTD •At room temperature(23 ±5 ):(PV ±0.3% or ±1 , select the higher one) ℃ ℃ ℃ ±1-digit
•Out of room temperature:(PV ±0.5% or ±2 , select the higher one) ±1-digit ℃
Display accuracy_Thermocouple •At room temperature(23 ±5 ):(PV ±0.3% or ±1 , select the higher one) ℃ ℃ ℃ ±1-digit
•Out of room temperature:(PV ±0.5% or ±2 , select the higher one) ±1-digit ℃
Display accuracy_Analog •At room temperature(23 ±5 ): ±0.3% F.S ±1-digit ℃ ℃
•Out of range of room temperature: ±0.5 % F.S ±1-digit ℃
Display accuracy_CT input ±5% F.S ±1-digit
Hysteresis(adjustable sensitivity) RTD/Thermocouples: 1 to 100 / (0.1 to 100.0 / ) variable Analog: 1 to ℃ ℉ ℃ ℉
100-digit Proportional band 0.1 to 999.9 / (0.1 to 999.9%) ℃ ℉
Control period Relay output, SSR drive output: 0.1 to 120.0 sec Current output or SSR drive output selectable: 1.0 to 120.0 sec
Environment_Ambient -10 to 50 , storage: -20 to 60 ℃ ℃ temperature
Environment_Ambient humidity 35 to 85% RH, storage: 35 to 85% RH
Insulation type Double insulation or reinforced insulation
Cảm biến RTD
- RTD (Resistance Temperature Detector) là thiết bị dùng để đo nhiệt độ trong các ngành công nghiệp hiện nay và được sử dụng rất phổ biến, cùng với Thermocouple.
- Ngoài cái tên cảm biến nhiệt độ, RTD cũng được gọi là điện trở.
Các loại RTD phổ biến hiện nay gồm Pt100, Pt500, Pt1000, Ni100 và Ni500 Trong đó Pt100 là loại RTD được sử dụng nhiều nhất, chiếm tới 90% nhu cầu của người dùng.
Cảm biến nhiệt độ RTD
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của RTD
RTD có cấu tạo gồm 2, 3 hoặc 4 dây kim loại được làm từ các vật liệu tinh khiết như Platinum, Nickel và đồng Trong số các loại RTD, loại 3 dây làm từ Platinum là phổ biến nhất nhờ độ tinh khiết của Platinum đạt khoảng 99,9%.
- Vỏ bảo vệ RTD: Đa phần được làm bằng vật liệu inox 304 hoặc 316L.
Những dây kim loại này được nối với nhau ở một đầu, được gọi là đầu nóng hay đầu đo, trong khi đầu kia để lấy tín hiệu điện trở, được gọi là đầu lạnh hay đầu tham chiếu Cấu hình này cho phép cảm biến nhiệt đo sự biến thiên điện trở giữa hai đầu, từ đó xác định nhiệt độ và mang lại độ chính xác cho hệ thống.
Nguyên lý hoạt động của RTD là chuyển đổi nhiệt độ cần đo thành tín hiệu điện trở.
Khi nhiệt độ tại đầu đo của nhiệt điện trở thay đổi, điện trở ở đầu kia của cảm biến sẽ biến đổi theo và đây chính là cơ sở để đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở Nguyên lý đo dựa trên mối liên hệ giữa nhiệt độ và điện trở: khi nhiệt độ tăng lên, điện trở của cảm biến thay đổi theo một cách đặc thù, từ đó hệ thống ghi nhận tín hiệu và chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ Hiểu rõ nguyên lý này giúp tối ưu hóa độ nhạy và độ chính xác của nhiệt điện trở trong các ứng dụng công nghiệp và thí nghiệm.
Để đo nhiệt độ, RTD hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi điện trở theo nhiệt độ: khi nhiệt độ cần đo tăng hoặc giảm, điện trở của RTD sẽ thay đổi theo hướng tương ứng và giá trị đo được có thể quy đổi thành nhiệt độ RTD mang lại độ chính xác và ổn định cao, đặc biệt trong dải nhiệt độ rộng và ổn định lâu dài, nhưng chi phí cao, kích thước tương đối lớn và nhạy cảm với điều kiện môi trường được xem là nhược điểm của công nghệ này.
Cảm biến nhiệt độ RTD
- Đo được nhiệt độ trên phạm vi rộng với độ chính xác cao.
- Được thiết kế đa dạng với nhiều thành phần có độ bền cao, nhiều chiều dài.
- Khả năng dẫn điện tốt, nhất là loại Platinum.
- Có 2 sự lựa chọn là loại RTD cây và loại RTD dây giúp người dùng có đa dạng sự lựa chọn.
- Độ ổn định cao theo năm tháng, độ trôi sai số thấp, chỉ khoảng 0.1% / năm.
RTD có nhược điểm duy nhất là không thể đo được nhiệt độ trên 850°C trong các ứng dụng đo nhiệt độ cao Dải nhiệt của RTD, kể cả loại Pt100, chỉ dao động từ -200°C đến tối đa 850°C, nên nhiệt độ vượt ngưỡng 850°C không thể đo được bằng RTD.
- Phản ứng nhiệt chậm hơn cặp nhiệt điện thermocouple. Ứng dụng của RTD
Thiết bị được dùng để đo và kiểm tra nhiệt độ ở các khu vực có nhiệt độ cao trong nhà máy, nhằm đảm bảo quy trình vận hành máy móc và thiết bị an toàn, ổn định hơn Việc quản lý và theo dõi nhiệt độ hiệu quả giúp giảm thiểu rủi ro quá nhiệt, tăng độ tin cậy của hệ thống, từ đó mang lại hiệu quả cao cho hoạt động sản xuất kinh doanh.
Để đạt hiệu quả đo nhiệt độ tối ưu, người dùng nên dựa vào nhiệt độ khu vực cần đo và chọn loại RTD phù hợp với mức giá và công suất hoạt động Sự cân bằng giữa chi phí và hiệu suất của RTD sẽ giúp tối đa hoá giá trị sản phẩm, đồng thời đảm bảo độ chính xác và ổn định trong quá trình đo Khi xác định lựa chọn, cần xem xét phạm vi nhiệt độ, môi trường vận hành và yêu cầu về hiệu suất để tối ưu hóa giải pháp cảm biến nhiệt.
Cấu tạo cảm biến RTD
Cảm biến nhiệt độ RTD được phân thành 3 loại dựa trên số dây dẫn: RTD 2 dây, RTD 3 dây và RTD 4 dây Độ chính xác của cảm biến RTD tăng lên khi số dây dẫn nhiều hơn vì nhiễu điện trở trên đường dây được giảm đi, giúp đo nhiệt độ ổn định và chính xác hơn.
Ví dụ như cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây sẽ bù một phần ảnh hưởng của điện trở đường dây, còn cảm biến Pt100 4 dây sẽ bù triệt để ảnh hưởng này, nhờ đó kết quả đo có độ chính xác cao nhất Để chọn được RTD chuẩn, cần cân nhắc các yếu tố như loại RTD, yêu cầu về độ chính xác và điều kiện làm việc; Pt100 4 dây được ưu tiên khi cần độ chính xác cao và giảm sai lệch do điện trở đường dây Đây cũng được xem là dòng RTD chịu được nhiệt độ cao nhất đồng thời mang lại kết quả đo chính xác nhất.
Mức độ sai số của RTD phụ thuộc vào Class của RTD chứ không phải vào thang đo nhiệt Ví dụ với Pt100, Class B có sai số 0.3°C, Class A có sai số 0.15% và Class A+ có sai số 0.15%.
- Trong 2 loại RTD thì loại củ hành có thang đo nhiệt độ lớn hơn loại dây.
- Trước khi chọn RTD cần xác định ứng dụng cần dùng cảm biến RTD để đo là
- gì.Đánh giá được nhu cầu của hệ thống có cần độ chính xác cao hay không?
- Đánh giá môi trường cần đo có tính ăn mòn hay không.
- Vị trí lắp đặt có thuận tiện không để chọn loại có ren hoặc không có ren cho phù hợp.
- Dải đo nhiệt độ của môi trường dao động trong khoảng nào.
- Xác định mức chi phí đầu tư cho thiết bị có thể bỏ ra là bao nhiêu.
Đấu nối và cài đặt các thiết bị phần cứng
Cài đặt bộ điều khiển nhiệt TK4S-B4RN
Comm.parity bit[prty] =non
Khởi tạo chương trình PLC S7-1200 CPU 1211 DC/DC/DC
Thiết lập cầu hình phần cứng: đồng hồ đã cài đặt
Thiết lập cấu hình đại chỉ ip cho plc
Thiết lập cho phép truyền thông với màn hình HMI Delta
Thiết lập bit system và clock memory để sử dụng nếu cần:
Khối lệnh đọc và ghi qua cổng truyển thông Modbus MB_MASTER
EN : cho phép khối thực hiện
REQ: Cấp điều kiện để thưc hiện lệnh.
MB_ADDR: Khai báo địa chỉ của thiết bị kết nối.
MODE: Khai báo chế độ =0 để đọc và =1 để ghi.
DATA_ADDR : Địa chỉ bắt đầu đọc hoặc ghi giá trị trong slave
DATA_LEN : Độ dài dữ liệu số lượng địa cỉ kết nối
DATA_PTR: Vùng nhớ sẽ lưu giá trị hoặc vùng chứa giá trị sẽ truyền đi
DONE: Báo kết quả của lệnh sau mỗi lần thực hiện.
ERROR: Báo lỗi kết nối sau mỗi lần thực hiện thất bại
STATUS: Hiển thị mã code trạng thái của lệnh
Data PV : hiển thị giá trị nhiệt độ thực tế.
Data SV : hiển thị giá trị nhiệt độ cài đặt khi đọc ngược về.
Set SV : chứa giá trị cài đặt nhiệt độ sẽ ghi xuống.
Master read process value PV from TK4S(t20)
Master write set value to TK4S(t22)