Ứng dụng của tín hiệu 4 - 20mA trong công nghiệp van

Ứng dụng của tín hiệu Analog trong công nghiệp van

Tín hiệu Analog hay tín hiệu tương tự, tín hiệu liên tục là tên gọi của dòng tín hiệu mà các sóng sẽ tương tự nhau về bản chất, nhưng sẽ khác nhau về cường độ tín hiệu. Tín hiệu Analog biểu thị là một đường liên tục (ví dụ sin, cos hoặc đường cong lên xuống bất kỳ). Biên độ , tần số hoặc pha của tín hiệu thay đổi liên tục theo thời gian hoặc trong một khoảng thời gian liên tục.

Trong công nghiệp tín hiệu Analog 4 – 20mA và tín hiệu 0 – 10v được sử dụng rất phổ biến. Ngoài hai tín hiệu này thì người ta còn sử dụng tín hiệu 0 – 20mA, 0 – 5V, 2 – 10V…

Tín hiệu 4 – 20mA là gì?

Ngành công nghiệp thường cần đo các đại lượng vật lý không dùng điện khác nhau, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất, tốc độ, góc, v.v ... Tất cả chúng cần được chuyển đổi thành tín hiệu điện tương tự trước khi chúng có thể được truyền đến phòng điều khiển hoặc thiết bị hiển thị cách xa hàng trăm mét. Thiết bị này chuyển đổi các đại lượng vật lý thành tín hiệu điện được gọi là máy phát. Được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp là sử dụng dòng điện 4-20mA để truyền tín hiệu tương tự.

4 – 20mA nghĩa là dòng tối thiểu là 4mA và dòng tối đa là 20mA.

Trong công nghiệp việc truyền tín hiệu bằng sóng sẽ gây ra nhiễu, điện trở phân tán của đường truyền sẽ bị sụt áp, việc cung cấp dòng điện cho bộ khuếch đại thiết bị cũng sẽ gặp vấn đề.

Để giải quyết những khó khăn trên thì người ta thường dùng dòng điện để truyền tín hiệu. Vì dòng điện không nhạy với nhiễu.

Vòng lặp hiện tại 4-20mA sử dụng 4mA để biểu thị tín hiệu 0 và 20mA để biểu thị thang đo đầy đủ của tín hiệu, các tín hiệu thấp hơn 4mA và cao hơn 20mA được sử dụng cho các báo động lỗi khác nhau.

Vậy tại sao không dùng tín hiệu 0 – 20mA mà lại dùng tín hiệu 4 – 20mA

Rất đơn giản, nếu 0 là nhỏ nhất, thì lỗi mạch hở sẽ không được phát hiện. Trong quá trình hoạt động bình thường, tín hiệu hiện tại sẽ không thấp hơn 4mA. Khi đường truyền bị hỏng do lỗi, dòng vòng lặp giảm xuống không. 2mA thường được sử dụng làm giá trị cảnh báo ngắt kết nối. Có hai lý do. Một lý do là để tránh nhiễu. Một lý do khác là 4-20mA sử dụng hệ thống hai dây, đó là hai dây là dây tín hiệu và dây nguồn cùng lúc và 4mA là để cung cấp dòng làm việc tĩnh của mạch cho cảm biến.

Làm thế nào để vòng lặp tín hiệu 4 – 20mA hoạt động

Vòng lặp tín hiệu 4 – 20mA hoạt động theo 4 yếu tố cơ bản

Cấp điện 24V

Máy phát điều khiển tín hiệu 4-20mA để thay đổi tỷ lệ với biến quy trình

Chỉ báo chuyển đổi tín hiệu 4-20mA thành biến quy trình tương ứng

Chỉ báo hoặc bộ điều khiển Điện trở đầu vào I / O 250Ω shunt tạo tín hiệu đầu vào 1-5V (định luật Ohm: điện áp = dòng điện trở *, 4-20 mA X 250 ohms = 1-5V).

Các lỗi thường gặp, nguyên nhân và khắc phục sự cố với tín hiệu 4 – 20mA

Các vấn đề về dây dẫn và thiết bị cuối: Thiết bị cuối kém chất lượng, cách điện kém, đường dây dẫn bị hở.

Năng lượng được cung cấp cho vòng lặp bị nhiễu, quá điện áp có thể khiến vòng lặp hoạt động bất thường.

Lỗi hệ thống I/O.

Tắc nghẽn các kênh đo.

Để giải quyết các lỗi sau thì cần xác định lại tín hiệu 4 – 20mA bằng cách đo.

Xác minh nguồn điện

Tìm các vấn đề về dòng

Tìm các vấn đền về I/O

Tìm thiết bị cuối có vấn đề.

Khắc phục sự cố

Đo lại tín hiệu mA

Nếu bộ điều khiển không có hiển thị chỉ báo, có thể là cầu chì của đầu vào I / O bị nổ và mạch mở.

Nếu là sự cố về nguồn điện thì phải đảm bảo nguồn cấp điện phải là 24V, kiểm tra dây dẫn xem có bị đứt, hở không.

Nếu là sự cố nhiễu dây thì để nắm bắt và xác nhận tín hiệu nhiễu, bạn có thể sử dụng đồng hồ vạn năng, máy hiện sóng cầm tay và các thiết bị khác để tìm xem có tín hiệu AC trong hệ thống hay không.

Ứng dụng của tín hiệu 4 – 20mA trong van công nghiệp

Các sản phẩm van bướm điều khiển điện, van bướm điều khiển khí nén, van bi điều khiển điện, van bi điều khiển khí nén, van cầu điều điều khiển điện, van cầu điều khiển khí nén, van cổng điều khiển điện, van cổng điều khiển khí nén được ứng dụng tín hiệu 4 – 20mA hoặc 0 – 10v, 2 – 10v để điều khiển.

Thông thường các hệ thống tín hiệu 4 – 20mA sẽ sử dụng tủ PLC trực tiếp đóng mở hoặc sẽ sử dụng điều khiển đóng mở bằng áp lực, nhiệt độ. Chính vì thế nên các thiết bị như can nhiệt, rơ le áp suất, cảm biến mức nước cũng được sử dụng tín hiệu Analog.

Ngoài các dạng van thì đồng hồ điện từ, đồng hồ điện tử, đồng hồ báo xung cũng sử dụng tín hiệu 4 – 20mA.

Trong công nghiệp van cũng sử dụng tín hiệu 0 – 10v, 2 – 10v nhưng dòng tín hiệu đó không đảm bảo nên giờ ít được sử dụng.

==> Xem thêm bài viết sơ đồ hệ thống van điều khiển bằng nhiệt độ