Chuẩn bị trước khi kết nối cảm biến đo mức với PLC

Trước khi đấu nối, cần kiểm tra tài liệu kỹ thuật của cả cảm biến đo mức và PLC để đảm bảo các thiết bị tương thích.

Xác định loại cảm biến và nguồn cấp

Kiểm tra cảm biến đo mức sử dụng nguồn 24VDC hay nguồn khác, đầu ra 4–20mA chủ động hay thụ động, và sơ đồ chân đấu dây của model cụ thể.

Với cảm biến hai dây 4–20mA, nguồn cấp và dòng tín hiệu thường nằm trên cùng một vòng dòng. Với cảm biến ba hoặc bốn dây, nguồn cấp có thể tách riêng khỏi chân tín hiệu. Không nên đấu dây chỉ dựa trên màu dây khi chưa đối chiếu sơ đồ của nhà sản xuất.

Kiểm tra module analog input của PLC

PLC phải có ngõ vào analog hỗ trợ tín hiệu dòng 4–20mA. Nếu CPU không tích hợp sẵn ngõ vào này, có thể cần sử dụng module analog mở rộng tương thích.

Cần xác định module nhận tín hiệu dòng chủ động hay thụ động, cách đấu dây theo từng kênh, điện trở tải yêu cầu và cách thiết lập dải đo. Nếu module chỉ hỗ trợ điện áp, không được đấu trực tiếp tín hiệu dòng khi chưa có phương án chuyển đổi phù hợp.

Chuẩn bị vật tư và dụng cụ

Các vật tư thường cần có gồm nguồn cấp phù hợp, dây tín hiệu, thiết bị bảo vệ theo thiết kế, dụng cụ đấu nối và đồng hồ đo điện phù hợp. Trong môi trường có nhiễu điện từ, nên cân nhắc cáp tín hiệu chống nhiễu, cách đi dây hợp lý và phương án nối đất theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Cách kết nối cảm biến đo mức 4–20mA với PLC

Quy trình đấu nối cụ thể phụ thuộc vào model cảm biến và module analog input. Dưới đây là nguyên tắc tham khảo cho hệ thống sử dụng cảm biến hai dây 4–20mA với nguồn 24VDC và ngõ vào dòng phù hợp.

>>> Xem thêm: Những lỗi thường gặp khi sử dụng cảm biến đo mức và cách khắc phục

 

Bước 1: Ngắt nguồn và kiểm tra sơ đồ đấu dây

Trước khi đấu nối, ngắt nguồn theo quy trình an toàn của hệ thống. Xác định các chân dương, âm của cảm biến, chân nguồn và chân ngõ vào dòng của PLC theo tài liệu kỹ thuật.

Không tự ý nối chân tín hiệu vào chân điện áp hoặc chân cấp nguồn của module nếu chưa xác định đúng chức năng.

Bước 2: Đấu vòng dòng 4–20mA

Với cấu hình hai dây điển hình, vòng dòng thường được đấu theo nguyên tắc:

Nguồn dương → cực dương cảm biến → cực âm cảm biến → ngõ vào dòng PLC → đường hồi về nguồn âm.

Đây là sơ đồ nguyên lý khái quát, không thay thế sơ đồ chân thực tế. Một số module có chân hồi dòng riêng, yêu cầu đấu nối khác hoặc cần cấu hình kiểu ngõ vào cụ thể. Vì vậy, phải tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất để tránh đấu sai hoặc làm hỏng thiết bị.

Bước 3: Cấu hình kênh analog input

Sau khi hoàn tất đấu nối, cấp nguồn và thiết lập kênh analog input của PLC ở chế độ nhận dòng 4–20mA. Kiểm tra xem module có yêu cầu chọn dải tín hiệu bằng phần mềm, công tắc phần cứng hay thông số cấu hình hay không.

Nếu cấu hình nhầm sang 0–20mA hoặc 0–10V, giá trị PLC đọc được có thể sai lệch so với tín hiệu thực tế.

Bước 4: Kiểm tra tín hiệu đầu vào

Đọc giá trị raw hoặc giá trị số thô của kênh analog trên phần mềm lập trình PLC. Nếu có điều kiện, sử dụng thiết bị đo dòng phù hợp để kiểm tra vòng dòng theo phương pháp được nhà sản xuất cho phép.

Đối chiếu tín hiệu thực tế với trạng thái đo của cảm biến để xác định hệ thống đã nhận dữ liệu hay chưa. Không tháo dây hoặc mắc đồng hồ vào mạch đang cấp điện nếu chưa nắm rõ phương pháp đo an toàn.

Cách quy đổi tín hiệu 4–20mA thành mức đo trong PLC

Sau khi PLC nhận được tín hiệu dòng, cần quy đổi thành đơn vị đo thực tế như mét, centimet hoặc phần trăm mức bồn.

Công thức quy đổi tuyến tính từ dòng điện sang giá trị mức là:

[
L=L_{\min}+\frac{I-4}{16}(L_{\max}-L_{\min})
]

Trong đó:

• (L): mức đo cần tính.

• (L_{\min}), (L_{\max}): giới hạn dưới và trên của dải đo.

• (I): dòng điện đầu vào, tính bằng mA.

Ví dụ, cảm biến đo mức 0–5m và tín hiệu đầu ra 4–20mA. Khi PLC nhận được dòng điện 12mA:

[
L=0+\frac{12-4}{16}\times5=2,5m
]

Như vậy, mức đo tương ứng là 2,5m.

Trong chương trình PLC, cần chuyển giá trị raw của module thành dòng điện hoặc trực tiếp thành giá trị mức theo dải quy đổi do nhà sản xuất cung cấp. Không nên mặc định mọi PLC đều có cùng dải số raw, vì cách mã hóa tín hiệu phụ thuộc vào dòng PLC và module analog.

Nếu cảm biến được cấu hình dải đo khác 0–5m hoặc có hướng tác động ngược, công thức và giới hạn quy đổi phải được điều chỉnh tương ứng.

Nếu đang tìm hiểu cảm biến đo mức 4–20mA cho hệ thống tự động hóa, bạn có thể liên hệ Thiết bị cảm biến THP qua hotline 0928.613.555 để trao đổi nhu cầu và lựa chọn giải pháp đáp ứng yêu cầu kỹ thuật thực tế.