Cảm Biến Áp Suất 4-20mA: Cách Đấu Nối PLC/BMS

Cảm biến áp suất 4-20mA là gì?

Cảm biến áp suất 4-20mA là thiết bị đo áp suất và chuyển đổi giá trị đo thành tín hiệu dòng điện tiêu chuẩn từ 4mA đến 20mA. Tín hiệu này có thể được truyền về PLC, DDC, BMS hoặc các bộ điều khiển để giám sát và điều khiển hệ thống.

Trong các hệ thống cấp nước, bơm tăng áp, HVAC, chiller và tự động hóa công nghiệp, tín hiệu 4-20mA được sử dụng phổ biến vì có khả năng truyền tín hiệu ổn định và phù hợp với nhiều thiết bị điều khiển công nghiệp.

Khác với việc chỉ hiển thị áp suất tại vị trí lắp đặt, pressure transmitter 4-20mA cho phép đưa dữ liệu áp suất về một hệ thống điều khiển tập trung.

Tín hiệu 4-20mA hoạt động như thế nào?

Nguyên tắc của tín hiệu 4-20mA khá đơn giản: giá trị dòng điện thay đổi tương ứng với giá trị áp suất trong dải đo của cảm biến.

Ví dụ, với một cảm biến có dải đo 0-100 psi:

Công thức tổng quát để quy đổi dòng điện sang giá trị áp suất có thể biểu diễn như sau:

P = P_min + [(I – 4) / 16] × (P_max – P_min)

Trong đó:

• P: áp suất cần tính.
• P_min: giá trị thấp nhất của dải đo.
• P_max: giá trị cao nhất của dải đo.
• I: dòng điện thực tế của cảm biến, tính bằng mA.

Vì sao cảm biến áp suất 4-20mA được sử dụng phổ biến?

Tín hiệu 4-20mA có nhiều ưu điểm khi sử dụng trong hệ thống tự động hóa và điều khiển.

1. Truyền tín hiệu ổn định

Tín hiệu dòng điện ít bị ảnh hưởng bởi sụt áp trên đường dây hơn so với một số dạng tín hiệu điện áp. Điều này đặc biệt hữu ích khi cảm biến được lắp đặt cách xa tủ điều khiển.

2. Dễ kết nối với PLC và BMS

Nhiều PLC, DDC và hệ thống BMS được trang bị ngõ vào analog 4-20mA, giúp việc thu thập dữ liệu từ cảm biến trở nên thuận tiện.

3. Có thể phát hiện tình trạng bất thường

Trong hệ thống 4-20mA, giá trị 4mA thường đại diện cho điểm thấp nhất của dải đo thay vì 0mA. Vì vậy, dòng điện bằng 0mA có thể là dấu hiệu cần kiểm tra nguồn cấp, dây dẫn hoặc cảm biến, tùy thiết kế hệ thống.

4. Phù hợp với hệ thống điều khiển tập trung

Dữ liệu áp suất có thể được đưa về tủ điều khiển để hiển thị trên HMI hoặc BMS, đồng thời được sử dụng làm tín hiệu phản hồi cho các thuật toán điều khiển.

Cách đấu nối cảm biến áp suất 4-20mA với PLC

Trước khi đấu nối, cần xác định chính xác loại cảm biến, điện áp nguồn, sơ đồ chân và loại ngõ vào analog của PLC. Không nên chỉ dựa vào màu dây vì cách bố trí chân có thể khác nhau giữa các nhà sản xuất và từng model.

Với cảm biến dạng 2 dây 4-20mA, nguyên lý đấu nối cơ bản có thể hình dung như sau:

Đây chỉ là sơ đồ nguyên lý. Sơ đồ đấu dây thực tế phải được kiểm tra theo datasheet của đúng model cảm biến và module analog PLC đang sử dụng.

Cảm biến áp suất 4-20mA kết nối với BMS như thế nào?

Trong hệ thống quản lý tòa nhà, tín hiệu từ cảm biến áp suất có thể được đưa về BMS thông qua module input tương ứng.

Quy trình thường gồm:

1. Cảm biến đo áp suất thực tế trên đường ống.
2. Cảm biến chuyển đổi giá trị áp suất thành tín hiệu 4-20mA.
3. Tín hiệu được truyền về ngõ vào analog của bộ điều khiển.
4. Bộ điều khiển quy đổi tín hiệu thành giá trị áp suất.
5. Giá trị được hiển thị và giám sát trên giao diện BMS.

Tùy kiến trúc hệ thống, dữ liệu này có thể được sử dụng để theo dõi áp suất, cảnh báo hoặc phối hợp với các thiết bị điều khiển khác.

Ứng dụng cảm biến áp suất 4-20mA trong hệ thống nước

Giám sát áp suất bơm tăng áp

Cảm biến có thể được lắp trên đường ống để theo dõi áp suất đầu ra của hệ thống bơm. Dữ liệu 4-20mA được đưa về bộ điều khiển để phục vụ việc giám sát và điều khiển.

Đo áp suất trong hệ thống chiller

Trong hệ thống HVAC, pressure transmitter có thể được sử dụng tại các vị trí cần theo dõi áp suất nước hoặc các môi chất tương thích với vật liệu của cảm biến.

Giám sát hệ thống cấp nước

Đối với các tòa nhà và công trình có hệ thống cấp nước tự động, tín hiệu 4-20mA giúp đưa dữ liệu áp suất về hệ thống quản lý để theo dõi tập trung.

Dwyer Series 626 có sử dụng tín hiệu 4-20mA không?

Dwyer Series 626 là dòng industrial pressure transmitter được thiết kế cho các ứng dụng đo áp suất của khí và chất lỏng tương thích. Dòng sản phẩm có nhiều cấu hình khác nhau về dải đo, kết nối và tín hiệu đầu ra.

Series 626 có phiên bản sử dụng ngõ ra 4-20mA, phù hợp với các hệ thống điều khiển cần truyền tín hiệu áp suất về PLC, DDC hoặc BMS.

Series 626 có độ chính xác lên đến ±0.25% FS tùy cấu hình, sử dụng vật liệu tiếp xúc môi chất bằng thép không gỉ 316L và vỏ bảo vệ NEMA 4X/IP66.

Nếu bạn đang tìm một cảm biến áp suất nước Dwyer 626 để kết nối với hệ thống điều khiển, cần xác định trước dải đo và cấu hình tín hiệu phù hợp với PLC hoặc BMS.

Cách chọn cảm biến áp suất 4-20mA cho PLC/BMS

Để lựa chọn đúng thiết bị, nên kiểm tra lần lượt các thông số sau:

1. Dải đo

Dải đo phải phù hợp với áp suất thực tế của hệ thống. Một số lựa chọn phổ biến trong ứng dụng nước có thể bao gồm 15, 30, 50, 100, 150 hoặc 200 psi tùy hệ thống.

2. Nguồn cấp

Kiểm tra yêu cầu nguồn của cảm biến và đảm bảo nguồn cấp thực tế nằm trong phạm vi cho phép của model.

3. Tín hiệu đầu ra

Nếu PLC hoặc BMS sử dụng ngõ vào analog 4-20mA, cần lựa chọn đúng phiên bản cảm biến có ngõ ra tương ứng.

4. Độ chính xác

Đối với hệ thống yêu cầu giám sát áp suất chính xác, nên ưu tiên cảm biến có thông số accuracy phù hợp với yêu cầu của ứng dụng.

5. Kết nối cơ khí

Kiểm tra loại ren và kích thước kết nối trước khi lắp đặt để đảm bảo cảm biến tương thích với đường ống hoặc phụ kiện.

Đối với các ứng dụng đo áp suất nước, bơm và HVAC, Series 626 & 628 Dwyer có nhiều tùy chọn cấu hình để lựa chọn theo yêu cầu của hệ thống.