Bộ cách ly tín hiệu 4–20 mA – chống nhiễu, vòng đất

Tín hiệu 4–⁠20 mA từ cảm biến về PLC tưởng đơn giản, nhưng trong nhà máy có biến tần, động cơ lớn, dây cáp dài và nhiều điểm nối đất khác nhau, tín hiệu dễ bị nhiễu, trôi hoặc làm hỏng cổng vào của PLC. Bộ cách ly tín hiệu (signal isolator) tách điện giữa đầu cảm biến và đầu PLC, giải quyết phần lớn các lỗi này.

Bài này giải thích khi nào cần bộ cách ly, các loại thiết bị giao tiếp tín hiệu và cách chọn, với dòng sản phẩm của Knick (Đức), hãng mà Tăng Minh Phát (TMP) là nhà phân phối ủy quyền.

Khi nào cần bộ cách ly tín hiệu?

Vòng đất (ground loop): cảm biến và PLC nối đất ở hai điểm có điện thế khác nhau, sinh dòng điện chạy trong dây tín hiệu làm sai số.
Nhiễu từ biến tần, động cơ, cáp động lực chạy song song cáp tín hiệu.
Một tín hiệu cần đưa về hai nơi: PLC và bộ ghi, hoặc hai hệ điều khiển khác nhau.
Bảo vệ cổng vào đắt tiền của PLC, DCS khỏi quá áp, sét lan truyền.
Đo điện áp, dòng điện ở điện thế cao, không thể nối trực tiếp vào PLC.

Các loại thiết bị giao tiếp tín hiệu

Thiết bị	Chức năng
Bộ cách ly có nguồn	Cách ly, có thể đổi dải tín hiệu
Bộ cách ly lấy nguồn vòng	Không cần nguồn riêng
Bộ nhân tín hiệu	Một vào, hai ra cách ly
Bộ chuyển đổi nhiệt độ	RTD, cặp nhiệt sang 4–⁠20 mA
Bộ chuyển đổi điện áp cao	Đo điện áp, dòng ở điện thế cao
Bộ hiển thị	Xem giá trị tại tủ

Bộ cách ly lấy nguồn từ vòng 4–⁠20 mA

Loại này lấy năng lượng ngay từ dòng 4–⁠20 mA, không cần dây nguồn 24 V riêng, nên lắp thêm vào tủ có sẵn rất gọn. Cần kiểm tra điện áp nguồn của vòng đủ bù cho sụt áp qua bộ cách ly và tải phía sau.

Bộ chuyển đổi điện áp cao

Trong hệ thống chỉnh lưu cho mạ điện, điện phân, đường sắt điện một chiều hay hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin, cần đo điện áp, dòng điện ở mức hàng trăm đến hàng nghìn volt. Bộ chuyển đổi điện áp cao đo trực tiếp ở phía điện áp cao và xuất tín hiệu chuẩn đã cách ly an toàn về hệ điều khiển. Ví dụ dây chuyền mạ có bộ chỉnh lưu công suất lớn xem dự án dây chuyền mạ thiếc Perstima.

Tiêu chí chọn

Tín hiệu vào và ra: dòng, áp, nhiệt độ, tần số; có cần đổi dải không.
Nguồn cấp: riêng 24 V, nguồn đa dải, hay lấy từ vòng.
Điện áp cách ly và điện áp làm việc giữa các cổng.
Độ chính xác, thời gian đáp ứng cho vòng điều khiển nhanh.
Bề rộng trên thanh DIN khi tủ chật; có cần chứng nhận chống cháy nổ, an toàn chức năng không.

Lưu ý lắp đặt

Đi cáp tín hiệu xa cáp động lực, dùng cáp có màn chắn và nối đất màn chắn một đầu.
Lắp bộ cách ly gần PLC hoặc tại ranh giới giữa hai khu vực nối đất khác nhau.
Ghi nhãn rõ đầu vào, đầu ra để thay thế nhanh.

Thiết bị đo chất lượng nước của Knick xem đo pH, ORP, độ dẫn điện. Bộ hiển thị và chuyển đổi tín hiệu khác xem bộ hiển thị số Red Lion. Danh mục sản phẩm: Knick Việt Nam trên website Tăng Minh Phát.

Liên hệ kỹ sư TMP: