Phần khó của một hệ tự động hoá không nằm ở máy tính mà ở chỗ tín hiệu hiện trường đi vào máy bằng đường nào. Bài viết bàn lớp đó: ba họ mô-đun vào ra Advantech và chỗ dùng của từng họ, bảng mã theo loại tín hiệu, cách tính một đường nối tiếp cho đúng và cách ghép mô-đun về máy tính.
Phần chia lớp của một hệ tự động hoá và vai trò của máy tính trong đó nằm ở bài tự động hóa sản xuất với thiết bị Advantech. Bài này đi sâu vào một lớp duy nhất: thiết bị lấy tín hiệu.
Máy tính không đọc thẳng được tín hiệu hiện trường
| Tín hiệu tại hiện trường | Thiết bị sinh ra | Thiết bị cần thêm để máy đọc được |
|---|---|---|
| Dòng 4 đến 20 mA | Cảm biến áp suất, cảm biến mức, cảm biến lưu lượng | Mô-đun vào tương tự có kênh nhận dòng |
| Điện áp mV hoặc V | Cặp nhiệt, cảm biến rung, bộ chuyển đổi tín hiệu | Mô-đun vào tương tự có dải điện áp tương ứng |
| Tiếp điểm đóng cắt | Công tắc hành trình, nút nhấn, rơ le của tủ | Mô-đun vào số |
| Xung đếm | Bộ đếm sản phẩm, công tơ có ngõ xung | Mô-đun vào số có chức năng đếm xung |
| Lệnh bật tắt ra hiện trường | Đèn báo, còi báo, van điện, khởi động từ | Mô-đun ra số hoặc mô-đun ra tiếp điểm |
Ngoài việc đổi dạng tín hiệu, mô-đun còn làm một việc quan trọng hơn: cách ly về điện giữa đường dây hiện trường và máy tính. Không có lớp cách ly này, một xung nhiễu trên tuyến dây có thể hỏng cổng máy.
Ba họ mô-đun và chỗ dùng của từng họ
| Họ | Đường truyền | Giao thức nêu trong tài liệu | Dùng khi nào |
|---|---|---|---|
| ADAM dòng 4000 | Đường nối tiếp hai dây | Lệnh dạng ký tự và Modbus nối tiếp | Nhiều mô-đun rải theo tuyến dài, cùng về một máy, chỉ kéo một đôi dây |
| ADAM dòng 6000 | Đường mạng 10 hoặc 100 Mbps | Modbus trên nền mạng, cùng nhóm giao thức mạng thông dụng | Tủ đã có sẵn đường mạng, hoặc nhiều máy cùng cần đọc một mô-đun |
| WISE dòng 4000 | Mạng không dây 2,4 GHz | Modbus trên nền mạng kèm dịch vụ web | Điểm đo lẻ không kéo được dây, cần ghi nhật ký ngay tại mô-đun |
| APAX dòng 5000 | Đường mạng và đường nối tiếp | Theo tài liệu hãng, hỗ trợ mạng hiện trường qua mô-đun cắm thêm | Cần một thiết bị vừa điều khiển tại chỗ vừa chạy phần mềm |
Bảng mã theo loại tín hiệu
| Mã | Số kênh và loại tín hiệu | Cách ly và dải nhiệt công bố | Đường truyền |
|---|---|---|---|
| ADAM-4017+ | 8 kênh vào tương tự kiểu vi sai, độ phân giải 16 bit, nhận mV, V và mA gồm cả dải 4 đến 20 mA | Cách ly 3000 VDC, làm việc âm 10 đến 70 độ C | Nối tiếp, hỗ trợ Modbus nối tiếp |
| ADAM-4050 | 7 ngõ vào số và 8 ngõ ra kiểu cực thu hở | Theo tài liệu hãng, làm việc âm 10 đến 70 độ C | Nối tiếp, lệnh dạng ký tự |
| ADAM-4055 | 8 ngõ vào số mức 10 đến 50 VDC và 8 ngõ ra cực thu hở tới 40 VDC | Cách ly quang 2500 VDC, bảo vệ quá áp tới 70 VDC | Nối tiếp, hỗ trợ Modbus nối tiếp |
| ADAM-6017 | 8 kênh vào tương tự và 2 ngõ ra số, có sẵn trang web cấu hình và hàm tính giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình | Theo tài liệu hãng | Mạng 10 hoặc 100 Mbps |
| ADAM-6060 | 6 ngõ vào số và 6 ngõ ra tiếp điểm, có đếm xung tới 3 kHz, có cơ chế trao đổi trực tiếp giữa hai mô-đun | Cách ly 2000 VDC, làm việc âm 40 đến 70 độ C | Mạng, Modbus trên nền mạng |
| WISE-4012E | 2 kênh vào 0 đến 10 V, 2 ngõ vào số và 2 ngõ ra tiếp điểm, ghi nhật ký tại chỗ có mốc thời gian | Theo tài liệu hãng | Mạng không dây, có chế độ nối trực tiếp không cần bộ phát |
| APAX-5580 | Bộ điều khiển nền vi xử lý Core, 2 cổng mạng gigabit, 4 cổng USB, 1 cổng nối tiếp đa chuẩn | Không quạt, đầu vào nguồn kép và có hỗ trợ bộ lưu điện | Mạng và nối tiếp, thêm mạng hiện trường qua mô-đun cắm |
Trang sản phẩm của bốn mã hay dùng nhất trong bảng: ADAM-4017+, ADAM-6060, WISE-4012E và APAX-5580.
Tính một đường nối tiếp cho đúng
- Đếm số mô-đun trên tuyến và cộng địa chỉ. Mỗi mô-đun cần một địa chỉ riêng, đặt bằng chuyển mạch trên thân hoặc bằng phần mềm tuỳ mã.
- Đo tổng chiều dài dây thực tế, tính cả đoạn đi vòng trong tủ. Tài liệu của các mã nối tiếp trong danh mục nêu khoảng cách truyền tới 1,2 km ở tốc độ thấp.
- Chọn tốc độ truyền. Tuyến càng dài thì tốc độ càng phải giảm; chạy chậm mà không lỗi vẫn hơn chạy nhanh rồi phải đọc lại.
- Gắn điện trở đầu cuối ở hai đầu tuyến, chỉ hai đầu, không gắn ở giữa.
- Kéo dây tín hiệu tách khỏi cáp động lực. Phần đi dây và chống nhiễu chi tiết nằm ở bài mạng máy tính công nghiệp của site.
- Cấp nguồn cho mô-đun bằng nhánh riêng có cầu chì. Các mã ADAM trong bảng ghi dải nguồn 10 đến 30 VDC, dùng chung được bộ nguồn tủ; riêng WISE-4012E cấp nguồn 5 VDC qua cổng micro USB; cách tính công suất bộ nguồn có ở bài cấp nguồn cho IPC công nghiệp.
Ghép mô-đun về máy tính và về phần mềm
| Tình huống | Cách ghép | Thiết bị cần thêm |
|---|---|---|
| Máy có sẵn cổng nối tiếp, mô-đun dùng đường nối tiếp | Đấu thẳng vào cổng của máy | Không cần, chỉ cần dây và điện trở đầu cuối |
| Máy hết cổng nối tiếp hoặc mô-đun ở xa máy | Đưa đường nối tiếp lên mạng rồi máy đọc qua mạng | Bộ chuyển cổng nối tiếp sang mạng |
| Phần mềm chỉ nói giao thức trên nền mạng, mô-đun là loại nối tiếp | Đặt bộ chuyển giao thức giữa hai bên | EKI-1221, hỗ trợ tới 31 thiết bị mỗi cổng nối tiếp |
| Nhiều máy cùng cần đọc một điểm đo | Dùng mô-đun nối mạng, các máy cùng đọc qua mạng | Mô-đun họ ADAM dòng 6000 |
| Điểm đo lẻ, không kéo được dây | Dùng mô-đun không dây, ghi nhật ký tại chỗ phòng khi mất sóng | Mô-đun họ WISE dòng 4000 |
Chọn mô-đun vào ra cho tủ của mình
Trình tự gọn nhất gồm bốn bước: liệt kê từng điểm đo và từng điểm điều khiển kèm loại tín hiệu; nhóm các điểm theo vị trí để biết nên đi một tuyến nối tiếp hay nhiều mô-đun mạng; chọn mã theo bảng loại tín hiệu ở trên; cuối cùng đối chiếu mức cách ly với mức nhiễu tại chỗ. Bảng vật tư trọn cụm cho một tủ thu thập số liệu có ở bài máy tính công nghiệp Advantech đi kèm những thiết bị nào.
Phần kiến thức nền về cách các lớp thiết bị ghép với nhau trong nhà máy có tại trang máy tính công nghiệp Advantech trên IPC247. Khi cần chọn máy tính đứng phía sau lớp mô-đun này, bắt đầu bằng công cụ chọn máy theo yêu cầu lắp đặt.
Câu hỏi thường gặp về mô-đun vào ra Advantech
Vì sao không cắm thẳng cảm biến vào máy tính?
Vì tín hiệu hiện trường là dòng điện, điện áp hoặc tiếp điểm, còn cổng máy tính nhận tín hiệu số ở mức rất thấp. Nối thẳng thì máy không đọc được, và một xung nhiễu trên đường dây có thể hỏng cổng. Mô-đun vào ra làm hai việc: đổi tín hiệu sang dạng máy đọc được và cách ly về điện giữa hiện trường với máy.
Mô-đun nối bằng đường nối tiếp và mô-đun nối bằng mạng, chọn loại nào?
Đường nối tiếp phù hợp khi nhiều mô-đun nằm rải theo một tuyến dài và cùng về một máy, vì chỉ cần một đôi dây. Mô-đun nối mạng phù hợp khi tủ đã có sẵn đường mạng, khi cần nhiều máy cùng đọc một mô-đun, hoặc khi muốn cấu hình bằng trình duyệt. Nhiều hệ dùng cả hai, tuỳ vị trí.
Một đường nối tiếp nối được bao nhiêu thiết bị?
Con số phụ thuộc thiết bị và tốc độ truyền, nên phải đọc theo tài liệu của từng mã. Trong danh mục có bộ chuyển giao thức ghi hỗ trợ tới 31 thiết bị trên mỗi cổng nối tiếp. Ngoài số lượng, còn phải xét tổng chiều dài dây, tốc độ truyền và điện trở đầu cuối ở hai đầu tuyến.
Cách ly về điện của mô-đun quan trọng tới mức nào?
Rất quan trọng ở nơi có động cơ, máy hàn hoặc đường dây chạy song song với cáp động lực. Cách ly ngăn chênh lệch điện thế giữa hai đầu dây truyền ngược về mô-đun và về máy. Các mã trong danh mục ghi mức cách ly khác nhau, từ khoảng hai nghìn tới ba nghìn vôn một chiều, đọc theo đúng mã trước khi chọn.
Khi nào cần bộ điều khiển lập trình thay vì chỉ dùng mô-đun vào ra?
Khi vòng điều khiển phải chạy đúng nhịp ngay cả lúc mất kết nối với máy tính giám sát, hoặc khi cần một thiết bị vừa điều khiển vừa chạy phần mềm. Mô-đun vào ra chỉ đọc và xuất tín hiệu; phần quyết định nằm ở nơi khác. Bộ điều khiển giữ luôn phần quyết định tại chỗ.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
