Tín hiệu mức đưa vào PLC và DCS: quy đổi thang đo và cấu hình

Tín hiệu mức đưa vào PLC và DCS: quy đổi thang đo và cấu hình

Bộ truyền mức đo đúng tại hiện trường nhưng HMI vẫn hiển thị giá trị sai. Trong hầu hết các trường hợp, lỗi nằm ở sự không khớp giữa thang tín hiệu bộ truyền gửi đi và thang mà hệ thống điều khiển được cấu hình để tiếp nhận. Quy đổi thang đo là bước chuyển từ dòng vòng lặp 4–20 mA sang đơn vị kỹ thuật trên màn hình; chỉ một giả định sai ở bước này cũng làm lệch mọi giá trị phía sau.

Hai đầu của cùng một thang đo

Vòng lặp 4–20 mA chỉ mang một đại lượng: dòng điện. Ý nghĩa của dòng điện được xác định tại hai nơi phải thống nhất với nhau: bộ truyền và bộ điều khiển.

Bộ truyền được cấu hình một dải đo, chẳng hạn từ 0 đến 5 mét, trong đó 4 mA = 0 m và 20 mA = 5 m. Bộ điều khiển cũng phải được cấu hình dải đầu vào tương ứng: cùng từ 0 đến 5 m, cùng đơn vị và cùng các điểm 4 và 20 mA.

Với phép quy đổi tuyến tính, EU = LRV + (I − 4 mA)/16 mA × (URV − LRV). Khi bộ truyền được gán dải 0–5 m, 12 mA tương ứng với 2,5 m. Bộ điều khiển bị đặt sai thang 0–10 m sẽ hiển thị 5 m. Sai lệch khoảng đo gây sai số tỷ lệ, còn sai lệch điểm không còn tạo thêm độ lệch cộng.

Bốn lỗi quy đổi thang đo thường gặp

Sai điểm không hoặc khoảng đo ở một đầu. Các giá trị đầu mút khác nhau gây sai số hệ số khuếch đại, độ lệch cộng hoặc cả hai. Hãy khớp biến được gán, đơn vị và các giá trị đầu mút 4/20 mA, thay vì cho rằng mọi sai lệch đều có một tỷ lệ cố định.

Sai đơn vị. Bộ truyền dùng mét nhưng kênh dùng foot, hoặc dùng phần trăm dựa trên một chiều cao bình khác. Sai số có dạng một hệ số quy đổi cố định.

Diễn giải sai tín hiệu. Nếu kênh 4–20 mA bị xử lý như 0–20 mA, phần dòng 4 mA tại điểm không không được tính đến, làm lệch mọi giá trị; khi đó mức bằng không được đọc thành 20 %.

Để bật chức năng căn bậc hai khi không cần. Đo lưu lượng bằng chênh áp cần lấy căn bậc hai; tín hiệu mức thì không. Áp dụng hàm căn bậc hai cho vòng lặp mức làm méo giá trị đọc, nghiêm trọng nhất ở gần đầu dưới của dải đo.

Tuyến tính hóa cho bình có quan hệ mức–thể tích phi tuyến

Tín hiệu mức tuyến tính theo mức, nhưng thể tích của nhiều loại bình thì không. Bồn trụ nằm ngang hoặc bồn hình cầu có quan hệ mức–thể tích phi tuyến: cùng một độ thay đổi mức sẽ tương ứng với độ thay đổi thể tích khác nhau tùy vị trí trong bồn. Để đọc thể tích thay cho mức, hệ thống điều khiển hoặc bộ truyền áp dụng bảng dung tích bồn hoặc đường cong tuyến tính hóa để ánh xạ từng điểm mức sang thể tích.

Nếu bộ truyền gán đầu ra analog cho thể tích và áp dụng bảng tại đó, vòng dòng điện mang giá trị thể tích và DCS phải quy đổi thang thể tích. Nếu bộ truyền xuất mức và DCS áp dụng bảng, vòng lặp mang giá trị mức. Một số thiết bị lưu nhiều biến số dạng kỹ thuật số, vì vậy cần kiểm tra biến thực sự được gán cho đầu ra analog. Chỉ áp dụng phép chuyển đổi một lần và ghi rõ nguồn của bảng dung tích bồn.

Kiểm tra toàn bộ chuỗi

Cách đáng tin cậy để xác nhận một vòng lặp đã quy đổi thang đo là kiểm tra từ đầu đến cuối:

Đọc dải đã cấu hình của bộ truyền từ menu thiết bị hoặc qua HART.

Đọc dải đã cấu hình của kênh từ giao diện kỹ thuật của DCS.

Xác nhận hai bên khớp nhau về giá trị và đơn vị.

Theo quy trình thử nghiệm và bypass đã được phê duyệt, đưa vào hoặc ra lệnh phát các dòng điện đã biết như 4, 12 và 20 mA, rồi xác minh các giá trị tương ứng trên màn hình, báo động và hệ thống lưu trữ dữ liệu lịch sử. Thử bằng dòng điện đưa vào kiểm tra chuỗi tiếp nhận, không kiểm tra độ chính xác đo mức vật lý của cảm biến. Khi cần, kiểm tra riêng các dòng báo lỗi đã cấu hình và cách xử lý trạng thái chất lượng dữ liệu không hợp lệ.

Kiểm tra hai điểm tại 4 mA và 20 mA phát hiện lỗi điểm không hoặc khoảng đo; kiểm tra giữa thang tại 12 mA phát hiện lỗi căn bậc hai hoặc tuyến tính hóa mà kiểm tra đầu mút có thể bỏ sót.

Câu hỏi của kỹ sư

Câu 1. Nên đặt dải ở bộ truyền hay DCS?

Trước hết hãy xác định biến của đầu ra analog: khoảng cách, mức, thể tích hay đại lượng khác. Khớp thang DCS với biến được gán và các giá trị đầu mút của biến đó. Phân biệt việc thiết lập đo vật lý của cảm biến với bước chuyển đổi sang thể tích bồn sau đó, và tránh áp dụng phép chuyển đổi này hai lần.

Câu 2. Vì sao mức hiển thị 20 % khi bồn rỗng?

Một nguyên nhân có thể là tín hiệu 4–20 mA được diễn giải theo thang 0–20 mA. Trước khi thay đổi cấu hình, hãy kiểm tra dòng điện đo được, biến được gán, điểm không vật lý, dải kênh và mọi giá trị đang bị ép hoặc giữ cố định.

Câu 3. Tín hiệu mức có cần lấy căn bậc hai không?

Không. Lấy căn bậc hai dùng cho đo lưu lượng bằng chênh áp. Vòng lặp mức tuyến tính; hãy tắt chức năng căn bậc hai.

Câu 4. Làm thế nào để tuyến tính hóa bồn nằm ngang?

Dùng bảng dung tích bồn gồm các điểm mức–thể tích được lập từ hình học thực tế của bồn, áp dụng trong bộ truyền hoặc DCS. Đường cong chung sẽ cho kết quả sai đối với bình của bạn.

Hướng dẫn kỹ thuật liên quan

• Tín hiệu đầu ra của bộ truyền mức radar: chọn tín hiệu phù hợp
• Độ chính xác của bộ truyền mức radar: những điều con số trong tài liệu thông số không cho biết

Trao đổi với METRAVON về ứng dụng đo lường của bạn