Tìm hiểu về các thông số trên cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng hiển thị ULM-70

Cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng ULM-70 chuyên dùng để đo mức liên tục các chất lỏng, dung dịch nước, nước thải, vật liệu nghiền, sệt… trong các bình chứa kín hoặc hở, bồn chứa, hồ chứa, kênh hở,…

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng

Cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng dòng ULM®-70 là một thiết bị đo, bao gồm hai bộ phận – cảm biến đo (thân máy có thiết bị điện tử đo) và mô-đun hiển thị.

Cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng sử dụng bộ chuyển đổi điện âm, các cảm biến phát chuỗi xung siêu âm lan ra phía bề mặt.

Bộ chuyển đổi sẽ thu các sóng âm phản xạ và được xử lý trong mô-đun điện tử, lọc ra các tín hiệu gây nhiễu, so sánh tín hiệu thu được với dữ liệu phản xạ sai (ví dụ: từ máy trộn, thang, cốt thép, …) và chọn một sóng phản xạ phù hợp (sóng siêu âm).

Dựa trên khoảng thời gian mà các xung phản hồi được tính toán. Sau đó, giá trị đo được hiển thị trên màn hình.

Giới thiệu về mặt hiển thị

Mặt trước của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng ULM-70 bao gồm màn hình hiển thị dạng LCD và các phím nhấn cơ học.

Trên màn hình LCD này, sẽ hiển thị trực quan các thông tin về đo đạc, cũng như cho phép chúng ta thao tác cài đặt tuỳ chỉnh các thông số trên phần mềm của thiết bị.

Các phím nhấn trên cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng hiển thị ULM-70

Phím OK

• Truy cập chế độ cài đặt
• Xác nhận mục đã chọn trong menu
• Di chuyển con trỏ trong dòng
• Lưu dữ liệu thiết lập

Phím Lên/Xuống

• Di chuyển trong menu
• Thay đổi giá trị

Phím ESC

• Hủy bỏ các thay đổi đã thực hiện
• Thoát ra nhóm ngoài

Tìm hiểu về các thông số trên cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng hiển thị ULM-70

Sau khi cấp nguồn, trên màn hình sẽ hiển thị logo “Dinel” và chữ “Starting” trong khoảng 15 giây. Sau đó, cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng chuyển sang chế độ đo và màn hình hiển thị giá trị đo hiện tại.

Thông số cấu hình cơ bản

Khi khởi động lần đầu tiên của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng, chúng ta cần phải thực hiện vài thiết lập cấu hình cơ bản như: thiết lập phạm vi đo, lựa chọn đơn vị đo… Các cài đặt này nằm trong menu bằng cách nhấn OK  “BASIC SETTINGS”.

Thông số MỨC TỐI THIỂU và MỨC TỐI ĐA

Bạn có thể tự do xác định giá trị cho khoảng cách tối thiểu / tối đa trong mục “LEVEL” cho tín hiệu dòng 4/20 mA. Mục “DISPLAY” hiển thị giá trị thiết lập trên màn hình. Việc lựa chọn đơn vị được thực hiện trong mục “UNITS”.

Khi giá trị bạn đặt nằm ngoài mức tối đa thì màn hình sẽ hiển thị “OUT OF LIMITS”. Ngược lại giá trị nằm dưới mức tối thiểu thì màn hình có cảnh báo “SPAN TOO SMALL”. Lúc này, chúng ta cần điều chỉnh giá trị đặt Min/ Max cho phù hợp.

Ngoài ra, dấu thập phân trong mục “LEVEL” chúng ta có thể tuỳ chỉnh tự do, tuỳ theo nhu cầu hiển thị giá trị mà các bạn mong muốn.

Thông số thay đổi ĐƠN VỊ

Cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng dòng ULM-70 có thể xử lý và chuyển đổi đa dạng các giá trị vật lý khác nhau. Chúng ta sẽ chuyển đổi đơn vị cài đặt trong mục “UNITS”

Thông số cài đặt giá trị DAMPING

Thông số đặt thời gian đáp ứng của các phép đo. Chức năng này rất hữu ích để triệt tiêu dao động theo mức, sóng âm và thay đổi đột ngột của mức chất lỏng đo.

Thời gian đáp ứng sẽ phụ thuộc vào hàm số mũ. Độ sốc với độ trễ xác định và tính bằng giây khi hàm mũ đạt 2/3 giá trị tối đa của nó.

Thông số cài đặt ĐỘ NHẠY

Có 3 mức độ cho chúng ta tuỳ chọn cài đặt độ nhạy cho cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng dòng ULM-70

• “LOW” – Độ nhạy thấp trong trường hợp có tác động từ các nguồn gây nhiễu ở xung quanh ảnh hưởng đến phép đo.
• “MEDIUM” – Độ nhạy trung bình (phù hợp với hầu hết các ứng dụng).
• “HIGH” – Độ nhạy tăng cường cho một vài trường hợp sóng siêu âm phát đi bị hấp thụ một phần

Thông số TEACHING

Chế độ này giúp cho cảm biến học và loại trừ các phản xạ sai do sự phản xạ của tín hiệu siêu âm từ các hoàn cảnh như độ nhám trên thành bể, các vùng nhấp nhô khác nhau, có máy trộn hoặc các chướng ngại vật khác…. Khi khởi động chế độ này cảm biến sẽ phát hiện các phản xạ sai và lưu chúng vào bộ nhớ.

Sau đó, những phản xạ sai sẽ không ảnh hưởng đến phép đo tiếp theo (chúng bị che đi).

Lưu ý: Trước khi bắt đầu chạy thông số này, tốt nhất chúng ta cần phải đổ chất lỏng vào bể càng nhiều càng tốt (tốt nhất là đổ đầy).

Các thông số cài đặt SERVICES SETTINGS

Trong phần cấu hình này, chúng ta có thể đặt các tham số như:  về độ nhạy, ánh xạ phản xạ sai, bù chênh lệch nhiệt độ, lỗi giao tiếp HART®.

Trong mục này, các bạn cũng có thể đặt cảm biến về trạng thái ban đầu hoặc đặt lại cảm biến.

Các cài đặt này nằm trong menu trong mục “SERVICE”.

Thông số MEDIUM TEMPERATURE

Cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng ULM-70 được trang bị bù nhiệt độ tự động.

Ví dụ, nếu trong bể có chênh lệch 10°C giữa nhiệt độ của vật liệu đo (trung bình) và nhiệt độ tại vị trí lắp của cảm biến thì độ chính xác của phép đo sẽ bị giảm khoảng 1% trong phạm vi thiết lập. Nếu chức năng này được kích hoạt, chênh lệch nhiệt độ này có thể được bù.

Nếu trong bể (kênh hở) là một sự khác biệt lớn giữa nhiệt độ của môi trường đo (chất lỏng) và nhiệt độ tại nơi lắp đặt cảm biến, nên cải thiện độ chính xác của phép đo theo vùng sự cân bằng nhiệt độ.

Nếu không, thì chúng ta không nên thiết lập chế độ này.

Sau khi bắt đầu chế độ bù nhiệt độ vùng, cần thiết lập nhiệt độ bề mặt của môi trường đo. Cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng sau đó sẽ tính giá trị trung bình từ nhiệt độ trung bình và nhiệt độ tại nơi lắp đặt của cảm biến siêu âm. Với giá trị nhiệt độ này, sẽ ảnh hưởng trong việc tính toán vận tốc truyền sóng âm và xác định vị trí mức.

Chế độ FAILURE

Chế độ này mục đích để xác định dòng điện đầu ra của cảm biến siêu âm ULM-70 khi mức trung bình đo được nằm trong vùng chết (“DEAD ZONE”) hoặc nằm ngoài phạm vi đo trong trường hợp mất phản xạ sóng âm (“NO ECHO”).

Thông số cài đặt giao thức HART

Chế độ HART® (điểm tới điểm, đa hướng) và cài đặt địa chỉ chế độ đa hướng. Có thể kết nối tối đa 15 thiết bị với một cáp hai dây ở chế độ đa hướng.

Thông số cài đặt giao thức MODBUS

Mục này dành cho các cài đặt cấp địa chỉ Modbus, tốc độ baud và cài đặt chẵn lẻ cho cảm biến siêu âm.

Thông số cài đặt FACTORY DEFAULT

Để đặt lại các giá trị ban đầu của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng do nhà sản xuất đặt

Thông số RESET lại cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng

Cho phép khởi động lại cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng ULM-70.

Những chức năng bổ sung

Các chức năng bổ sung bao gồm các chế độ để hiển thị nhiệt độ trong bể hoặc để tìm ra dòng chảy thực tế trong vòng lặp. Bên cạnh đó, để khóa sửa đổi bằng mật khẩu và thông tin về phiên bản phần mềm. Tất cả các chức năng có thể truy cập từ menu chính.

Chức năng CHẨN ĐOÁN

Cho phép chúng ta truy xuất thông tin về nhiệt độ thực tế bên trong bể chứa (hoặc về nhiệt độ bù) “TEMPERATURE” và dòng điện chạy qua vòng “CURRENT”. Nếu thông số bù nhiệt độ (“MEDIUM TEMPERATURE”) được kích hoạt, thì nhiệt độ đã hiệu chỉnh được hiển thị.

Chức năng Clone setting- sao chép thông số

Chế độ này dành cho việc sao chép cấu hình giữa các cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng ULM-70 và module hiển thị DM-70 qua lại với nhau. Mô-đun hiển thị sau đó có thể được gỡ bỏ khỏi thân máy đo mức và đưa vào máy đo mức khác và thực hiện chuyển giao cài đặt (nhân bản).

Chế độ “CLONE SETTING” có thể sao chép, chuyển tất cả dữ liệu, ngoại trừ thông số cài đặt trong mục “TEACHING” và HART®

Lưu ý:

• Chế độ này chỉ tương thích với các model tương đương với nhau như: ULM-70-10 sang ULM-70-10, ULM-70-02 sang ULM-70-02,… và với cùng phiên bản phần mềm từ 2.0 trở lên.
• Dữ liệu phải được lưu trữ trong module DM-70, thì quá trình sao chép chia sẻ mới được thực hiện. Nếu chưa, cần lặp lại bước sao chép này trong “CLONE SETTINGS”

Chức năng đặt MẬT KHẨU- bảo mật thông số cài đặt trên cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng

Đây là mục liên quan đến bảo mật, tính năng này cho phép chúng ta có thể khóa dữ liệu của cảm biến siêu âm ULM-70, tránh những tình huống chỉnh sửa thông số trái phép.

Sau khi kích hoạt mật khẩu, dữ liệu có thể được đọc, nhưng không thể chỉnh sửa. Nếu bạn cố chỉnh sửa cài đặt (không có mật khẩu thật), màn hình sẽ hiển thị ” NO PASSWORD “.

Về mặt cấu trúc, thì mật khẩu có thể là bất kỳ tổ hợp số gồm 5 chữ số. Dãy số mặc định 00000 được dành riêng để vô hiệu hóa mật khẩu khi khẩn cấp.

Lưu ý:

• Mật khẩu sẽ tự động khoá sau 5 phút sau khi được kích hoạt (nếu không còn thao tác thay đổi). Và chuyển sang màn hình chế độ đo. Biểu thị của khoá bằng ký hiệu “L” trên màn hình.
• Trường hợp mật khẩu bị mất, cách tốt nhất là liên hệ với nhà cung cấp để được hỗ trợ.

Chức năng lựa chọn- thay đổi Ngôn ngữ hiển thị

Mục này cho phép chúng ta tuỳ chọn ngôn ngữ muốn hiển thị sau khi đặt theo nhu cầu sử dụng.

Chúng ta có thể chuyển đổi qua lại giữa 3 ngôn ngữ là”

• Tiếng Anh
• Tiếng Nga
• Tiếng CH Séc

Chức năng xem Thông tin của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng ULM-70

Cung cấp cho chúng ta các thông tin như:

• Model của cảm biến: loại, số SN, phiên bản phần mềm
• Module hiển thị: loại, số SN, phiên bản phần mềm

Các giao thức giao tiếp trên cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng ULM-70 có hiển thị

Giao thức HART®

Giao diện truyền thông phổ biến thường được tích hợp để giữ liên lạc dữ liệu của các thiết bị ngoại vi với cảm biến siêu âm đo mức.

Dữ liệu được truyền trên cùng một đường dây với tín hiệu vòng lặp 4 ÷ 20mA mà không ảnh hưởng đến giao tiếp analog.

Cần phải có sẵn thiết bị truyền thông giao thức HART, để cài đặt và thu thập dữ liệu đo từ cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng ULM-70. Qua đó, mới có thể giao tiếp trực tiếp với cảm biến, hoặc sử dụng giao thức này để làm trung gian liên lạc với các thiết bị ngoại vi.

Ghi chú:

Thông số kỹ thuật của HART

Phiên bản của Giao thức HART là phiên bản 5.

Các lệnh phổ quát: 0, 1, 2, 3, 6, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 và

Các lệnh thực hành chung: 34, 35, 40, 42, 44, 49.

Giao thức MODBUS

Dữ liệu giao tiếp qua cáp RS-485 tiêu chuẩn với giao thức Modbus RTU.

Một danh sách các biến có liên quan được cung cấp trong một phụ lục riêng.

Để thiết lập và thu thập dữ liệu đo từ cảm biến, chúng ta có thể sử dụng ứng dụng phần mềm “Basic SCADA level”, có sẵn miễn phí tại trang web www.dinel.cz.

Thao tác kết nối cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng với thiết bị ngoại vi có thể được thực hiện bằng bộ chuyển đổi URC-485.

Một số bản vẽ tham khảo về sơ đồ đấu dây của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng ULM-70

Sơ đồ đấu dây của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng với đầu ra tín hiệu dòng và bộ PDU

Kết nối PDU-420-W chỉ tương thích cho phiên bản phần mềm 6.00 hoặc cao hơn. Những phiên bản cũ hơn (tối đa phiên bản 5.99), đầu ra +U của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng được kết nối với đầu terminal 7 và đầu ra 0V đấu vào chân terminal 10.

Sơ đồ đấu dây của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng phiên bản chống nổ với đầu ra tín hiệu dòng và bộ PDU

Kết nối PDU-420-W chỉ tương thích cho phiên bản phần mềm 6.00 hoặc cao hơn. Những phiên bản cũ hơn (tối đa phiên bản 5.99), chân 9 của IRU được nối với chân 10 của PDU và chân 10 của IRU kết nối với chân 11 của PDU.

Sơ đồ đấu dây của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng với đầu ra tín hiệu dòng và bộ MGU

Với sơ đồ này, chân +U của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng sẽ nối với chân terminal 4 trên bộ MGU. Và chân 0V của cảm biến sẽ nối vào chân terminal 101 (A1) của bộ MGU.

Sơ đồ đấu dây của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng với chuẩn MODBUS/RS485 và bộ MGU

• Chân 0V nối vào chân terminal 3. Chân GND của bộ MGU-800
• Chân +U nối vào chân terminal 4. Chân +24vdc trên bộ MGU-800
• Chân A nối vào chân 8 của MGU-800 (chân A+ của mạch RS-485)
• Chân B nối với chân 7 trên bộ MGU-800 (chân B- của mạch RS-485)
• Vỏ bọc nhiễu chúng ta nối vào chân 6 trên terminal của MGU-800 (tương ứng chân GND-I)

Sơ đồ đấu dây của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng với chuẩn MODBUS/RS485 và bộ PDU

Với sơ đồ này, chúng ta có cách đấu dây như sau:

• Chân +U nối vào chân terminal 18. Chân + của bộ PDU
• Chân 0V nối vào chân 19. Chân – trên bộ PDU
• Chân A nối vào chân 13 của PDU (chân A của mạch RS-485)
• Chân B nối với chân 14 trên bộ PDU (chân B của mạch RS-485)
• Vỏ bọc nhiễu chúng ta nối vào chân 12 trên terminal của PDU (tương ứng chân S của mạch RS-485 – Master)

Ưu nhược điểm của cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng giữa model ULM-70 với model ULM-53

Ưu điểm

• Có màn hình hiển thị và phím bấm điều chỉnh trực tiếp trên thiết bị.
• Có nhiều tính năng hơn: clone dữ liệu, đặt password, giao tiếp truyền thông, bù nhiệt…
• Phù hợp với những hệ thống lớn, đòi hỏi tính năng cao
• Thiết kế đẹp, màn hình hiển thị trực quan
• Phím nhấn phản hồi tốt, nhạy.

Nhược điểm

• Giá thành cao hơn cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng ULM-53
• Kích thước lớn hơn
• Tốn diện tích nhiều, gây khó khăn trong quá trình chọn lựa vị trí lắp đặt trên các bồn, bể chứa..