Cách kết nối truyền thông Profinet S7-1200 với Gateway Profinet

Truyền thông Profinet S7-1200

Lời mở đầu

Với xu thế tự động hóa ngày càng phát triển, mạng truyền thông công nghiệp đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc kết nối các thiết bị với nhau tạo ra một hệ thống lớn. Và tùy theo ứng dụng của hệ thống và đặc điểm truyền thông dữ liệu các thiết bị của hãng, ta sẽ lựa chọn các mạng truyền thông sao cho phù hợp. Với những ứng dụng truyền nhận dữ liệu tốc độ cao trong công nghiệp, thì bạn không thể không nhắc đến mạng truyền thông Profinet – được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống PLC của Siemens. Và với kĩ sư lập trình sử dụng PLC Siemens, bạn sẽ rất quan tâm về truyền thông Profinet S7-1200 đúng không nào?

Hệ thống tự động hóa mạng công nghiệp
Hệ thống tự động hóa mạng công nghiệp

Nhưng khi cần giao tiếp các thiết bị ngoại vi khác như cảm biến hay đồng hồ đo từ hiện trường thì các ngoại vi này chủ yếu giao tiếp theo tín hiệu analog hoặc Modbus RTU. Điều này buộc chúng ta phải trang bị thêm các Module của Siemens; dẫn đến chi phí cho một hệ thống sẽ cao hơn rất nhiều.

Hệ thống truyền thông Profinet S7-1200 sử dụng Gateway Profinet

Nếu chúng ta sử dụng một Gateway Profinet như R-KEY-LT-P chuyển đổi từ Modbus RTU sang Profinet, ta có thể giám sát tín hiệu từ các cảm biến ngoài hiện trường và đẩy dữ liệu lên 1 trạm PLC bất kì như S7-1200 của Siemens. Và để truyền thông profinet S7-1200 thì một gateway Profinet như R-KEY-LT-P của hãng Seneca có thể đáp ứng đầy đủ các tính năng đó mà không cần bạn phải mua thêm các Module Siemens.

Sự linh hoạt của Gateway Profinet
Sự linh hoạt của Gateway Profinet

Seneca đã đặc biệt tạo một file GSD riêng cho Siemens nhằm tương thích tuyệt đối với các Module PLC của Siemens mà không cần phải cấu hình gì phức tạp. Vì vậy điều này vừa tiết kiệm chi phí mà lại dễ dàng cấu hình sử dụng, vừa đem lại rất nhiều khả năng ưu việt của một gateway R-KEY-LT-P mang lại trong khi 1 module đơn thuần 1 chức năng của Siemens chưa thể làm được.

Vậy cách kết nối truyền thông Profinet S7-1200 với 1 Gateway Profinet R-KEY-LT-P cụ thể ở đây sẽ như thế nào? Mình sẽ làm rõ ở những phần tiếp theo.

Gateway Profinet R-KEY-LT-P có gì đặc biệt ?

Mình sẽ đi qua sơ bộ về các thông tin kĩ thuật của Gateway Profinet R-KEY-LT-P của Seneca; để các bạn có thể hiểu hơn về chức năng của thiết bị này.

R-KEY-LT-P
R-KEY-LT-P của Seneca

 

Thông số kỹ thuật R-KEY-LT-P :

  • Nguồn đầu vào: 11.40Vdc hoặc 19…28Vac
  • Công suất : 1W
  • Led trạng thái : Power Supply, Rx/Tx, RS232/R485, Ethernet ACT/LNK, Profinet communication
  • Đặc điểm cách ly : 1500Vac đầu vào – đầu ra
  • Cổng Ethernet: 1 Fast Ethernet 100 Tx autoswitch port, RJ45 on front panel
  • Cổng Modbus RTU: 1 RS232 / RS485 serial port switchable, baud rate max 115k on connector
  • Truyền thông hai chiều : Profinet IO Real Time có Modbus RTU/ ASCII + Modbus TCP-IP
  • Số lượng tag giám sát: lên đến 500 tag
  • Số lượng server TCP-IP: tối đa 10 server
  • Số lượng Slave kết nối : tối đa 128 slaves
  • File cài đặt : GSD cho Siemens
  • Cài đặt: Easy Setup 2 hoặc Web Server
  • DIP Switch: Trên R-KEY-LT-P sẽ có 2 DIP Switch SW1 và SW2 và 1 nút reset.
    • SW1 ON: kết nối Modbus RTU với chuẩn Profinet vào PLC
    • SW1 OFF: không dùng Modbus RTU để truyền thông mà dùng Modbus TCP-IP hoặc RS232
    • SW2 ON : Reset factory
    • SW2 OFF : Ghi địa chỉ IP mới vào bộ nhớ của R-KEY-LT-P

Chức năng của R-KEY-LT-P trong hệ thống

Trên đây là một số chức năng đặc biệt mà 1 Gateway Profinet mang lại. Để các bạn có thể hình dung rõ hơn về chức năng của con này, mình sẽ đưa ra một hệ thống làm ví dụ.

Ví dụ bạn đang cần đọc khối lượng của vật đặt trên 1 con Loadcell và giám sát nó trên Scada của PLC Siemens. Nhưng do khoảng cách truyền nhận dữ liệu rất xa và yêu cầu chống nhiễu; lúc này bắt buộc bạn phải sử dụng mạng truyền thông để giám sát con Loadcell này.

Vậy Loadcell thông thường sẽ kết nối 6 dây hoặc 4 dây; và đưa tín hiệu qua 1 bộ chuyển đổi và sẽ truyền đi dưới dạng Modbus RTU.

Hệ thống sử dụng Gateway Profinet R-KEY-LT-P
Hệ thống sử dụng Gateway Profinet R-KEY-LT-P

Nhưng để đưa tín hiệu RTU về PLC Siemens, như mình đã đề cập, chi phí cho việc tích hợp thêm các module của Siemens sẽ rất cao. Lúc này việc sử dụng 1 Gateway Profinet như R-KEY-LT-P chuyển đổi Modbus RTU và Profinet sẽ rất hợp lý.

Bộ chuyển đổi tín hiệu LoadCell Z-SG

Nhắc đến bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell, Z-SG của Seneca sẽ là một lựa chọn tuyệt vời cho bạn. Z-SG sử dụng rất nhiều trong công nghiệp nhờ vào tính ổn định và khả năng tương thích với Loadcell 4 dây/ 6 dây dễ dàng mà không cần hộp cộng tín hiệu. Và mỗi đầu cân của Z-SG có thể đo được tối đa lên đến 8 Loadcell.

Thiết kế bên ngoài của Z-SG
Thiết kế bên ngoài của Z-SG

Thông số kỹ thuật bộ chuyển đổi loadcell Z-SG

  • Nguồn cấp 10-40Vdc / 19-28Vac
  • Nhận tín hiệu loadcell 4 dây và 6 dây
  • Tín hiệu đầu vào : +/- 1mV/V, +/- 2mV/V, +/- 4mV/V, +/- 8mV/V, +/- 16mV/V, +/- 32mV/V … max +/- 320mV/V
  • Tín hiệu ngõ ra: Analog 4-20mA, 0-20mA, 0-10V, 0-5V …
  • Sai số : 0.01%
  • Cách ly chống nhiễu : 1500Vac
  • Kiểu lắp đặt : DIN Rail
  • Kích thước : 17.5 x 1100 x 112 mm
  • Cài đặt bằng DIP Switch
  • Thân làm bằng vật liệu : nhựa dẻo cao cấp
  • Nhiệt độ làm việc -10…65Oc
Sơ đồ chân kết nối Z-SG
Sơ đồ chân kết nối Z-SG

Nhìn vào kết nối đã được thể hiện rõ trên thiết kế của Z-SG, bạn sẽ biết sơ đồ chân để kết nối 6 dây/4 dây tín hiệu cho LoadCell, nơi cấp nguồn và DI DO AO của thiết bị, nhưng các bạn hãy xem Install Manual của thiết bị để chắc chắn hơn nhé.

Cài đặt Z-SG với phần mềm Easy Set-up

Bước 1: Cắm cổng USB vào Z-SG kết nối với máy tính để cài đặt trên Easy Setup; chọn đến tên thiết bị Z-SG và nhấn Start

Bước 2: Gạt dip switch như phần mềm hướng dẫn và nhấn Next

Bước 3: Tại màn hình tiếp theo nhấn Automatic Search để đi vào phần cài đặt


Nếu màn hình xuất hiện cửa sổ Message kết nối như hình phía dưới thì chúc mừng bạn đã connect thành công đến Z-SG rồi nhé. Sau đó bạn hãy nhấn “ OK “

Bước 4: Chọn New Configuration để đi vào phần cài đặt

Bước 5: Ở cửa số đầu tiên, bạn cần cài đặt các chế độ như mình đã cài như hình bên dưới. Lưu ý ở giá trị độ nhạy Cell Sensibility, bạn hãy sử dụng mặc định của thiết bị là 2mv/V để đọc giá trị cho chính xác nhé. Standard Weight bạn set giá trị mong muốn tương ứng khối lượng vật mẫu bạn sử dụng để calib.

Bước 6: Next cho tới cửa sổ Analog Output type, ở đây mình cần cài loại ngõ ra dòng 4-20mA và giá trị khối lượng tương ứng với Min Max Analog Output

Bước 7: Tiếp tục Next đến cửa sổ Modbus Protocol Configuration. Bạn phải xác định thông số modbus để các thiết bị khác có thể giao tiếp: bao gồm địa chỉ Slave, Baud rate.

Bước 8: Đến cửa sổ cuối cùng, việc còn lại chỉ là gạt SW1 & SW2 như phần mềm mô tả trên con Z-SG và nhấn send Config.

Calib khối lượng với vật mẫu

Lưu ý ở đây mình sẽ nhấn Send Config và cell calib trước đã calib với vật mẫu và khối lượng chuẩn ban đầu nhé. Còn nếu bạn Calib trước đó rồi và thay đổi cài đặt thì chỉ cần chọn Send Config without Calib.

Bước 9: Ở cửa sổ Calib, bạn sẽ lần lượt nhấn và quan sát kết quả như sau:

Sau khi hoàn thành calib, lúc này Z-SG đã đọc tín hiệu loadcell với khối lượng mong muốn, đã có Slave address và Baud rate. Việc còn lại là R-KEY-LT-P sẽ trỏ đúng đến địa chỉ Slave cho Z-SG và Baud rate đã cài cho Z-SG.

Thanh ghi dữ liệu Z-SG

Và cần đẩy dữ liệu giám sát nào trong Z-SG, ta phải xem vị trí ô nhớ thanh ghi và kiểu dữ liệu mà nhà sản xuất đã quy ước, sau đó cài đặt R-KEY-LT-P trỏ đến đúng vị trí ô nhớ đó.

Ví dụ, mình sẽ lấy dữ liệu khối lượng đặt trên load cell để R-KEY-LT-P có thể đọc thì mình xác định trong Manual như hình bên dưới bao gồm vị trí ô nhớ 40064-40065 và kiểu Float 32 bit:

Cách kết nối truyền thông Profinet S7-1200 thông qua Gateway R-KEY-LT-P

Với hệ thống mình đưa ra làm ví dụ, mình sẽ mô tả rõ hơn như sau:

Sơ đồ kết nối hệ thống
kết nối hệ thống truyền thông profinet s7-1200

Hệ thống mình đưa ra sẽ bao gồm 3 khối chính:

  • Khối giám sát: bao gồm PLC và PC. PLC S71212C DC/DC/DC đảm nhiệm vai trò đọc tín hiệu từ Gateway R-KEY-LT-P theo phần cấu hình kết nối mạng Profinet và lập trình từ PC gửi xuống qua cổng Ethernet.
  • Khối chuyển đổi tín hiệu: Hệ thống mình đưa ra yêu cầu đọc tín hiệu Loadcell từ hiện trường, nên ta phải đưa tín hiệu loadcell về 1 bộ chuyển đổi như Z-SG để truyền thông modbus RTU để R-KEY-LT-P chuyển đổi sang Profinet gửi về PLC Siemens.
  • Khối Loadcell: Đọc tín hiệu vật lý lực tác động từ khối lượng của 1 vật đặt trên loadcell và chuyển đổi thành tín hiệu điện.

Các bước kết nối truyền thông Profinet S7-1200 với GSD Gateway R-KEY-LT-P

Chi tiết sơ đồ đấu dây, sơ đồ chân mình sẽ không nói chi tiết ở đây nên các bạn kĩ thuật hãy xem Manual của các thiết bị hãng để đấu dây nhé, mình sẽ đi thẳng vào cách lập trình, cài đặt, cấu hình mạng cho R-KEY-LT-P trong hệ thống. Nếu bạn chưa có model R-KEY-LT-P mà đang sở hữu cho mình R-KEY-LT thì đừng lo lắng nhé, vì Seneca đã hỗ trợ update Firmware cho R-KEY-LT thành R-KEY-LT-P chỉ qua một vài bước cài đặt đơn giản.

Bước 1: Cài đặt và update Firmware cho R-KEY-LT thành Gateway Profinet

Scan địa chỉ IP thiết bị

Sau khi kết nối hệ thống xong, ta bật nguồn và mở phần mềm Seneca Discovery Device để Scan ra địa chỉ IP của R-KEY-LT. Đây là phần mềm chính do Seneca tạo ra và đề xuất ngay phần Software trên web R-KEY-LT  của Seneca. Và giao diện sẽ như sau:

Scan địa chỉ IP thiết bị

Đầu tiên, tại giao diện Seneca Development Device ta nhấn Scan để detect các thiết bị đã kết nối thành công vào mạng.

Thay đổi địa chỉ IP

Click vào Assign Ip để thay đổi địa chỉ IP của thiết bị. Một lưu ý ở đây đó là khi R-KEY-LT ta mới mua về sẽ mặc định là địa chỉ của Factory. Để thay đổi trước đó ta phải gạt Dip Switch 1 và 2 theo đúng chức năng của nó. Sau đó nhấn Open Webserver để bắt đầu cài đặt R-KEY-LT theo chế độ webserver. Sau khi truy cập webserver, ta sẽ thấy giao diện như thế này:

Giao diện WebServer R-KEY-LT-P

Để update firmware cho R-KEY-LT lên R-KEY-LT-P, ta nhấn vào Firmware Update ở menu phía bên trái của giao diện webserver:

Tab Update Firmware

Trước khi update Firmware, ta cần phải tải file firmware R-KEY-LT-P trên web của seneca theo bản mới nhất. Sau đó tại giao diện cài đặt webserver, nhấn chọn tệp đã tải về và send. Sau khi send thành công thì ta cần phải gạt dip switch để reset về Factory để nhận firmware mới

Upload File Update Firmware

Vậy là bạn đã Update thành công Firmware mới cho R-KEY-LT mới mua về lên R-KEY-LT-P để truyền thông Profinet với Siemens.

Cài đặt R-KEY-LT-P thông qua Web Server

Ta cần cài đặt cho R-KEY-LT-P để bắt đầu thực hiện truyền thông Profinet với S7-1200 trong mục Set up như sau:

Tab Cài Đặt thông số cho R-KEY-LT-P
Tab Cài Đặt thông số cho R-KEY-LT-P

Sau khi truy cập thành công phần setup, chúng ta sẽ thấy một loạt các thông số ở đây cần điều chỉnh. Bạn sẽ cảm thấy khá rối nhưng ở đây ta cần giao tiếp Profinet với S7-1200 nên ta chỉ cần quan tâm một số thông số như sau:

Các thông số làm việc & Modbus RTU R-KEY-LT-P
Các thông số làm việc & Modbus RTU R-KEY-LT-P

+ Working mode: là chế độ làm việc của R-KEY-LT-P. Ta cần đọc theo cách đẩy dữ liệu thanh ghi của Z-SG đang đọc Loadcell vào thanh ghi của R-KEY; và giám sát theo tag trên webserver của R-KEY, đồng thời đẩy dữ liệu thanh ghi của R-KEY lên S7-1200 thông qua Profinet; nên ta sẽ chọn mode “ GATEWAY WITH TAG PORT1# AND PORT2 MASTER ”

+ Địa chỉ R-KEY-LT-P và địa chỉ Router: được xác định bởi 3 mục tiếp theo và bạn phải nhập đúng theo cấu hình địa chỉ ip trước đó set cho R-KEY cũng như địa chỉ router sử dụng

+ Modbus RTU setting: R-KEY-LT-P bao gồm 2 PORT; port 1 dùng để giao tiếp RTU với Z-SG nên ta cần set đúng địa chỉ Slave Address và tốc độ baudrate ta đã cài cho Z-SG; còn port 2 dùng để truyền thông Profinet với Siemens.

Trạng thái Web sau khi Apply Config
Trạng thái Web sau khi Apply Config

– Sau khi cài đặt xong ta nhấn Apply ở cuối web để send Config của ta đã cài cho R-KEY-LT-P. Hiện ra dòng chữ như hình minh họa trên là bạn đã cài thành công rồi đó.

Bước 2: Cài đặt, cấu hình mạng trên TIA PORTAL để truyền thông Profinet giữa S7-1200 với R-KEY-LT-P

Đầu tiên, ta chọn đúng PLC đang sử dụng; trong trường hợp của mình đang sử dụng S7-1212C DC/DC/DC nên mình sẽ chọn đúng đến nó; và mã thiết bị như hình minh họa dưới đây:

Add S7-1200 trên TIA PORTAL
Add S7-1200 trên TIA PORTAL

Add đươc PLC rồi thì việc còn lại là ta cần add R-KEY-LT-P thông qua File GSD của R-KEY-LT-P. Ta tải GSD File từ web của Seneca đã hỗ trợ để kết nối trực tiếp với S7-1200

Cài File GSD

Ở thanh menu của Project, chọn đến Options/ Manage General station description files (GSD) như trên hình minh họa.

Add file GSD tải được vào thư viện TIA PORTAL
Add file GSD tải được vào thư viện TIA PORTAL

Chọn đến file Gateway và chọn Install. Vậy là ta đã add thành công R-KEY vào thư viện sử dụng của Tia portal. Giờ ta chỉ việc lôi nó ra trong Hardware catalog; và trỏ đến đúng con R-KEY như hình mình đã minh họa phía dưới:

Kéo thả Module R-KEY-LT-P từ Catalog
Kéo thả Module R-KEY-LT-P từ Catalog

Sau đó kết nối giữa 2 thiết bị, từ cổng Profinet của PLC kéo thả chuột kết nối qua R-KEY-LT-P. Nếu hiển thị như hình dưới đây là ta đã thực hiện kết nối thành công Profinet từ R-KEY cho PLC Siemens.

Đường kết nối Profinet
Đường kết nối Profinet

Sau đó ta cần cấu hình mạng cho cả PLC S71200 và R-key-lt-p. Với các thông số bao gồm: địa chỉ IP, địa chỉ Router tương ứng mà ta đang sử dụng

Cài đặt địa chỉ IP
Cài đặt địa chỉ IP

Vậy là việc cấu hình và kết nối đã hoàn tất; việc cần làm là lập trình để có thể truy xuất vùng nhớ cho 2 thiết bị trên

Bước 3: Download chương trình và chuyển chế độ Profinet

Download Hardware & Software xuống PLC
Download Hardware & Software xuống PLC

Đầu tiên, ta phải download đẩy đủ bằng cách click vào tên thiết bị PLC; và nhấn vào biểu tượng download. Một cửa sổ sẽ hiện ra như sau:

Cửa sổ Download
Cửa sổ Download

Sau đó, ta cần chọn đúng kiểu giao tiếp và lớp Subnet đang kết nối; cũng như card mạng mà bạn đang sử dụng để download. Nếu chọn đúng và click Start Search, ta sẽ thấy được thiết bị detect ra màn hình. Tiếp theo nhấn Load và đổ chương trình xuống là đã hoàn thành xong việc download. Việc còn lại là ta phải Switch sang chế độ Profinet tại màn hình Seneca Discovery Device:

Kích hoạt chế độ Profinet từ gateway
Kích hoạt chế độ Profinet từ gateway

Vậy là ta đã hoàn tất việc kết nối Profinet cho R-KEY-LT-P và S7-1200 rồi đó. Việc còn lại là bạn hãy kiểm tra kết nối đã thành công hay không.

Kiểm tra kết nối Profinet S7-1200 và Gateway R-KEY-LT-P

Trạng thái kết nối Profinet
Trạng thái kết nối Profinet

Nếu tại góc phải màn hình của giao diện Devices, các tích xanh đã đổi sang màu xanh, thì chúc mừng bạn đã kết nối Profinet thành công. Việc còn lại lập trình giám sát dữ liệu thông qua read và write dữ liệu từ PLC lên R-KEY-LT-P theo mong muốn của bạn.

Nhưng nếu bạn vẫn chưa kết nối được, PLC vẫn đang báo lỗi, truyền thông profinet S7-1200  truyền thông profinet S7-1200  truyền thông profinet S7-1200  hãy kiểm tra những điều sau đây:

  • Bạn đã download chương trình cả phần Hardware Config & Software tại Tia Portal hay chưa ?
  • Webserver của R-KEY-LT-P đã đọc dữ liệu từ Z-SG đúng và ổn định hay chưa ? Nếu chưa bạn hãy kiểm tra lại mục set up R-KEY-LT-P bao gồm Working Mode, Baudrate, Slave ID, Modbus Timeout
  • Địa chỉ IP: Kiểm tra địa chỉ IP của R-KEY-LT-P và PLC của bạn đã chính xác hay chưa ?

Kết luận

Trên đây là cách để kết nối Profinet cho R-KEY-LT-P với PLC S7-1212C DC/DC/DC:

  • Đọc tín hiệu cảm biến hoặc loadcell đặt tại hiện trường; và truyền thông qua modbus RTU từ bộ chuyển đổi Z-SG gửi lên Gateway R-KEY-LT-P
  • Kết nối Profinet giữa Gateway R-KEY-LT-P và PLC Siemens thông qua GSD File.

Bạn cũng sẽ làm tương tự với các GSD khác khi giao tiếp với PLC. Nếu như bạn còn thắc hay góp ý để lại ý kiến dưới phần bình luận bên dưới bài viết. Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Chúc các bạn thành công.

Có thể bạn muốn đọc thêm: https://huphaco.vn/mang-truyen-thong-trong-cong-nghiep/

Mạng truyền thông công nghiệp và tiêu chuẩn mạng Profinet

Các loại mạng truyền thông công nghiệp

Ngày nay, sự phát triển của tự động hóa trong công nghiệp sản xuất ngày càng mạnh mẽ. Điều này đòi hỏi tính đa nhiệm về khả năng điều khiển và giám sát trong hệ thống. Để đáp ứng được yêu cầu đó, sự mở rộng về số lượng các thiết bị trong hệ thống tự động hóa là điều tất yếu.

Mạng truyền thông công nghiệp

Với một số lượng lớn các thiết bị trong hệ thống điều khiển như vậy bao gồm các cảm biến, biến tần, robot, các thiết bị ngoại vi. Phát sinh ra sự phức tạp trong việc đi dây dẫn khi truyền tín hiệu theo cách truyền thống và giới hạn về khoảng cách cho việc giao tiếp giữa các thiết bị với nhau.Vì vậy để giải quyết những khó khăn đó, mạng truyền thông công nghiệp đã ra đời và phát triển một cách mạnh mẽ để có thể kết nối các thiết bị tạo nên một hệ thống lớn.

Khái niệm về mạng truyền thông công nghiệp

Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp là một giao thức được tạo ra để kết nối và giám sát các thiết bị máy móc trong môi trường công nghiệp. Nó tương tự như mạng Internet mà ta hay biết, nhưng khác biệt ở điểm là nó tập trung vào việc truyền thông giám sát và điều khiển các thiết bị công nghiệp thay vì chỉ đơn thuần truyền tải dữ liệu.

Cấu trúc giao tiếp tổng quát hệ thống

Trong một nhà máy sẽ có rất nhiều máy móc và thiết bị như máy hàn, máy cắt, robot và cảm biến. Mạng truyền thông công nghiệp giúp kết nối tất cả các thiết bị này lại với nhau và với hệ thống quản lý của nhà máy.

Các loại mạng truyền thông trong công nghiệp hiện nay

Trong hệ thống mạng công nghiệp ngày nay, các hãng đã liên kết với nhau và cho ra đời rất nhiều tiêu chuẩn mạng truyền thông như Modbus, Profibus, Ethernet/ip, CAN Bus, Profinet, TCP/IP, Ether CAT,… .Tùy vào ứng dụng cũng như đặc tính thiết bị của các hãng, người sử dụng sẽ lựa chọn các mạng truyền thông công nghiệp sao cho phù hợp.

Các loại mạng truyền thông công nghiệp

Ví dụ minh họa mạng truyền thông công nghiệp

Mình sẽ làm rõ hơn về hệ thống sử dụng mạng truyền thông công nghiệp. Ta sẽ lấy một ví dụ cho một hệ thống như hình minh họa dưới đây:

Hệ thống SCADA trong tự động hóa

Nguyên tắc truyền nhận dữ liệu hệ thống trên đã mô tả rất rõ trên sơ đồ. Hệ thống được phân thành các cấp giám sát & điều khiển rõ ràng.

Tầng cao nhất là SCADA – nơi tất cả dữ liệu của hệ thống sẽ được đẩy về máy tính chuyên dụng của phòng điều hành để thuận tiện cho việc giám sát và điều khiển hệ thống.

Main PLC – đóng vai trò là  PLC chủ ở tầng tiếp theo được sử dụng để đọc ghi dữ liệu cho các trạm PLC tớ và gửi dữ liệu về hệ thống SCADA thông qua mạng Ethernet/IP

Ở PLC trạm 1 được sử dụng để điều khiển các cơ chấp hành cánh tay robot và biến tần thông qua Modbus RTU. Phía trạm PLC 2 đang được sử dụng để đọc tín hiệu từ cảm biến và đồng hồ hiển thị đặt tại hiện trường qua bộ chuyển đổi từ Modbus RTU sang Profinet.

Như vậy, nhờ vào các chuẩn mạng truyền thông công nghiệp mà các thiết bị đã có thể giao tiếp được với nhau một cách dễ dàng.

Profinet – sự lựa chọn tối ưu cho hệ thống tích hợp của Siemens

Và trong ví dụ đề cập ở trên bạn có thể thấy mạng Profinet xuất hiện rất nhiều. Lý do chính cho điều này đó là hệ thống đang sử dụng thiết bị của Siemens; một trong những nhà sản xuất hàng đầu trong ngành công nghiệp tự động hóa đã hỗ trợ tích hợp sẵn mạng truyền thông Profinet.

Thiết bị Siemens

Nếu bạn đang tiếp cận với PLC Siemens, thì việc cần hiểu rõ mạng  Profinet là điều rất cần thiết. Trước hết ta cần hiểu về khái niệm của tiêu chuẩn mạng này.

Profinet là gì ?

Profinet ( viết tắt cho Process Field Net ) được phát hành vào năm 1993. Là một giao thức truyền thông công nghiệp dựa trên Ethernet nhưng mới và tối ưu hơn. Vì vậy mà cáp mạng Profinet vẫn mang trong mình giao diện vật lý của jack Ethernet RJ45 tiêu chuẩn. Ta có thể mở rộng bằng cách sử dụng các Switch Hub Ethernet tiêu chuẩn để mở rộng hệ thống.

Hệ thống sử dụng Profinet

Thông thường khi cấu hình cho một hệ thống sử dụng Profinet, những điều chúng ta quan tâm sẽ bao gồm:

  • Địa chỉ IP
  • Địa chỉ MAC
  • Tên thiết bị

Là người sử dụng Profinet, bạn cần quan tâm đến 2 điều quan trọng nhất khi cấu hình mạng là địa chỉ IP và tên thiết bị trong hệ thống. Một nguyên tắc cơ bản khi cấu hình địa chỉ IP là mỗi thiết bị khác nhau không được trùng địa chỉ IP cuối như phải cùng lớp mạng với nhau, do ta đã hòa chung các thiết bị vào 1 lớp mạng và cần phân biệt độc lập các thiết bị đó.

Ưu điểm của mạng truyền thông Profinet

Ưu điểm của mạng truyền thông Profinet chính là tốc độ truyền nhận dữ liệu lên đến 100 megabit/giây; và khoảng cách truyền tới 100m. Vì vậy, nhờ vào khả năng truyền nhận ở tốc độ cao và thời gian phản hồi dưới 1 ms, Profinet lý tưởng cho các ứng dụng tốc độ cao trong công nghiệp.

Một ưu điểm khác đó chính là tính thông dụng và dễ dàng mở rộng hệ thống do Profinet truyền đi dưới tiêu chuẩn cáp Ethernet phổ biến và số lượng thiết bị giới hạn lên tới 127 thiết bị.

Khi bạn đang có cho mình một hệ thống tự động hóa tích hợp của Siemens thì sự lựa chọn tốt để truyền thông cho các thiết bị với nhau đó chính là Profinet do Siemens là hãng hàng đầu trong công nghiệp mạng truyền thông đã tích hợp sẵn các cổng truyền thông Profinet. Nhưng khi cần giao tiếp các thiết bị ngoại vi khác như cảm biến hay đồng hồ từ hiện trường; thì các ngoại vi này chủ yếu giao tiếp theo tín hiệu analog hoặc Modbus RTU. Điều này buộc chúng ta phải trang bị thêm các Module của Siemens; và dẫn đến chi phí cho một hệ thống sẽ cao hơn rất nhiều.

Gateway Profinet – sự linh hoạt cho các yêu cầu của hệ thống

Nếu chúng ta sử dụng một Gateway Profinet như R-KEY-LT-P chuyển đổi từ Modbus RTU sang Profinet, ta có thể giám sát tín hiệu từ các cảm biến ngoài hiện trường và đẩy dữ liệu lên 1 trạm PLC bất kì để giám sát. Và một gateway Profinet như R-KEY-LT-P của hãng Seneca có thể đáp ứng đầy đủ các tính năng đó mà không cần bạn phải mua thêm các Module Siemens.

Gateway Profinet R-KEY-LT-P

R-KEY-LT-P có những đặc điểm gì?

R-KEY-LT-P là thiết bị do Seneca tạo ra để mở rộng hệ thống trong việc chuyển đổi giữa modbus RTU/modbus TCP-IP và Profinet IO. Điều đặc biệt là ta có thể dễ dàng cấu hình thông qua Webserver. Các thông số sẽ thể hiện một cách trực quan trên web giúp người dùng dễ dàng cấu hình hệ thống mạng của mình. Ta sẽ cùng đi qua một số thông số kỹ thuật của R-KEY-LT-P.

Thiết kế bên ngoài R-KEY-LT-P

Thông số kỹ thuật R-KEY-LT-P :

  • Nguồn đầu vào: 11.40 Vdc hoặc 19…28 Vac
  • Công suất : 1W
  • Led trạng thái : Power Supply, Rx/Tx, RS232/R485, Ethernet ACT/LNK, Profinet communication
  • Đặc điểm cách ly : 1500Vac đầu vào – đầu ra
  • Tiêu chuẩn : IP20
  • Cổng Ethernet: 1 Fast Ethernet 100 Tx auto switch port, RJ45 on front panel
  • Cổng Modbus RTU: 1 RS232 / RS485 serial port switchable, baud rate max 115k on connector
  • Truyền thông hai chiều : Profinet IO Real Time có Modbus RTU/ ASCII + Modbus TCP-IP
  • Số lượng tag giám sát:  lên đến 500 tag
  • Số lượng server TCP-IP: tối đa 10 server
  • Số lượng Slave kết nối : tối đa 127 slaves
  • File cài đặt : GSD cho Siemens
  • Cài đặt: Easy Setup 2 hoặc Web Server
  • DIP Switch: Trên R-KEY-LT-P sẽ có 2 DIP Switch  SW1 và SW2 và 1 nút reset.
    • SW1 ON: kết nối Modbus RTU với chuẩn Profinet vào PLC
    • SW1 OFF: không dùng Modbus RTU để truyền thông mà dùng Modbus TCP-IP hoặc RS232
    • SW2 ON : Reset factory
    • SW2 OFF : Ghi địa chỉ IP mới vào bộ nhớ của R-KEY-LT-P

Cách đấu dây cho R-KEY-LT-P

Nhìn vào thiết kế của R-KEY-LT-P, ta có thể dễ dàng nhận thấy được nơi cấp nguồn cho thiết bị. Nguồn của R-KEY sử dụng từ 11-40 Vdc và 19 ~28 Vac

R-KEY-LT-P có 2 Port chính cho ta sử dụng. Một Port giao tiếp Serial theo modbus RTU/ ASCII, một port giao tiếp qua cổng Ethernet. Nếu sử dụng giao tiếp modbus RS485 thì ta sẽ đấu chân A B lần lượt vào chân 1 2; từ chân số 3 đến 7 Ta đấu với thiết bị giao tiếp theo chuẩn Modbus RS232. Cổng Ethernet đấu vào chung switch hub mở rộng Ethernet để giao tiếp với PLC hoặc máy tính.

Sơ đồ chân kết nối R-KEY-LT-P

Cài đặt R-KEY-LT-P bằng Web Server

Để cài đặt cấu hình thông số R-KEY-LT-P, bạn cần cài phần mềm Seneca Discovery Devices do Seneca phát triển để Scan địa chỉ IP của thiết bị.

Giao diện Seneca Discovery Devices

Sau khi bật nguồn hệ thống và nhấn Scan, ta sẽ dò được thiết bị R-KEY-LT-P đang được kết nối. Lúc này địa chỉ IP của R-KEY-LT-P sẽ là 192.168.90.101. Đây là địa chỉ mặc định của Factory được cài sẵn cho thiết bị. Việc ta cần làm là gạt Switch 1 & 2 của R-KEY-LT-P theo Manual để có thể thay đổi địa chỉ IP theo ta mong muốn.

Cài đặt địa chỉ IP

Sau đó click vào Open Webserver để truy cập vào Web của R-KEY-LT-P, tại mục Setup ta cần quan tâm một số thông số đặc biệt của R-KEY-LT-P mà thông thường bạn sẽ sử dụng để cấu hình cho nó.

Thông số Setup trên Web Server R-KEY-LT-P

Các thông số phía dưới bao gồm các thông số cài đặt tương ứng cho truyền thông Profinet/ TCP-IP: 

Các thông số Setup trên WebServer R-KEY-LT-P

Vậy là ta đã cài đặt xong các thông số cần thiết cho hệ thống của bạn. Việc cần làm là gửi cài đặt bằng cách nhấn nút Apply ở cuối Web.

Lời kết

Trên đây là một số thông tin giúp các bạn đã có thể hiểu hơn về:

  • Mạng truyền thông trong công nghiệp và ứng dụng của nó
  • Khái niệm, chức năng của mạng Profinet.
  • Ứng dụng của Gateway Profinet và các đặc tính kĩ thuật của R-KEY-LT-P
  • Cách cài đặt thông qua Webserver cho R-KEY-LT-P

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Mong rằng bài viết này sẽ giúp ích cho bạn. Chúc các bạn thành công.

 

Website: huphaco.vn

 

Sơ Đồ Chân Loadcell

Sơ đồ chân loadcell kết nối ZE-SG3

Sơ đồ chân loadcell được in ngay trên cảm biến loadcell nhưng để hiểu sơ đồ chân loadcell bạn cần hiểu các quy ước màu dây loadcell. Mỗi một hãng có quy ước màu dây khác nhau, việc của chúng ta cần phải đọc hiểu màu dây tương ứng với ký hiệu của sơ đồ chân.

Nếu bạn chưa biết! Bài viết này dành cho bạn.

Sơ đồ chân loadcell mV/V
Sơ đồ chân loadcell mV/V

Sơ đồ chân loadcell

Sơ đồ chân loadcell kết nối ZE-SG3
Sơ đồ chân loadcell kết nối ZE-SG3
  • +EXC: Chân cấp nguồn dương. Chân này được kết nối với nguồn điện dương.
  • -EXC: Chân cấp nguồn âm. Chân này được kết nối với nguồn điện âm.
  • +SIG: Chân tín hiệu dương. Chân này truyền tín hiệu từ loadcell đến thiết bị đầu cân loadcell hoặc bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell.
  • -SIG: Chân tín hiệu âm. Chân này truyền tín hiệu từ loadcell đến thiết bị đầu cân loadcell hoặc bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell.
  • +SEN: Chân tín hiệu chống nhiễu dương.
  • -SEN: Chân tín hiệu chống nhiễu âm.

Cách kết nối loadcell

Để kết nối loadcell với các thiết bị khác, cần phải chú ý đến các thông tin trên sơ đồ chân loadcell. Nếu kết nối sai, loadcell có thể bị hư hỏng hoặc hoạt động không chính xác.

Dưới đây là một số mẹo để kết nối loadcell với các thiết bị khác:

  • Sử dụng dây dẫn có điện trở thấp.
  • Sử dụng các đầu nối phù hợp.
  • Kết nối các dây dẫn theo đúng thứ tự.
  • Đảm bảo các kết nối được chặt chẽ.

Nếu bạn không chắc chắn về cách kết nối loadcell, hãy tham khảo hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất loadcell hoặc tìm kiếm sự giúp đỡ từ chuyên gia.

Quy ước màu dây loadcell

Mỗi một hãng sản xuất loadcell có một quy ước màu dây riêng. Việc này gây khó khăn cho người sử dụng. Tuy nhiên, rất may mắn là hầu như tất cả các hãng đều ghi rất rõ quy định màu dây tương ứng với sơ đồ chân loadcell.

Quy ước màu dây thường được sử dụng: Đỏ – Đen – Xanh lá – Xanh dương – Vàng – Trắng.

Quy ước màu dây loadcell
Quy ước màu dây loadcell

Mình sẽ lấy ví dụ quy ước màu dây của loadcell mettler Toledo:

Bảng qui ước màu dây loadcell
Bảng qui ước màu dây loadcell

Đối với loadcell Mettler Toledo thì được quy định chung

  • Xanh lá cây ( Green ): Ex +
  • Đen ( Black ): Ex-
  • Trắng ( while ): Si+
  • Đỏ ( Red ): Si-

Mỗi hãng loadcell có quy định màu dây riêng biệt nhau. Thậm chí cùng chung một hãng cũng có quy định màu dây khác nhau cho từng model.

Chính vì thế bạn cần xem kỹ loadcell datasheet trước khi lắp đặt để tránh kết nối nhầm lẫn.

Quy ước màu dây loadcell của các hãng phổ biến

Hãng + Excitation – Excitation + Signal – Signal Shield + Sense – Sense
Weigh-Tronix GREEN BLACK WHITE RED WHITE/ORANGE YELLOW BLUE
Transducers RED BLACK GREEN WHITE ORANGE
Totalcomp RED BLACK GREEN WHITE BARE
Toledo GREEN BLACK WHITE RED YELLOW
Tedea/Huntleigh GREEN BLACK RED WHITE BARE BLUE BROWN
Pennsylvania ORANGE BLUE GREEN WHITE BARE
NCI RED BLACK WHITE GREEN BARE YELLOW BLUE
National Scale GREEN BLACK WHITE RED YELLOW
Mettler Toledo GREEN BLACK WHITE RED BARE YELLOW BLUE
Kubota RED WHITE GREEN BLUE YELLOW
Interface RED BLACK GREEN WHITE BARE
HBM GREEN BLACK WHITE RED YELLOW
GSE RED BLACK WHITE GREEN BARE
Flintec GREEN BLACK WHITE RED YELLOW
Electroscale RED BLACK GREEN WHITE BARE
Dillon GREEN WHITE BLACK RED ORANGE
Celtron RED BLACK GREEN WHITE BARE
Cardinal GREEN BLACK WHITE RED BARE
BLH GREEN BLACK WHITE RED YELLOW
Beowulf GREEN BLACK WHITE RED BARE
Artech RED BLACK GREEN WHITE BARE
Allegany GREEN BLACK WHITE RED BARE
A&D RED WHITE GREEN BLUE YELLOW
Sensotec RED BLACK WHITE GREEN BARE
Sensortronics RED BLACK GREEN WHITE BARE
Rinstrum RED BLACK GREEN WHITE BARE
Rice Lake RED BLACK GREEN WHITE BARE
Revere RED BLACK GREEN WHITE ORANGE
Philips RED BLUE GREEN GRAY BARE

Đa số các hạng sản xuất loadcell đều sử dụng các màu : xanh lá – đen – trắng – đỏ – vàng – xanh dương để quy định cho các đầu ra của loadcell.

Tuy nhiên,

Mỗi hãng quy ước một kiểu khác nhau lại gây khó khăn cho người sử dụng. Nếu bạn không hiểu rõ sơ đồ chân loadcell. Tốt nhất bạn nên nhờ tư vấn của chuyên gia trong ngành.

Kết nối loadcell với PLC

Kết nối loadcell với PLC
Kết nối loadcell với PLC

Chúng ta đều biết rằng PLC chỉ đọc được các tín hiệu tiêu chuẩn như Digital, Analog 4-20mA / 0-10V và truyền thông Modbus RTU / TCP-IP. Trong khi đó tín hiệu từ loadcell truyền về lại là mV/V.

Điều này có nghĩa rằng bạn cần một thiết bị trung gian để chuyển đổi tín hiệu loadcell để chuyển đổi tín hiệu từ mV/V sang analog 4-20mA / 0-10V hay truyền thông Modbus RTU RS485.

Kết nối loadcell với plc mitsubishi thông qua Modbus RTU RS485

PLC Mitsubishi đời mới đều trang bị sẵn kết nối truyền thông Modbus RTU RS485 ngay trên chính CPU của PLC. Điều đó đồng nghĩa rằng các thiết bị chuyển đổi tín hiệu loadcell có tích hợp chuẩn truyền thông Modbus RTU sẽ là một sự lựa chọn tuyệt vời cho PLC Mitsubishi.

Bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell Z-SG3
Bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell Z-SG3

Sơ đồ chân loadcell được in rất rõ ràng ngay trên bộ chuyển đổi loadcell Z-SG3 cho cả loại 4 dây và 6 dây. Với sự cải tiến 2 Digital Input hoặc Output độc lập nhau giúp chúng ta có thể TARE hoặc kích relay cảnh báo Alarm tùy ý.

Seneca Z-SG3 một trong nhưng nâng cấp lớn so với Z-SG đã quá nổi tiếng. Z-SG3 tích hợp chuẩn Modbus RTU RS 485 ngay trên Terminal mặt trước thay vì nằm bên dưới đế như Z-SG.

Ngoài ra, Z-SG3 đi kèm là 2 Digital có thể tùy chọn Input hoặc Output cho TARE hoặc Alarm tùy ý.

Kêt nối loadcell 6 dây với Z-SG3:

  • Dây Loadcell Ex+ với Terminal 13 của Z-SG3
  • Dây Loadcell Ex- với Terminal 14 của Z-SG3
  • Dây Loadcell Si+ với Terminal 9 của Z-SG3
  • Dây Loadcell Si- với Terminal 10 của Z-SG3
  • Dây Loadcell Se+ với Terminal 11 của Z-SG3
  • Se- với Terminal 12 của Z-SG3

Trường hợp loadcell chỉ có 4 dây thì chúng ta Jump 13-11 và 12-14 lại với nhau.

Kết nối Z-SG3 với PLC Misubishi thông qua Modbus RTU RS485:

  • Terminal 1 ( A+ ) của Z-SG3 với Terminal A ( + ) của PLC Misubishi
  • Terminal 2 ( B- ) của Z-SG3 với Terminal A ( + ) của PLC Misubishi
  • Terminal 8 ( GND ) Z-SG3 với Terminal GND của PLC Misubishi

Kết nối nguồn cấp Seneca Z-SG

  • Terminal 4 của Z-SG3 với Nguồn 24V ( + )
  • Terminal 3 của Z-SG3 với Nguồn 24V ( – )

Hoặc ngược lại vì Z-SG3 không phân biệt ( + ) hoặc ( – ).

Như vậy việc sử dụng bộ chuyển đổi loadcell Z-SG3 để kết nối với PLC Mitsubishi thông qua Modbus RTU thật đơn giản. Tất nhiên bạn cần khai báo trong phần lập trình để Z-SG3 và PLC Mitsubishi có thể nhận diện nhau.

Kết nối loadcell với PLC S7-1200

Bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell ZE-SG3
Bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell ZE-SG3

PLC S7-1200 được nâng cấp mạnh mẽ khi chuyển từ phương thức truyền thông củ kỹ sang Ethernet cho tất cả kết nối giao tiếp của mình. Từ đó, việc giao tiếp giữa TIA PORTAL với PLC S7-1200 cũng quá đơn giản.

Việc đọc tín hiệu loadcell về PLC S7-1200 trở nên đơn giản hơn bao giờ hết khi mà ZE-SG3 ra đời. Tín hiệu từ loadcell truyền về ZE-SG3 sẽ được chuyển đổi thành Modbus TCP-IP. Thông qua mạng Ethernet PLC S7-1200 không cần kết nối dây trực tiếp vào ZE-SG3 mà chỉ cần đọc qua IP.

Cũng như Z-SG3 thì sơ đồ chân loadcell cũng được in ngay trên ZE-SG3 để tránh sự nhầm lẫn khi kết nối với loadcell. Điều này giúp ích người sử dụng rất nhiều khi mà không cần phải tìm tài liệu để xem kết nối như thế nào cho đúng.

Kêt nối loadcell 6 dây với ZE-SG3:

  • Dây Loadcell Ex+ với Terminal 13 của Z-SG3
  • Dây Loadcell Ex- với Terminal 14 của Z-SG3
  • Dây Loadcell Si+ với Terminal 9 của Z-SG3
  • Dây Loadcell Si- với Terminal 10 của Z-SG3
  • Dây Loadcell Se+ với Terminal 11 của Z-SG3
  • Se- với Terminal 12 của Z-SG3

Trường hợp loadcell chỉ có 4 dây thì chúng ta Jump 13-11 và 12-14 lại với nhau.

Kết nối ZE-SG3 với PLC S7-1200

Kết nối loadcell với PLC S7-1200
Kết nối loadcell với PLC S7-1200

Mặt trước của ZE-SG là cổng RJ45 kết nối vào mạng Ethernet LAN. Bạn chỉ cần cắm vào HUB mạng LAN là PLC S7-1200 có thể đọc được ZE-SG3 một cách nhanh chóng.

ZE-SG3 có địa chỉ IP mặc định là 192.168.90.101. Bạn cần truy cập vào IP mặc định này trên nền web để thay đổi địa chỉ IP ( nếu muốn ) và cài đặt ZE-SG3 ngay trên web server.

Giao diện cài đặt ZE-SG3 thông qua web server. Chúng ta dễ dàng thay đổi đại chỉ IP mặc định 192.168.90.101 thành bất kỳ IP nào chúng ta mong muốn ví dụ như: 192.168.1.130.

Ngoài ra chúng ta có thể cài đặt địa chỉ Slave và tốc độ Baud của Modbus RTU ngay trên chính nền web server.

Cài đặt kết nối ZE-SG3 với PLC S7-1200-1
Cài đặt kết nối ZE-SG3 với PLC S7-1200-1
Cài đặt kết nối ZE-SG3 với PLC S7-1200-2
Cài đặt kết nối ZE-SG3 với PLC S7-1200-2
Cài đặt kết nối ZE-SG3 với PLC S7-1200-3
Cài đặt kết nối ZE-SG3 với PLC S7-1200-3
Cài đặt kết nối ZE-SG3 với PLC S7-1200-4
Cài đặt kết nối ZE-SG3 với PLC S7-1200-4
Cài đặt kết nối ZE-SG3 với PLC S7-1200-5
Cài đặt kết nối ZE-SG3 với PLC S7-1200-5

Sau khi cài đặt thông số của loadcell. PLC S7-1200 chỉ cần giao tiếp được với địa chỉ IP của ZE-SG3. Bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell sang Modbus TCP-IP là một trong những phương thức giao tiếp nhanh gọn – dễ dùng nhất cho PLC của Siemens khi muốn đọc giá trị loadcell.

Ha63n mềm

Kết nối loadcell với đầu cân

Kết nối loadcell với đầu cân
Kết nối loadcell với đầu cân

Để kết nối loadcell với đầu cân chúng ta cần xem quy định đầu dây của cả loadcell và đầu cân. Đầu cân tiêu chuẩn cũng sẽ có 4 đầu dây : EX+, EX-, SI+, SI- để kết nối với loadcell.

Đầu cân loadcell STR561 có nguồn cấp 24Vdc và cả 220Vac tùy ý.

Sơ đồ chân kết nối loadcell với đầu cân STR561
Sơ đồ chân kết nối loadcell với đầu cân STR561

Chi tiết kết nối như sau:

  • 13 – EXC+
  • 7 – EXC-
  • 15 – SI+
  • 14 – SI-
  • 5 + 6 – nguồn cấp 24Vdc hoặc 220Vac
  • 16 – Modbus RTU +
  • 17 – Modbus RTU –
  • 3-4 Relay 1
  • 1-2 Relay 2
  • 8-9 – Output 4-20mA
  • 10-11 Digital input

Pixsys STR561 có các chức năng nổi bật như:

  • Hiển thị các đơn vị đo lường khác nhau
  • Đếm số lượng
  • Truyền tín hiệu Analog 0-10V, 4-20mA, 0-20mA và Modbus RTU
  • In phiếu cân
  • Kết nối với mạng

Đầu cân loadcell được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đo trọng lượng, chẳng hạn như:

  • Cân điện tử
  • Cân công nghiệp
  • Cân ô tô
  • Cân nông nghiệp
  • Cân trong các nhà máy sản xuất
  • Cân trong các phòng thí nghiệm

Đầu cân loadcell là một thiết bị quan trọng trong các ứng dụng cân. Với chức năng vừa khuếch đại tín hiệu vừa hiển thị và truyền tín hiệu về trung tâm.

Tùy vào mục đích, nhu cầu sử dụng mà chúng ta chọn đầu cân loadcell hay bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell. Điều quan trọng bạn cần phải biết chính xác sơ đồ chân loadcell để đảm bảo sự kết nối chính xác.

Chúc các bạn thành công !

Kỹ Sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hòa

Đầu cân loadcell: Những điều cần lưu ý khi lựa chọn

Loadcell và đầu cân loadcell STR561

Đầu cân loadcell là một thiết bị chuyển đổi tín hiệu từ loadcell sang các tín hiệu điện có thể được hiển thị hoặc xử lý bởi các thiết bị khác. Loadcell là một cảm biến được sử dụng để đo lực hoặc trọng lượng. Tín hiệu từ loadcell thường rất nhỏ, do đó cần có đầu cân để tăng cường tín hiệu này trước khi truyền đến các thiết bị khác.

Loadcell và đầu cân loadcell STR561
Loadcell và đầu cân loadcell STR561

Có hai loại đầu cân loadcell chính:

Đầu cân analog: Đầu cân analog chuyển đổi tín hiệu từ loadcell sang các tín hiệu điện analog, chẳng hạn như 4-20mA hoặc 0-10V. Tín hiệu analog này sau đó được truyền đến màn hình hiển thị hoặc PLC để hiển thị hoặc xử lý.

Đầu cân digital: Đầu cân digital chuyển đổi tín hiệu từ loadcell sang các tín hiệu điện digital, chẳng hạn như RS232 hoặc RS485. Tín hiệu digital này sau đó được truyền đến máy tính hoặc PLC để hiển thị hoặc xử lý.

Cấu tạo loadcell

Cấu tạo loadcell
Cấu tạo loadcell

Cấu tạo của đầu cân loadcell thường bao gồm các thành phần sau:

  • Chịu tại: đây là thành phần chịu lực trực tiếp từ thiết bị cần đo trọng lượng
  • Strain Gauge : thành phần cảm ứng sự biến dạng của loadcell khi chịu tải
  • Đế cân: Đế cân phải được lắp cố định chắc chắn để cân đứng vững không bị rung lắc khi cân tải trọng lớn.
  • Dây tín hiệu: dây truyền tín hiệu điện ra đầu cân loadcell

Cách hoạt động đầu cân loadcell

Cách hoạt động đầu cân loadcell
Cách hoạt động đầu cân loadcell

Cách hoạt động của đầu cân loadcell cũng giống như bộ khuếch đại loadcell. Khi loadcell chịu tác dụng của lực hoặc trọng lượng, các điện trở strain gauge bên trong loadcell sẽ thay đổi giá trị điện trở. Sự thay đổi giá trị điện trở này sẽ tạo ra một tín hiệu điện nhỏ. Tín hiệu điện này được truyền đến đầu cân loadcell.

Bộ khuếch đại trong đầu cân loadcell sẽ tăng cường tín hiệu điện này lên một mức độ nhất định. Tín hiệu điện được tăng cường này sau đó được truyền đến các thiết bị khác, chẳng hạn như màn hình hiển thị hoặc PLC.

Lưu ý khi lựa chọn đầu cân loadcell

Khi lựa chọn đầu cân loadcell, cần lưu ý các tiêu chí sau:

Loại loadcell: Đầu cân loadcell phải tương thích với loại loadcell được sử dụng. Có hai loại loadcell phổ biến là loadcell 4 dây và loadcell 6 dây.

Độ chính xác: Độ chính xác của đầu cân loadcell phải phù hợp với ứng dụng. Độ chính xác của đầu cân loadcell được đo bằng sai số phần trăm (%FS).

Khả năng kết nối: Đầu cân loadcell phải có khả năng kết nối với các thiết bị khác, chẳng hạn như máy tính hoặc PLC.

Đầu cân loadcell STR561 – Pixsys

Đầu cân loadcell STR561-12ABC-T128
Đầu cân loadcell STR561-12ABC-T128

Đầu cân loadcell STR561 Pixsys là một thiết bị analog 4 dây, có độ chính xác lên đến 0,01% F.S. Đầu cân này được sản xuất bởi Pixsys, một công ty chuyên sản xuất thiết bị tự động hóa công nghiệp lừng danh của Italy.

Đầu cân STR561 Pixsys có một số đặc điểm nổi bật sau:

Độ chính xác cao: Đầu cân STR561 Pixsys có độ chính xác lên đến 0,01% F.S., đáp ứng nhu cầu của nhiều ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao.

Tính đa năng: Đầu cân STR561 Pixsys có thể kết nối với nhiều loại loadcell khác nhau, bao gồm loadcell 350 ohm và 720 ohm. Đầu cân này cũng có thể kết nối với các thiết bị khác, chẳng hạn như máy tính hoặc PLC.

Khả năng chống nhiễu cao: Đầu cân STR561 Pixsys có khả năng chống nhiễu cao, giúp đảm bảo tín hiệu đo được chính xác.

Kích thước nhỏ gọn: Đầu cân STR561 Pixsys có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt và sử dụng.

Pixsys STR561 có các chức năng nổi bật như:

  • Hiển thị các đơn vị đo lường khác nhau
  • Đếm số lượng
  • Truyền tín hiệu Analog 0-10V, 4-20mA, 0-20mA và Modbus RTU
  • In phiếu cân
  • Kết nối với mạng

Đầu cân loadcell được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đo trọng lượng, chẳng hạn như:

  • Cân điện tử
  • Cân công nghiệp
  • Cân ô tô
  • Cân nông nghiệp
  • Cân trong các nhà máy sản xuất
  • Cân trong các phòng thí nghiệm

Đầu cân loadcell là một thiết bị quan trọng trong các ứng dụng đo trọng lượng. Đầu cân loadcell giúp tăng cường tín hiệu từ loadcell, giúp tín hiệu này có thể được truyền đến các thiết bị khác một cách chính xác.

Các thông số kỹ thuật nổi bật của STR561

Đầu cân loadcell STR561 Pixsys là một thiết bị analog 4 dây – 6 dây, có độ chính xác lên đến 0,01% F.S. Đầu cân này được sản xuất bởi Pixsys, một công ty chuyên sản xuất thiết bị tự động hóa công nghiệp.

Dưới đây là một số thông số kỹ thuật của đầu cân STR561 Pixsys:

  • Đầu vào: Loadcell 350 ohm hoặc 720 ohm
  • Tín hiệu đầu vào : mV/V như 1mV/V, 2mV/V … 7,5mV/V
  • Nhiều lựa chọn đơn vị hiển thị : g, kg, t, N, KN, N/m …
  • Màn hình hiển thị OLED chất lượng cao
  • Ngõ ra : 2 relay + 2 Digital Input + Analog 0/4-20mA/0-10V
  • Truyền thông: Modbus RTU
  • Kiểu lắp đặt : mặt tủ điện
  • Độ phân giải: 24 bit
  • Độ tuyến tính: <0,01% F.S.
  • Tần số chuyển đổi: Lên đến 1,2 kHz
  • Nguồn cấp: 12-24V DC
  • Kích thước: 96x48x48mm
  • Trọng lượng: 165g

Nói chung, đầu cân loadcell STR561 dành cho các ứng dụng cần độ chính xác cao, cài đặt đơn giản, truyền tín hiệu đa dạng về trung tâm PLC, Scadar… Đây là lựa chọn vừa hiển thị vừa truyền tín hiệu một cách hiệu quả.

Kết nối loadcell với đầu cân

Kết nối loadcell với đầu cân
Kết nối loadcell với đầu cân

Cách kết nối loadcell với đầu cân phụ thuộc vào loại loadcell và đầu cân được sử dụng.

Đối với loadcell 4 dây- chú ý màu dây trên thực tế có thể khác do từng hãng quy định

Loadcell 4 dây có 4 dây tín hiệu, tương ứng với 4 điện trở strain gauge. Cách kết nối loadcell 4 dây với đầu cân như sau:

  • Dây đỏ: Kết nối với chân EX+ của đầu cân.
  • Dây trắng: Kết nối với chân EX- của đầu cân.
  • Dây đen: Kết nối với chân SIG+ của đầu cân.
  • Dây xanh lá cây: Kết nối với chân SIG- của đầu cân.

Đối với loadcell 6 dây:

Quy ước màu dây loadcell – sơ đồ chân loadcell
Quy ước màu dây loadcell – sơ đồ chân loadcell

Loadcell 6 dây có 6 dây tín hiệu, tương ứng với 6 điện trở strain gauge. Cách kết nối loadcell 6 dây với đầu cân như sau:

  • Dây đỏ: Kết nối với chân EX+ của đầu cân.
  • Dây trắng: Kết nối với chân EX- của đầu cân.
  • Dây đen: Kết nối với chân SIG+ của đầu cân.
  • Dây xanh lá cây: Kết nối với chân SIG- của đầu cân.
  • Dây Se+: kết nôi Ex+ bên trong
  • Dây Se-: kết nối với EX- bên trong

Hai dây SE+ và Se- thật chất là 2 dây giúp loadcell chống nhiễu. Các loại loadcell có 6 dây luôn có tiêu chuẩn và độ chính xác tin cây hơn so với loại 4 dây. Một số đầu cân chỉ có đọc 4 dây thì kết nối 2 dây SE này tương ứng với EX mà không làm ảnh hưởng tới độ chính xác.

Khi kết nối loadcell với đầu cân, cần đảm bảo các dây tín hiệu được kết nối đúng với chân tương ứng trên đầu cân. Nếu kết nối sai, có thể dẫn đến kết quả đo sai lệch.

Ngoài ra, cũng cần chú ý đến các yêu cầu về điện áp nguồn, điện trở tải, v.v. của loadcell và đầu cân. Nếu các yêu cầu này không được đáp ứng, có thể dẫn đến hư hỏng thiết bị.

Dưới đây là một số bước thực hiện cụ thể để kết nối loadcell với đầu cân:

  1. Chuẩn bị các thiết bị cần thiết:
  • Loadcell
  • Đầu cân
  • Dây dẫn tín hiệu
  • Tua vít
  • Kìm
  1. Kiểm tra các thông số kỹ thuật của loadcell và đầu cân:
  • Đảm bảo rằng loại loadcell và đầu cân tương thích với nhau.
  • Kiểm tra điện áp nguồn, điện trở tải, v.v. của loadcell và đầu cân.
  1. Kết nối các dây tín hiệu:
  • Sử dụng tua vít để tháo vỏ bảo vệ của đầu cân.
  • Kết nối các dây tín hiệu của loadcell với các chân tương ứng trên đầu cân.
  • Sử dụng kìm để siết chặt các mối nối.
  1. Lắp lại vỏ bảo vệ của đầu cân:
  • Sử dụng tua vít để lắp lại vỏ bảo vệ của đầu cân.
  1. Kiểm tra kết nối:
  • Bật nguồn cho đầu cân.
  • Kiểm tra các chỉ số trên màn hình hiển thị của đầu cân.
  • Nếu các chỉ số hiển thị bình thường, kết nối đã thành công.

Trên đây là cách kết nối loadcell với đầu cân. Hy vọng những thông tin này sẽ giúp ích cho bạn.

Bộ bộ khuếch đại loadcell

Bộ khuếch đại loadcell
Bộ khuếch đại loadcell

Bộ khuếch đại loadcell là một thiết bị chuyển đổi nhằm mục đích khuếch đại tín hiệu mV/V của loadcell thành tín hiệu Analog 4-20mA, 0-10V hoặc Modbus RTU. Nếu như bạn chỉ có nhu cầu đưa tín hiệu từ loadcell về PLC hoặc Scadar để giám sát, điều khiển thì bộ khuếch đại loadcell là một sự lựa chọn hoàn hảo.

Một số tính năng mà chỉ có trên bộ khuếch đại loadcell:

  • Khả năng khuếch đại tín hiệu lên đến 100 lần.
  • Tỉ lệ chuyển đổi chính xác cao hơn rất nhiều so với loại đầu cân loadcell.
  • Cách ly chống nhiễu tốt hơn so với các màn hình hiển thị loadcell có tín hiệu truyền về.
  • Khả năng cài đặt linh hoạt với nhiều loại loadcell kể cả loadcell chuyên dụng.
  • Khả năng lập trình trên Modbus RTU, TARE, truyền tín hiệu chính xác với trọng lượng thực tế.

Bộ khuếch đại loadcell thật sự là một thiết bị quan trọng trong các ứng dụng cân điện tử. Nó chuyển đổi tín hiệu loadcell thành một dạng có thể tương thích với nhiều thiết bị khác như PLC, màn hình hiển thị Analog 4-20mA , 0-10V và phần mềm đọc Modbus RTU.

Nếu bạn đang cần một đầu cân loadcell thì STR561 của Pixys là một sự lựa chọn đáng để quan tâm. Còn nếu bạn đang tìm một bộ khuếch đại loadcell thì ZE-SG là version mới nhất của Seneca đang được tin dùng bởi các anh em lập trình PLC.

Chúc các bạn thành công !

Kỹ sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa

Modbus TCP/IP Là Gì?

Modbus TCP-IP

Mọi kỹ sư lập trình điều khiển nói chung và lập trình PLC nói riêng ngày ngay phải biết tới giao thức Modbus RTU và giao thức Modbus TCP/IP để không lỗi thời trong thời đại 4.0 ngày càng phát triển như vũ bão. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là các bạn phải chi tiết từng giao thức. Thay vào đó, tốt hơn bạn hiểu biết cách sử dụng và thiết lập Modbus TCP/IP như thế nào cho hiệu quả và tiết kiệm nhất.
Vậy Modbus TCP/IP là gì & tại sao chúng ta cần phải quan tâm nó trong thời đại ngày nay.

Modbus TCP/IP là gì
Modbus TCP/IP là gì

Modbus TCP/IP là gì?

Giao thức Modbus TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong thời gian gần đây, nó giúp truyền thông hai hoặc nhiều thiết bị với nhau thông qua mạng Ethernet. Modbus RTU thực chất là giao thức Modbus RTU nhưng chạy trên nền mạng Ethernet nên được đặt theo một tên khác đó chính là Modbus TCP/IP.

So Sánh Modbus RTU và TCP/IP

So sánh Modbus TCP-IP với Modbus RTU
So sánh Modbus TCP-IP với Modbus RTU

Với sự phát triển công nghệ ngày càng nhanh chóng trong thời đại 4.0 việc biết càng nhiều phương thức giao tiếp càng giúp ích cho việc tiết kiệm chi phí và nhân công lắp đặt, cài đặt, lập trình. Tôi nghĩ rẳng một người lập trình cần cập nhật ngay chuẩn truyền thông Modbus TCP/IP nếu như đã biết Modbus RTU.

Modbus RTU RS485

Modbus RTU
Modbus RTU

Để hiểu được cách thức hoạt động của Modbus TCP/IP, trước tiên chúng ta cần phải biết tổ tiên của nó. Một kiểu giao thức Modbus nối tiếp cổ điển.

Giao thức Modbus được tạo ra bởi một công ty tên là Modicon vào năm 1979, nay thuộc về tập đoàn Schneider Electric. Ban đầu nó được phát triển cho PLC Modicon và các hệ thống tự động hóa công nghiệp. Sau đó họ chia sẻ phương thức truyền thông này miễn phí với tất cả các hãng khác.

Kể từ đó, nó đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn công nghiệp để truyền dữ liệu giữa các thiết bị điều khiển công nghiệp. Qua nhiều năm, Modbus RTU được sử dụng một cách phổ biến tại các nước phát triển nhưng đối với chúng ta nó vẫn còn là khá mới mẻ.

Trên mạng truyền thông Modbus RTU, các thiết bị giao tiếp với nhau theo phương thức Master– Slave hay còn gọi là Chủ – Tớ. Master – Slave ( Client – Server ) hoạt động theo phương thức Master gọi thì Slave sẽ trả lời.

Hệ thống chỉ có duy nhất 1 master và nhiều Slave.

Nếu hệ thống của bạn có 10 thiết bị Slave giao tiếp với 1 Master thì Master sẽ gọi từng Slave theo vòng tròn. Các tín hiệu đọc được sẽ theo tuần từ 1 đến 10 chứ không trả lời đồng thời.

Đây chính là nhược điểm duy nhất của Modbus RTU RS485. Tuy nhiên, điểm thuận tiện khi sử dụng Modbus RTU đó chính là tiết kiệm dây dẫn tín hiệu. Dù bạn có 100 thiết bị hay nhiều hơn thì cũng chỉ cần duy nhất 1 dây dẫn 2 lỏi A-B và GND.

Modbus TCP/IP Protocol

Modbus TCP-IP
Modbus TCP-IP

Về cơ bản thỉ Modbus TCP/IP hoạt động trên giao thức Modbus RTU với giao diện TCP chạy trên nền tảng Ethernet. Giống như Modbus RTU, Modbus TCP/IP cũng hoạt động dựa trên nguyên tắt Client – Server.

Nhưng,

Điểm khác biệt chính là Client ( Master ) khởi tạo lệnh hỏi và thời gian đáp ứng nhanh bất kỳ từ Server ( Slave ). Điều này mở ra một kỷ nguyên mới là bất kỳ một thiết bị nào cũng có thể Client hay Server. Do đó các thiết bị sẽ là đồng thời Client và server cùng lúc.

Một mạng có thể có nhiều Client. Tại một thời điểm, một số Client có thể gửi yêu cầu cùng lúc, nhiều server có thể phản hồi và Client có thể giao tiếp với nhiều server khác nhau.

Một máy chủ – Server  có thể đáp ứng đồng thời nhiều máy khách khác nhau ( Client ).

Ethernet, nắm vai trò chỉ đạo, đảm bảo tốc độ truyền dữ liệu đến tất cả các thiết bị cùng một lúc nhanh chóng. Giao thức Modbus TCP-IP sử dụng chuẩn Ethernet 10Mbps để truyền tải toàn bộ cấu trúc của modbus.

Đối với modbus TCP/IP thì thiết lập thông số Port 502 là được dành riêng cho Modbus. Bạn phải khai báo 502 tại Port truyền thông trên web server để kết nối và giao tiếp dữ liệu giữa các thiết bị với nhau.

Ứng dụng Modbus TCP/IP

Ứng dụng Modbus TCP:IP
Ứng dụng Modbus TCP:IP

Một trong những ứng dụng được sử dụng nhiều nhất liên quan tới Modbus TCP/IP đó chính là truyền thông Modbus RTU thông qua giao thức mạng Ethernet. Các thiết bị cổ điển không có sẳn chuẩn Modbus TCP/IP ngay trên thiết bị mà thường có ngõ ra là Digital ( DI ) hoặc Analog 4-20mA / 0-10V ( AI ).

Các thiết bị này thường được chuyển đổi sang modbus RTU trước khi qua gateawy để chuyển đổi thành Modbus TCP-IP. Một gateway có thể đọc được rất nhiều Modbus RTU. Việc lưu dữ liệu vào bộ nhớ tạm trên Gateway sẽ giúp PLC truy xuất data nhanh chóng hơn.

Với các phương thức truyền thông cũ thì Modbus RTU chỉ có thể truyền trực tiếp về PLC và không thể truy xuất ra bên ngoài. Ngày nay, với Modbus TCP-IP chúng ta có thể đọc các dữ liệu vào trực tiếp PLC và xuất sang một Server khác bên ngoài.

Bộ Chuyển đổi Modbus RTU sang Modbus TCP/IP

Bộ chuyển đổi Modbus RTU sang Modbus TCP-IP
Bộ chuyển đổi Modbus RTU sang Modbus TCP-IP

Hầu hết các PLC đời mới ngày nay nhất là Siemens lại giao tiếp Modbus TCP/IP làm tiêu chuẩn. Điều này có nghĩa rằng các thiết bị nào có chuẩn Modbus TCP/IP thì không cần sử dụng thêm card mở rộng của PLC Siemens.

Ngày nay, đa phần các thiết bị đều hỗ trợ Modbus RTU RS485 hoặc Analog 4-20mA / 0-10V. Để sử dụng chuẩn truyền thông Modbus TCP/IP chúng ta cần có một thiết bị được gọi là bộ chuyển đổi modbus RTU sang Modbus TCP/IP.

Tôi lựa chọn R-key-Lt thay cho các thiết bị khác vì nó có giá thành khá dễ tiếp cận & đặc biệt R-key-LT được sản xuất tại Seneca – Italy.

Để sử dụng Modbus TCP/IP bạn cần cài đặt tất cả các thiết bị chung 1 lớp mạng như 192.168.1.xxx có nghĩa rằng tất các thiết bị đều có 3 dữ liệu đầu giống nhau & số cuối cùng phải khác nhau.

Bộ chuyển đổi modbus RTU sang Modbus TCP/IP sẽ giúp giảm số lượng IP thiết bị cũng như quản lý từng khu vực.

Vd : bạn có 20 thiết bị Modbus RTU thì sẽ tương ứng 20 ID slave khác nhau. PLC sẽ tốn nhiều bộ nhớ để đọc từng địa chỉ thanh ghi này. Nếu bạn sử dụng gateway R-key-Lt thì 20 cái ID này sẽ được lưu trong bộ nhớ của R-key-Lt, bạn chỉ cần đọc địa chỉ IP : 192.168.1.xxx và Slave ID của các thiết bị Modbus RTU.

Việc sử dụng bộ chuyển đổi modbus RTU sang Modbus TCP/IP không chỉ làm tăng bộ nhớ mà còn giúp tăng thời gian đáp ứng rất nhiều so với Modbus RTU kết nối trực tiếp.

Cách sử dụng bộ chuyển đổi Z-KEY từ modbus RTU sang TCP/IP như sau:

Thiết bị bao gồm :

  • TEST-4: phát tín hiệu 4-20mA vào Z-4AI
  • Z-4AI: chuyển đổi từ 4-20mA sang Modbus RTU
  • Z-key-2ETH: chuyển đổi từ Modbus RTU sang Modbus TCP/IP
  • Modbus Poll : để đọc giá trị từ Z-key-2ETH
Cài đặt Modbus TCP/IP choZ-key-2ETH
Cài đặt Modbus TCP/IP choZ-key-2ETH

Bước 1 : Đầu tiên chúng ta vào web server của Z-key với địa chỉ : 192.168.1.101

Bước 2 : vào mục Working Mode => chọn Modbus Gateway Ethernet to Serial ( PORT#1 và PORT #2 ). Tại vì Z-key có 2 port RS485 độc lập nhau.

Khai Báo Modbus TCP-IP cho Modbus Poll
Khai Báo Modbus TCP-IP cho Modbus Poll

Bước 3: mở Modbus poll lên vào phần Connection. Chọn Modbus TCP/IP.

Modbus poll sẽ tự chọn Baud tương ứng với Z-key-2ETH.

Bước 4: Tại ô IP Adress gõ IP của Z-key-2ETH là 192.168.1.101 vào ô IP Address của Modbus Poll

Khai Báo ID và Ô nhớ thanh ghi trên Modbus Poll
Khai Báo ID và Ô nhớ thanh ghi trên Modbus Poll

Bước 5: Vào phần Setup trên thanh công cụ chọn Slave ID, Adress, Quality của Z-8AI ( Modbus RTU )

Ta có : Z-4AI có ID = 1, Ô nhớ Address Input 1 = 40017, quality = chọn >1 là được.

Lưu ý : chọn Fucntion 03 Read Holding Register(4x) nhé & dislay dạng Signed.

Đọc Modbus TCP/IP trên Modbus Poll
Đọc Modbus TCP/IP trên Modbus Poll

Sau khi nhấn OK. Chúng ta phát dòng 0,649mA vào Z-8AI. Modbus Poll không báo lỗi và hiển thị giá trị tại ô 7 x 4×0010 tức tương ứng ô nhớ 40017 của Z-4AI.

Như vậy, việc sử dụng bộ chuyển đổi modbus RTU sang Modbus TCP/IP khá đơn giản đúng không nào. Tương tự với PLC S7-1200 hay S7-1500 và các PLC khác cũng sẽ đọc tương tự như Modbus Poll.

Modbus TCP/IP S7-1200

Modbus TCP/IP S7-1200 được sử dụng ngày càng phổ biến thay thế cho Modbus RTU S7-1200 bởi tất cả các dòng PLC của Siemens ngày nay đều được tích hợp Ethernet vào cổng giao tiếp.

Điều này không chỉ giúp thuận tiện trong việc giao tiếp giữa máy tính cài TIAPORTAL với PLC mà còn giúp tất cả các thiết bị khác có giao thức Modbus nhưng có Protocol TCP-IP là có thể giao tiếp được với S7-1200, S7-1400 và S7-1500 một cách dễ dàng.

Tôi sẽ hướng dẫn các bạn cách truyền thông Modbus TCP/IP S7-1200 với R-key-Lt một cách đơn giản & dễ hiểu nhất.

Bỏ qua các bước  cơ bản mình vào ngay vấn đề chính. Hãy xem hình bên dưới nhé.

Modbus TCP/IP S7-1200 Client
Modbus TCP/IP S7-1200 Client

Tôi đang có :

  • PLC S7-1200 có IP:192.168.1.100
  • IP cần đọc là 192.168.1.101 từ Z-key

Bỏ qua các bước cơ bản minh nghĩ các bạn đã biết mình vào ngay vấn đề chính.

Tại PLC chúng ta cần lấy khối MB_Client ( Master ) và 2 khối MOVE với IN = địa chỉ của ID Mobus. Hiện tại thiết bị của mình có ID = 1 thì chọn vào là 1.
–     Lệnh MOVE thứ nhất mình tại OUT1 =  Unit_ID

  • Lệnh MOVE thứ hai mình chọn OUT1 = Transaction_ID

Và cần khai báo các thông số tương ứng. Bạn cần quan tâm thông số quan trọng:

  • MB_MODE : chọn 0
  • MB_Data_Add: sẽ chọn thanh ghi cần đọc tương tự như Modbus RTU như 40017…
  • MB_DATA_LEN: độ dài của ô nhớ cần đọc – mình chọn 10 giá trị
  • MB_DATA_PTR và CONNECT cần được khai báo theo khối lưu trữ bên dưới
    Connec S7-1200 Modbus TCP/IP
    Connec S7-1200 Modbus TCP/IP

Tại phần khái báo Connection ( địa chỉ kết nối ) cho Modbus TCP – Client thì chúng ta dùng lệnh TCON_IP_V4 :

  • InterfaceId : 64
  • ID : 1
  • Connecttion type: 11
  • ActiveEstablished: TRUE
  • ADDR chúng ta cần ghi đúng IP của R-key-lt hoặc Z-key lần lượt 168.1.101
  • RemotePort: 502 – luôn luôn là 502 vì modbus chỉ sử dụng cổng 502
MB_Data_LEN S7-1200
MB_Data_LEN S7-1200

Tại khối lưu trữ MB_DATA_LEN = 10 thì Modbus thì chúng ta chọn Array[10] với Int cho giá trị tuyến tính cho 10 ô nhớ.

Lưu ý rằng để khối lệnh đọc được dữ liệu từ MB_DATA_LEN và CONNECT bạn cần kéo 2 ô này trực tiếp vào thì mới đọc được.

Kéo Ô nhớ khai báo Lưu trữ DATA vào Modbus Client
Kéo Ô nhớ khai báo Lưu trữ DATA vào Modbus Client
Kéo ô nhớ khai báo kết nối TCP-IP vào Modbus Client
Kéo ô nhớ khai báo kết nối TCP-IP vào Modbus Client

Khi cho PLC S7-1200 chạy chúng ta sẽ thấy các nhớ từ 1…10 hiển thị các giá trị truyền từ Modbus RTU sang TCP/IP tới PLC. Nếu các giá trị này thay đổi đúng với giá trị từ thiết bị truyền về thì xem như quá trình đọc modbus TCP/IP trên S7-1200 đã thành công.
Lưu ý : việc kéo các ô nhớ của khối lệnh Data_LEN và Connect trước khi cho PLC chạy nhé.

Bạn cũng có thể dùng Modbus poll để kiểm tra lại xem các giá trị có được truyền thông chính xác hay chưa.

Modbus TCP/IP mang tới lợi ích gì?

Bất kỳ một công nghệ mới nào cũng cần có thời gian để mọi người tìm hiểu, học hỏi và ứng dụng vào các dự án của mình. Sau đây là các lợi ích mình nghĩ là đáng phải dùng trên MODBUS TCP/IP:

  • Truyền thông qua Ethernet RJ45 tiêu chuẩn
  • Multi Master – có nhiều Master ( Client ) đọc được Slave ( server )
  • Multi Slave – kết nối nhiều slave với nhau
  • Tốc độ max 10Mbps
  • Khoảng cách : không giới hạn

Với các ưu điểm trên Modbus TCP/IP là một lựa chọn không thể tốt hơn lúc này. Các thiết bị nên chọn theo chuẩn Modbus TCP/IP để giao tiếp với nhau. Nếu các thiết bị của bạn chỉ xuất ra Digital, Analog tiêu chuẩn. Bạn cần trang bị thêm các bộ chuyển đổi từ Digital, analog sang Modbus TCP-IP.

Với giá thành các thiết bị chuyển đổi ngày càng tốt. Việc sử dụng Modbus TCP-IP trở nên đơn giản và dễ dàng hơn rất nhiều so với trước đây. Tới đây thì tôi nghĩ rằng các bạn đã rõ modbus TCP/IP là gì rồim đúng không nào?

Chúc các bạn thành công !

Kỹ sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hoà

Máy tính lượng tử – Chìa khóa của kỷ nguyên cách mạng mới?

Máy tính lượng tử liệu - cách mạng công nghệ (nguồn ảnh: vestock - freepik.com)

Máy tính lượng tử, một cụm từ ghép từ “máy tính” và “lượng tử”. Đối với chúng ta, hẳn chiếc máy tính desktop hay laptop đã trở thành một vật không thể thiếu trong đời sống. Từ những công việc nhỏ nhất cho đến lớn nhất, xã hội hiện nay không thể nào vận hành thiếu máy tính. Thế còn lượng tử? Đây vốn là một khái niệm thuộc chuyên nghành vật lý và khá xa lạ với đời sống hằng ngày. Và cũng như thế, máy tính lượng tử là một chủ đề mới nổi trong những năm gần đây.

Máy tính lượng tử liệu chìa khóa cho kỷ nguyên cách mạng công nghệ?
Máy tính lượng tử liệu – cách mạng công nghệ (nguồn ảnh: vestock – freepik.com)

Vậy nó là gì? Khả năng của nó như thế nào? Chúng đang dần ảnh hưởng đến chúng ta như thế nào? Viễn cảnh nhà nhà sử dụng máy tính lượng tử sẽ xảy ra trong tương lai không xa? Hãy cùng nhau giải đáp những câu hỏi đó trong bài viết này bạn nhé.

Máy tính lượng tử là gì?

Như một định luật, khi ta gắn từ “lượng tử” vào bất cứ lĩnh vực nào, chúng đều trở nên “xịn” hơn vài phần. Không chỉ về hình thức mà cả về cách thức, máy tính lượng tử là một sự phát triển vượt bậc so với máy tính thông thường.

Khái niệm máy tính lượng tử.

Để đi vào khái niệm của nó, tôi nghĩ chúng ta nên bắt đầu từ những khái niệm cơ bản nhất, đó chính là “lượng tử”.

Lượng tử là gì?

“Lượng tử” – “Quantum” đây vốn là một khái niệm trong trong vật lý. Nó ám chỉ lượng nhỏ nhất của một thuộc tính vật lý có thể đo đạc được, đặc biệt là đối với năng lượng.

Lượng tử hóa của ánh sáng
Lượng tử hóa của ánh sáng

Và đối với “lượng tử hóa” điều này ám chỉ việc “định danh” ra số lượng nhỏ nhất đấy. Với khái niệm này, ta có thể phân lượng các thuộc tính vật lý thành bội lượng tử của thuộc tính đó. Ví dụ với các loại bức xạ điện từ (ánh sáng, tia tử ngoại/ hồng ngoại,…) thì lượng tử của nó chính là một photon.

Điện toán lượng tử là gì?

Đó là một lĩnh vực đa nghành. Và mang nhiều khía cạnh khác nhau giữa vật lý, khoa học máy tính và toán học vận dụng cơ học lựng tử. Nó được sinh ra để giải quyết những vấn đề phức tạp mà tưởng chừng như không thể so với máy tính “cổ điển”.

Với các đặc tính vật lý từ cơ học lượng tử như trạng thái chồng chất hoặc giao thoa chẳng hạn. Tận dụng và áp dụng vào máy tính lượng tử chúng ta đã cho ra đời một hệ thống sử lý siêu việt. Các ứng dụng của chúng đã được áp dụng vào các lĩnh vực như học máy (machine learning), mô phỏng vật lý và cho ra những kết quả vượt trội.

Qubit – Khái niệm thay đổi điện toán truyền thống.

Máy tính mới, khái niệm mới, phương thức mới và đương nhiên rồi, kiểu bit mới. Qubit là một vấn đề cốt lõi trong máy tính lượng tử. Nó chính là vấn đề mấu chốt dẫn đến sự vượt trội của máy tính lượng tử.

Bit truyền thống – hệ nhị phân.

Hệ nhị phân nhị phân (binary) – là khái niệm dùng để chỉ dữ liệu trạng thái của các bit truyền thống. Ở các bit truyền thống ta có hai giá trị hoặc là 0 (thấp/ tắt), hoặc là 1 (cao/ bật). Với 1 bit chỉ biểu thị được hoặc trạng thái 0 hoặc 1, việc tính toán cũng như lưu trữ sẽ gặp giới hạn rất lớn. Hãy lấy một dãy dư liệu 8 bit ra làm ví dụ, chúng sẽ có định dạng là [-][-][-][-][-][-][-][-]. Với mỗi bit ta có thể có 2 giá trị, vì thế nên số giá trị ta có thể tạo được từ 8 bit sẽ là 28 = 256 giá trị.

Bạn sẽ nghĩ rằng, việc tạo ra được 256 giá trị từ 8 bit là đáng kể ư? Không hề! Nếu ta xét những hệ thống dữ liệu lớn lến đến hàng ty tỷ giá trị thì các bit vẫn là quá giưới hạn.

Qubit là gì? Sự vượt trội của chúng ra sao.

Qubit – bit lượng tử, chúng được biểu diễn bằng các hạt lượng tử. Cốt lõi ở khả năng xử lý của máy tính lượng tử xuất phát từ việc “điều khiển” qubit. Với vai trò tương tự với các bit trong máy tính truyền thống. Nền tảng của các bộ xử lý lượng tử đều dựa trên việc xử lý, thao tác với các qubit này. Từ đó, sự vượt trội của qubit chính là tiền đề mang đến tính siêu việt của máy tính lượng tử.

So sánh qubit và bit
So sánh qubit và bit

Dựa trên các định luật của cơ học lượng tử, đặc biệt là trạng thái chồng chất. Giá trị của một bit không chỉ dừng lại ở con số 0 hoặc 1 mà còn có thể cả 0 và 1 cùng lúc. Điều này nghe tuy vô lý và khá là “cấn”, vì thế tại sao ta không cùng tìm hiểu chúng bạn nhỉ?

Các nguyên tắc trong điện toán lượng tử.

Chồng chập, liên đới và mất liên kết đó là các thuật ngữ quan trọng trong điện toán lượng tử. Để hiểu được về máy tính lượng tử, đó là các kiến thức tiên quyết ta cần biết.

Nguyên lý chồng chập.

Chồng chập lượng tử là từ ám chỉ việc dùng nguyên lý chồng chập vào cơ học lượng tử. Nguyên lý này được phát biểu như sau: “tác động của hai hay nhiều hiện tượng lên cùng một vị trí tại một thời điểm bằng tổng các tác động của từng hiện tượng riêng lẽ”.

Điều này có nghĩa rằng khi một hệ lượng tử được phát hiện ở hoặc trạng thái A hoặc trạng thái B, các tính chất của hai trạng thái đấy là khác nhau. Thông qua nguyên lý chồng chập, nó có thể được phát hiện ở trạng thái tổ hợp của chúng: aA+bB, trong đó a và b là tham số với giá trị bất kỳ.

Nguyên tắc này có thể phân tích hoạt động của một hệ vật lý thành các hệ “cơ bản” riêng. Vì thế nên các qubit mang lại tính “song song”. Cho phép chúng có thể xử lý hàng triệu thao tác cùng lúc.

Liên đới lượng tử.

Đây là một hiệu ứng trong cơ học lượng tử mà trong đó trạng thái lượng tử (vị trí, xung lượng, spin,…) của nhiều vật thể có liên hệ với nhau. Sự tương quan này diễn ra bất kể không – thời, tức là bất kể khoảng cách và thời gian. Đúng vậy, bạn không đọc nhầm và chúng tôi cũng không cường điệu.

Hiện tượng liên đới lượng tử là gì?
Hiện tượng liên đới lượng tử là gì?

Khi nhiều lượng tử có sự liên đới với nhau ở một phương diện trạng thái lượng tử nhất định. Phương diện trạng thái lượng tử đó ở mỗi lượng tử sẽ bị ràng buộc bất kể khoảng cách và diễn ra ngay lập tức. Ví dụ: ở hai hạt có sự liên đới về spin (quay) là 0. Khi hạt 1 có spin là dương 1 thì hạt 2 phải có spin là âm 1 (tổng =0). Hoặc khi hạt 2 có spin là âm ½ thì hạt 1 phải có spin là dương ½.

Khi áp dụng vào các qubit của máy tính lượng tử. Hiện tượng liên đới cho phép máy tính lượng tử có khả năng giải quyết các vấn đề nhanh hơn. Không những thế, ở một cái nhìn xa hơn chúng có thể được ứng dụng trong công nghệ viễn tải lượng tử. Giúp việc vận chuyển thông tin được di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng.

Sự mất liên kết.

Mất mát vốn là cụm từ chưa bao giờ mang lại cho ta một cảm giác dễ chịu. Và sự mất liên kết trong các hạt lượng tử (của qubit) cũng thế. Các yếu tố mối trường có thể khiến trạng thái lượng tử của các qubit sụp đổ. Đây là bài toán cần lời giải lớn nhất trong việc xây dựng máy tính lượng tử. Hướng giải quyết hiện nay đó chính là cố gắng trì hoãn sự mất liên kết của trạng thái.

Các thành phần của máy tính lượng tử là gì?

Máy tính lượng tử cũng bao gồm 2 phần đó là phần cứng và phần mềm.

Phần cứng lượng tử: Gồm 3 thành phần chính sau đây.

  • Mặt phẳng dữ liệu: Đây là cốt lõi của máy tính lượng tử. Nó bao gồm những qubit vật lý cũng như các hệ thống cần thiết để giữ chúng ở đúng chỗ.
  • Mặt phẳng điều khiển và đo lường: Nhiệm vụ của chúng là chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số thành tín hiệu liên tục hoặc điều khiển sóng. Các tín hiệu đấy sẽ thực hiện các thao tác trên qubit.
  • Mặt phẳng bộ xử lý điều khiển và bộ xử lý máy chủ: Đây là nơi thực hiện các thuật toán lượng tử hoặc chuỗi thao tác.

Phần mềm lượng tử:

Máy tính lượng tử thực hiện các thuật toán với tính độc nhất vốn có qua các mạch lượng tử. Nó là một quy trình điện toán thường xuyên xác định loạt các thao tác logic lượng tử trên qubit. Ta có thể sử dụng các công cụ hoặc thư viện để viết mã các thuật toán đấy.

Công nghệ máy tính lượng tử hiện nay

Ta đã có một cái nhìn sơ bộ về các khái niệm cơ bản của máy tính lượng tử. Thế còn tình hình thực tế ra sao?

Sức mạnh của máy tính lượng tử.

Vào tháng 8 năm 2022, Vivek Wadhwa và  Muritz Kop đã có một bài viết. Trong bài viết đó họ có nói rằng “Nếu các dự án hiện có trên khắp thế giưới thành công, các cỗ máy này sẽ vô cùng mạnh mẽ, thực hiện các nhiệm vụ chỉ trong vài giây mà máy tính thuông thường phải mất hàng triệu năm mới thực hiện được”.

So sánh máy tính lượng tử và máy tính cổ điển
So sánh máy tính lượng tử và máy tính cổ điển (nguồn ảnh: freepik.com)

Thật vậy chỉ tính riêng đầu năm ngoái, tốc độ xử lý của máy tính lượng đã nhanh hơn 158 triệu lần so với các siêu máy tính. Một công việc xử lý trong 4 phút với máy tính lượng tử có thể khiến các cỗ máy cổ điển mất cả 10 000 năm.

Với sức mạnh giải mã gần như là vô hạn của mình. Ở viễn cảnh các đơn vị tình báo được trang bị máy tính lượng tử. Mã hóa RSA 2048-bit sẽ được họ phá vỡ trong chưa đầy 8 tiếng. Với các siêu máy tính truyền thống, chúng sẽ phải mất khoảng 300 nghìn tỷ năm.

Các ứng dụng hiện nay của máy tính lượng tử.

Hiện nay, máy tính lượng tử đang được áp dụng vào các công việc như:

Máy học (machine learning): Tốc độ xử lý cao là đặc điểm để phân tích dữ liệu lớn. Với mục đích để các máy tính tự đưa ra các dự đoán và quyết định tốt hơn. Đây là một ứng dụng mang đầy tính hứa hẹn của máy tính lượng tử.

Tối ưu hóa: Để tối ưu chuỗi cung ứng, hệ thống, quy trình sản xuất. Việc áp dụng sức mạnh của máy tính lượng tử sẽ tạo ra các thuật toán thích hợp. Điều đó sẽ mang lại các lợi ích thiết thực cho doanh nghiệp cũng như hệ thống tài chính.

Mô phỏng: Với thế mạnh về tốc độ xử lý của mình. Các mô hình mô phỏng sẽ có thể được điều chỉnh quy mô cận thực tế nhất có thể. Điều này sẽ tăng độ chính xác của quá trình mô phỏng. Từ đó có thể áp dụng cho những yêu cầu về mô phỏng về vật lý, hóa học, sinh học. Hay cụ thể là lĩnh vực y tế, ta có thể tạo ra những phương thuốc, cách điều trị mới. Từ đó có thể chữa trị được những căn bệnh mà tưởng chừng không thể ở hiện tại.

Sự phát triển đấy rồi sẽ đi đến đâu?

Hãy phóng tầm mắt đến một tương lai xa hơn nơi máy tính lượng tử được bình dân hóa. Điều này có nghĩa rằng mọi người đều có khả năng sử dụng máy tính lượng tử. Chúng sẽ thay đổi toàn bộ các khía cạnh của cuộc sống từ lớn đến nhỏ.

Đối với công nghệ lượng tử hiện nay thì chúng ta chỉ mới ở bước khởi đầu. Những khó khăn trong việc phát triển vẫn đang dần được khắc phục với các hướng khác nhau. Bên cạnh những thành tựu đáng ngạc nhiên về phát triển. Các công ty nghiên cứu cũng đã đặt ra những mục tiêu tăng trưởng ở mức “nhảy vọt”. Ta đã được chứng kiến sự phát triển của các vi xử lý cũng như các linh kiện điện tử. Còn đối với máy tính lượng tử, chúng được kỳ vọng rằng sẽ có tốc độ phát triển vượt bậc.

Tuy nhiên, các ý kiến trái chiều cũng như mối lo ngại phát sinh là điều không thể tránh khỏi. Để giải đáp hết tất cả những câu hỏi, ta cần phải nhìn vào thực trạng khách quan và thời gian sau này để đưa ra được câu trả lời. Còn đối với chúng tôi, mong rằng bài viết này đã có thể giúp ích cho bạn. Hẹn gặp các bạn ở những bài viết tiếp theo ⋆⋆⋆⋆⋆⋆⋆⋆.

Trí tuệ nhân tạo - tiềm năng vô hạn đi kèm nguy hiểm vô biên?
Trí tuệ nhân tạo – tiềm năng vô hạn đi kèm nguy hiểm vô biên?

Có thể bạn muốn đọc thêm: Trí tuệ nhân tạo – tiềm năng vô hạn đi kèm mối nguy vô biên?

Trí tuệ nhân tạo – Tiềm năng vô hạn đi kèm mối nguy vô biên?

Trí tuệ nhân tạo - tiềm năng vô hạn đi kèm nguy hiểm vô biên?

Trí tuệ nhân tạo – nếu bàn tán về chủ đề này ở quán trà đá vỉa hè ở 20 năm trước. Chắc như đinh đóng cột rằng mọi người xung quanh sẽ nhìn bạn với ánh mắt xa lạ. Thật vậy, đây là khái niệm mà chúng ta mới thật sự có thể tiếp cận trong những năm gần đây. Không những thế, mà nó đang có sự phát triển “nhảy bậc” đến mức không tưởng.

Trí tuệ nhân tạo - tiềm năng vô hạn đi kèm nguy hiểm vô biên?
Trí tuệ nhân tạo – tiềm năng vô hạn đi kèm nguy hiểm vô biên?

ChatGPT, AI art, AI thay thế lao động, AI xâm chiếm con người,… hẳn chúng là những mối quan ngại đầu tiên khi bạn nghĩ về vấn đề này. Cũng không xa lạ gì nếu như bạn đang có một nỗi sợ vô hình về vấn đề này. Thật vậy, chúng ta đã được cảnh báo rất lâu từ những cuốn sách, tiểu thuyết viễn tưởng hay phim ảnh. Nhưng sự thật là như thế nào? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu bạn nhé.

Trí tuệ nhân tạo là gì?

Trí tuệ nhân tạo – Artificial Intelligence. Cái tên gần như đã nói lên tất cả, đó là dạng trí tuệ do con người tạo ra. Nhưng nó hoạt động như thế nào? Định nghĩa cụ thể ra làm sao?

Khái niệm về trí tuệ nhân tạo là gì?

Trí tuệ nhân tạo – trí thông minh nhân tạo là một phương thức mô phỏng trí tuệ con người được thực hiện qua máy móc, đặc biệt là qua hệ thống máy tính. Chúng ta đang hướng đến sự mô phỏng ở mức nào? Đương nhiên là ở cấp độ “cá thể con người” rồi. Trí tuệ nhân tạo phải có khả năng học hỏi, tự đưa ra lựa chọn và hành động, kể cả khi gặp phải những tình huống chưa từng xảy ra, chưa được lập trình.

Và với khả năng tính toán siêu việt của “một cái máy” bạn đoán ra điều gì rồi chứ? Phải, đó là một quyền năng mà có hình dung thì ta cũng không thể nào nắm trọn bối cảnh.

Nền tảng và lịch sử của nghành trí tuệ nhân tạo.

Bạn nghĩ rằng chỉ khi máy tính được phát minh, con người mới bắt đầu nghĩ về trí tuệ nhân tạo? Ta đã thấy được những mầm mống cho khái niệm trí tuệ nhân tạo ở các giai thoại, huyền thoại, thần thoại. Tuy nó không tồn tại hoàn chỉnh như khái niệm hiện tại, nhưng ta đã có thể khẳng định rằng, từ lâu loài người đã có một cái nhìn mơ hồ về việc chủ động “tạo dựng” nên trí tuệ.

Với tiền đề là cuốn sách “Giant Brains, or Machines that Think” tạm dịch là “Bộ não khổng lồ, hoặc những máy móc có thể suy nghĩ được”. Trong giai đoạn 1950 – 1956, trí tuệ nhân tạo đã được khai sinh. Vốn những kết quả từ các thí nghiệm, nghiên cứu đều rất thô sơ và chưa đem lại tính khả quan cao như hiện nay nhưng nó đã mời gọi đến bình minh cho triều đại này.

Đến hiện nay, những ứng dụng của trí tuệ nhân tạo đã được thấy rõ và áp dụng trực tiếp vào mọi khía cạnh của cuộc sống. Có thể kể qua một số dịch vụ nổi tiếng như ChatGPT, AI art, AI designing,….

Cách trí tuệ nhân tạo hoạt động.

Chung quy mà nói, AI hoạt động dựa trên việc hấp thụ một lượng lớn dữ liệu. Chúng sẽ phân tích các dữ liệu để tạo nên sự tương quan và mẫu, dựa trên những mẫu đấy AI sẽ có thể dự đoán cho những trường hợp chúng phải gặp trong tương lai.

Luyện tập cho AI bằng dữ liệu
Luyện tập cho AI bằng dữ liệu

Các chương trình trí tuệ nhân tạo tập trung vào những kỹ năng nhận thức sau:

Học hỏi: Ở mặt này, trí tuệ nhân tạo tập trung vào việc thu thập dữ liệu. Ngoài ra chúng sẽ tạo nên những hệ thống luật mới. Từ đó mà lập nên những thuật toán, mang cho thiết bị một hướng dẫn từng bước để hoàn thành một việc cụ thể.

Lý luận: Chương trình trí tuệ nhân tạo sẽ chọn ra thuật toán đúng để đạt được mục đích.

Tự điều chỉnh: Không chỉ dừng lại ở 2 kỹ năng trước. Trí tuệ nhân tạo còn cần phải tự điều chỉnh thuật toán để có thể mang đến kết quả chính xác nhất có thể.

Sáng tạo: Cuối cùng bằng cách sử dụng neural networks (mạng nơ ron), rules-based systems (hệ thống dựa trên quy tắc), statistical methods (phương pháp thống kê) và những công nghệ Ai khác để tạo nên những hình ảnh mới, văn bản mới, âm nhạc mới và ý tưởng mới.

Phân loại trí tuệ nhân tạo.

Đúng vậy, tùy theo hướng phát triển mà AI có thể chia thành nhiều phân lớp khác nhau. Kiểu chia đầu tiên đó chính là mạnh và yếu.

Strong AI và weak AI.

Trí tuệ nhân tạo có thể được phân loại thành hai kiểu yếu và mạnh.

  • Weak AI: Hay còn được biết là narrow AI (trí tuệ nhân tạo hẹp). Kiểu trí tuệ nhân tạo này được thiết kế vào đào tạo để hoàn thành một việc cụ thể. Những robot công nghiệp và trợ lý cá nhân ảo như Siri, chúng sử dụng weak AI.
  • Strong AI: Còn được biết đến là Artificial General Intelligence (AGI). Mô tả chương trình có thể tái tạo lại những khả năng nhận thức của con người. Khi gặp những công việc mới, loại trí tuệ nhân tạo này sẽ có thể dùng logic mờ. Sử dụng những kiến thức từ một lĩnh vực này đến lĩnh vực khác để tìm ra phương pháp giải quyết. Trên lý thuyết, loại hình trí thông minh nhân tạo này sẽ vượt qua được cả Turing test và Chinese Room argument.

Phân loại theo kiểu 4 loại trí tuệ nhân tạo:

Ta có thể phân loại trí tuệ nhân tạo thành 4 loại như sau:

Phân loại trí tuệ nhân tạo
Phân loại trí tuệ nhân tạo

Loại 1: Reactive machines (máy phản ứng):

những hệ thống trí tuệ nhân tạo này không có bộ nhớ và chỉ hoạt động một công việc cụ thể. Ví dụ ở chương trình “chơi cờ vua” Deep Blue đã đánh bại Garry Kasparov vào năm 1990. Nó có thể phân tích bàn cờ và dự báo trước các nước đi. Nhưng vì không có bộ nhớ, chương trình này chẳng thể nào sử dụng những kinh nghiệm cũ để áp dụng cho tương lai.

Loại 2: Limited memory (bộ nhớ giới hạn):

Đối với loại này thì chúng có bộ nhớ và có thể khắc phục được khuyết điểm ở loại 1. Trên thực tế, một số chức năng đưa ra quyết định (decision-making function) trong các xe tự hành được thiết kế theo kiểu này.

Loại 3: Theory of mind (lý thuyết của lý trí):

Đây là một khái niệm tâm lý. Khi áp dụng vào lĩnh vực này chúng có nghĩ rằng hệ thống có thể có trí tuệ xã hội (social intelligence) để hiểu được những cảm xúc. Đây là loại có thể suy luận ý định con người từ đó đoán trước hành vi. Đó là kỹ năng cần thiết để có thể khiến chúng trở thành một phần của đội ngũ nhân lực.

Loại 4: Self-awareness (tự nhận thức):

Cuối cùng ở loại này, hệ thống trí tuệ nhân tạo có được ý thức độc lập, mang đến cho chúng nhận thức. Các máy móc ở mức độ này có thể nhận biết trạng thái của chính bản thân chúng. Loại hình trí tuệ nhân tạo này đến nay vẫn chưa tồn tại.

Thực trạng hiện nay trên lĩnh vực trí tuệ nhân tạo.

Ta hẳn không xa lạ vào những ứng dụng của trí thông minh nhân tạo hiện nay. Chúng đa dạng và thực sự mang đến kết quả công việc khá tốt. Để nhìn nhận chuyên sâu hơn, chúng ta phải xem qua thực trạng cũng như phân tích ưu nhược điểm.

Thực trạng/ ứng dụng của trí tuệ nhân tạo.

ChatGPT vốn là một từ khóa hot nổi lên gần đây bởi khả năng vượt trội của mình. Bên cạnh đó ta còn phải nói đến các trang web, phần mềm khác với mục đích tương tự. Tạo văn bản với nguồn thông tin lớn, giao tiếp với chúng ta như thể có một nhân cách, thiết kế nghệ thuật, thiết kế đồ họa, thiết kế mạch điện,….

Ứng dụng của trí tuệ nhân tạo vào cuộc sống
Ứng dụng của trí tuệ nhân tạo vào cuộc sống

Không những thế, ở các lĩnh vực như tự động hóa, học máy (machine learning), thị giác máy (machine vision), Natural language processing (NLP), robot, xe tự hành,…. AI còn thể hiện rõ hơn thế mạnh của mình.

Thậm chí ở cả những ứng dụng như y tế, giáo dục, kinh doanh, tài chính, luật pháp, giải trí, truyền thông, ngân hàng,…. Có lẽ dành cả ngày cũng không thể liệt kê hết được những ứng dụng mà trí tuệ nhân tạo có thể nhúng chân vào.

Tiềm năng vô hạn đấy vẫn còn đang tiếp tục phát triển và nở rộ bởi chính những ưu điểm sau mà trí tuệ nhân tạo mang lại.

Ưu điểm của trí tuệ nhân tạo.

Trí tuệ nhân tạo có thể mang lại cho chúng ta rất nhiều lợi ích:

  • Tiết kiệm thời gian và nguồn lực. Vì thế, bạn có thể tập trung vào những công việc khác yêu cầu đến việc suy tính.
  • Có thể tăng sự thỏa mãn của người dùng. Bằng cách tiết kiệm thời gian, ta có thể mang đến nhiều tính năng, tạo thêm nhiều nội dung và tăng tốc độ phản hồi.
  • Thúc đẩy khả năng sáng tạo của hệ thống. Ý tôi không phải là chính bản thân nó chủ động sáng tạo. Mà ở đây, bạn sẽ có thời gian để tập trung vào những công việc đòi hỏi sự sáng tạo.
  • Tiềm năng vô hạn vốn là đặc điểm của loại hình này. Với nó, ta có thể làm được gì? Đi đến đâu? Tạo ra gì? Khám phá được gì? Không ai có thể nói trước hay dự đoán chính xác được khả năng của trí tuệ nhân tạo cả.

Nhược điểm của trí tuệ nhân tạo.

Điều đầu tiên, tuy có thể sẽ phải xét đến những mối lo ngại đạo đức: thiên kiến, sai lệch thông tin, vi phạm bản quyền,…. Nhưng ta có thể xét đến những lý do sau đây:

  • Chúng có thể sẽ không tích hợp hoàn hảo với quy trình công việc hiện tại của bạn.
  • Không phải ai cũng sẵn sàng để chào đón AI. Thật vậy, đây là một khái niệm khá mới để ta có thể chấp thuận.
  • Yêu cầu một nguồn dữ liệu chất lượng.

Những thử thách trong việc phát triển trí tuệ nhân tạo.

Như một đứa trẻ sơ sinh đang được dìu dắt. Việc phát triển trí tuệ nhân tạo được nhiên đã, đang và gặp nhiều khó khăn. Các thử thách hiện tại mà ta đang phải đối mặt đó chính là:

  • Thiếu hiểu biết:

Đây là một lĩnh vực mới và chúng ta vẫn còn nhiều điều để  tìm hiểu về chúng.

  • Lo ngại về tính riêng tư:

Dữ liệu cần dung nạp để huấn luyện cho trí thông minh nhân tạo là rất lớn. Vì thế sẽ có thể tồn tại dữ liệu cá nhân trong đó, ảnh hưởng đến tính riêng tư.

  • Năng lượng vận hành:

Trí tuệ nhân tạo đòi hỏi một nguồn năng lượng ổn định để thực hiện các tác vụ phức tạp. Điều đó sẽ tăng giá thành cơ sở hạ tầng.

  • Thiếu dữ liệu:

Hệ thống AI đòi hòi một khối dữ liệu lớn và đa dạng để huấn luyện. Tuy nhiên không phải công ty nào cũng có thể thỏa mãn được điều này.

  • Kết quả không đáng tin:

Kết quả của một hệ thống AI đưa ra dựa trên nhiều yếu tố đa dạng nhưng chủ yếu dựa vào nguồn thông tin người huấn luyện cấp cho nó. Vì vậy có thể mang đến những kết quả thiếu sự khách quan.

  • Kỹ thuật phức tạp:

Đây vốn là đặc tính của nghành này. Vì vậy để phát triển theo đúng hướng và lâu dài, cần có nhiều chuyên gia trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Kết luận về cái nhìn tương lai gần trong lĩnh vực này.

Trước hết, tôi mong rằng qua bài viết, bạn đã có được một cái nhìn rõ hơn về AI. Sau đó hãy cùng thảo luận và cùng nhau giải đáp một số câu hỏi nào.

Liệu công nghệ trí tuệ nhân tạo có phát triển mạnh mẽ?

Không những phát triển mạnh mẽ mà rất – cực kỳ – siêu mạnh mẽ là đằng khác. Với tiềm năng của mình việc công nghệ này sẽ phát triển như một điều hiển nhiên.

Công nghệ này sẽ mang tới những gì?

Tôi không thể tra lời cụ thể, nhưng chắc chắn sẽ với mục đích cải thiện đời sống của ta. Hãy nhìn vào những công nghệ đã đi trước như “máy tính”, “thiết bị liên lạc/ truyền thông”, “mạng internet”. Với tính đa dạng và tiềm năng cao, chúng đã trở thành một phần không thiếu trong cuộc sống. Có lẽ trong tương lai cũng thế, AI không chỉ là một mặt giúp cuộc sống chúng ta tốt hơn mà còn mở ra những cánh cửa mới cho sự phát triển của loài người.

Chúng ta sẽ không bị đe dọa chứ?

Nếu bạn đang nói đến viễn cảnh robot lật đổ con người như trên các phim khoa học viễn tưởng. Tôi nghĩ rằng ta phải mất thêm nhiều thời gian nữa mới có thể dựa đoán điều đó.

Nhưng hãy nhìn ở hiện tại. Các sản phẩm không “thông minh” mấy, không “trí tuệ” mấy đã dẫn đến một số trường hợp như tai nạn giao thông ở các thiết bị tự hành.

Còn về vấn đề cạnh tranh công việc. Việc các tác phẩm nghệ thuật được sáng tạo để thay thế nghệ sĩ đã xuất hiện. Phải kể đến việc tác phẩm AI đã qua mặt các họa sĩ trong năm 2022 để giành giải nhất. Hay kế đó là việc ở Trung Quốc lượng yêu cầu sáng tác của các họa sĩ đã bị giảm xuống đáng kế, thay vào đó là các yêu cầu sửa lại các tác phẩm đã được tạo nên bởi trí tuệ nhân tạo.

Như các bạn có thể thấy, đối với một vấn đề hết sức mới này, chúng ta cần một khoảng thời gian, một sự nghiên cứu bài bản mới có thể nói hết tất cả các vấn đề. Còn đối với tôi, mong rằng đã mang đến cho bạn những thông tin hữu ích về vấn đề này. Hẹn gặp các bạn ở những bài viết tới ♥♥♥♥♥♥♥♥.

Máy tính lượng tử liệu - cách mạng công nghệ (nguồn ảnh: vestock - freepik.com)
Máy tính lượng tử liệu chìa khóa cho kỷ nguyên cách mạng công nghệ?

Có thể bạn muốn đọc thêm: Máy tính lượng tử – chìa khóa của kỷ nguyên cách mạng mới?

Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ RTD Pt100 đơn giản

Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ

Nếu bạn sở hữu một cảm biến nhiệt, hẳn sẽ có lúc bạn có nhu cầu tìm hiểu về cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ. Tuy vậy, nhưng không phải ai cũng nắm được và hiểu rõ nguyên lý của cảm biến nhiệt. Vì thế, bài viết này được tạo ra nhằm không chỉ mang đến cho bạn những kiến thức cơ bản nhất về loại cảm biến nhiệt độ thông dụng nhất – RTD. Mà còn hướng dẫn bạn cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ đấy một cách đơn giản, dễ hiểu.

Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ
Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ

Ngoài ra, chúng tôi còn giới thiệu đến với các bạn về cách sử dụng bộ hiển thị nhiệt độ. Với nó, bạn sẽ có thể kiểm tra nhiệt độ cảm biến nhanh hơn. Hay nói đúng hơn, nó sẽ hiển thị nhiệt độ trực tiếp. Rất tiện lợi phải không nào? Không chỉ thế đâu, mà bộ hiển thị nhiệt độ này còn rất đơn giản để sử dụng.

Để biết cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ. Ta hãy đến với các khái niệm cơ bản.

RTD là viết tắt của Ressistance Temperature Detector. Với “ressistance” là “điện trở”, “temperature” là “nhiệt độ” và “detector” có nghĩa là “dò tìm”.  RTD cơ bản mang nghĩa là dò nhiệt độ bằng điện trở.

Khái niệm về cảm biến nhiệt độ RTD.

Như đã nói ở trên, RTD chính là cảm biến nhiệt độ hoạt động với nguyên lý chính dựa trên sự thay đổi điện trở. Đây là phân nhánh sản phẩm phổ biến nhất trong tất cả các loại cảm biến nhiệt độ có mặt trên thị trường.

Cảm biến nhiệt độ công nghiệp RTD Pt100
Cảm biến nhiệt độ công nghiệp RTD Pt100

Tại sao ư? Đó chính là bởi khả năng ứng dụng thực tế vào các môi trường công nghiệp! Bởi đặc tính về độ bền cũng như khoảng đo nhiệt độ cao của chúng. RTD luôn là lựa chọn hàng đầu nếu nói về khả năng sử dụng. Không những thế, độ chính xác của cảm biến nhiệt độ RTD là rất cao. Nói đúng hơn là cao nhất trong tất cả các loại cảm biến nhiệt độ. Chính vì thế, khi nói về cảm biến nhiệt độ, đây sẽ là cái tên được sướng lên ở đầu danh sách ứng cử viên sáng giá.

Cấu tạo cảm biến nhiệt độ RTD.

Đối với các phần thiết yếu của cảm biến nhiệt độ RTD ta có các phần sau:

Cấu tạo cảm biến nhiệt độ RTD Pt100
Cấu tạo cảm biến nhiệt độ RTD Pt100
  • Đầu dò cảm biến nhiệt độ: Đây là nơi dò nhiệt độ, bộ phận chính của cả thiết bị. Vì thế, sự ảnh hưởng của đầu dò tác động đến chất lượng sản phẩm là rất lớn.
  • Ren kết nối: Dùng để cố định, lắp đặt cảm biến nhiệt độ vào môi trường đo. Ta cần phải biết được thông số bước ren, kích thước ren mới có thể thiết kế được nơi lắp đặt.
  • Dây kết nối: Là nơi kết nối giữa đầu dò cảm biến nhiệt độ và thiết bị ngoại vi. Là một phần bắt buộc phải có từ đó ta mới có thể đo được giá trị nhiệt độ đo được.

Các phần tùy chọn còn lại có thể nói đến như:

  • Vỏ bọc bảo vệ: Dùng để bảo vệ dây kết nối và cảm biến nói chung. Thông thường, nơi đâu sẽ có một khối đầu cuối nối với các dây kết nối của cảm biến. Sau đó ta sẽ dùng những đoạn dây ngoài để kết nối vào khối này.
  • Thermowell: Nhằm bảo vệ đầu dò khỏi các tác động vật lý ở những môi trường làm việc đặc thù. Vỏ bọc đầu dò được áp dụng để tránh những sự va đập trực tiếp đấy. Chúng thường sẽ được kết nối qua ren kết nối của cảm biến nhiệt độ.

Cấu tạo đầu dò cảm biến nhiệt độ RTD.

Đối với đầu dò cảm biến nhiệt độ, chúng được cấu tạo từ 3 phần chính:

Cấu tọa đầu dò cảm biến nhiệt độ RTD
Cấu tọa đầu dò cảm biến nhiệt độ RTD
  • Một vỏ bọc để bảo vệ lõi bên trong. Tránh để chúng tiếp xúc trực tiếp với môi trường đo nhiệt độ.
  • Dây dẫn: Thường được làm từ các kim loại như bạch kim (pt: platinum), niken (ni:nikel), đồng (cu: copper). Đây là phần tạo nên sự thay đổi điện trở dựa trên nhiệt độ đo được. Chất liệu cấu tạo này rất quan trọng. Loại phổ biến nhất cũng như tốt nhất là bạch kim. Chúng có độ chính xác cao và khoảng nhiệt đo được rộng.
  • Lõi không dẫn điện: Dùng để cuốn dây kim loại lên nó.

Nguyên lý cảm biến nhiệt độ RTD.

Cảm biến nhiệt độ RTD dựa trên sự thay đổi tương ứng giữa nhiệt độ và điện trở. Hay nói cách khác, khi nhiệt độ bên ngoài môi trường tăng thì điện trở cũng tăng theo và ngược lại.

Nguyên lý cảm biến nhiệt độ rtd
Nguyên lý cảm biến nhiệt độ rtd

Tuy nhiên giữa giá trị giữa tương ứng giữa nhiệt độ thực tế của môi trường và điện trở không phải là một đường thẳng, mà là một đường cong như sau:

Tương quan điện trở và nhiệt độ cảm biến RTD
Tương quan điện trở và nhiệt độ cảm biến RTD

Như các bạn có thể thấy, có một sự khác nhau giữa 3 đường đặc tính kia. Chúng đại diện cho từng loại vật liệu cấu thành dây dẫn trong đầu dò cảm biến nhiệt độ. Đối với bạch kim, bạn có thể thấy rằng khoảng nhiệt độ giới hạn lớn nhất. Điều này đồng nghĩa với những cảm biến có đầu dò làm bằng bạch kim sẽ có thể đo nhiệt độ trong khoảng rộng hơn.

Phân loại cảm biến nhiệt độ RTD:

Ngoài việc phân loại dựa trên vật liệu dây dẫn trong đầu dò cảm biến nhiệt độ. Chúng còn được phân loại dựa vào số dây. Điều này có liên quan đến đặc tính trong nguyên lý của cảm biến nhiệt độ – cầu wheatstone. Để giải thích đơn giản hơn thì với số lượng dây càng nhiều thì độ chính xác càng cao. Nhưng điều đó cũng kéo theo vấn đề giá thành tăng theo. Do đó tùy loại hình yêu cầu khác nhau mà các loại cảm biến khác nhau được sử dụng.

Phân loại cảm biến rtd
Phân loại cảm biến rtd

Ta sẽ thấy các loại cảm biến nhiệt độ từ 2 dây đến 4 dây và độ chính xác cũng như giá thành của chúng tăng dần theo số dây. Ta cần tối thiểu 2 dây để có thể cấp nguồn và đo giá trị điện trở. Cũng không thể có loại 5 dây vì do đặc tính của cầu wheatstone.

Số dây thông dụng nhất được sử dụng đó chính là 3 dây. Vì chúng đáp ứng được độ chính xác và chi phí cũng rất vừa phải. Còn đối với loại 2 dây, chúng có độ chính xác rất tệ, còn 4 dây thì quá đắt và độ chính xác cao đến mức không cần thiết.

Tóm lại, loại cảm biến nhiệt độ phổ biến nhất trên thị trường công nghiệp hiện nay chính là RTD Pt100.

Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ RTD Pt100 bằng VOM.

Đối với trường hợp xảy ra các sự cố ngoài ý muốn gây biến dạng cảm biến nhiệt đo. Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ đơn giản là sử dụng mắt thường để kiểm tra. Nếu các hư hại quá lớn như gãy đầu dò cảm biến nhiệt độ thì có lẽ mọi thứ đã quá rõ ràng. Cơ mà đối với những trường hợp, nhìn bên ngoài trông có vẻ ổn, nhưng lại xảy ra bất thường thì sao? Chúng tôi xin chia sẻ với các bạn cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ RTD Pt100 bằng VOM như sau.

Chuẩn bị trước khi kiểm tra:

Để tiến hành kiểm tra cảm biến nhiệt độ RTD Pt100. Đầu tiên ta phải đảm bảo những điều sau:

  • Cách ly cảm biến khỏi hệ thống hoạt động. Điều này tránh được những rủi ro cho hệ thông vận hành cũng như cảm biến nhiệt độ.
  • Kế đó, ta cho đầu dò cảm biến vào nơi có nguồn nhiệt mang độ chính xác cao.
  • Chuẩn bị một đồng hồ VOM có khả năng đo điện trở (Ω).

Kiểm tra dây cảm biến nhiệt độ.

Đầu tiên, như các bạn đã biết cảm biến của chúng ta hoạt động theo nguyên lý điện trở. Ở nhiệt độ 0℃ cảm biến Pt100 sẽ có điện trở là 100Ω. Và dẫu chuyện gì có xảy ra đi nữa, thì giá trị điện trở này cũng không thể nào chạm đáy được. Vậy nếu như bạn kiểm tra giá trị điện trở của cảm biến nhiệt độ và màn hình hiển thị 0Ω thì nó nói lên điều gì? Bạn đoán đúng rồi đấy, thật đáng tiếc, nó đã hư rồi.

Nhưng làm cách nào để kiểm tra giá trị điện trở đấy và loại hư hại đấy là gì? Chúng tôi xin hướng dẫn phương pháp đấu dây cho cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ RTD Pt100 như sau:

Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ rtd
Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ rtd

Nếu dựa vào cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ và bạn nhận được giá trị điện trở hiển thị là 0Ω. Với điều kiện tiên quyết là đồng hồ VOM của bạn vẫn hoạt động tốt. Có thể thiết bị đã gặp những trường hợp sau:

  • Tiếp xúc kém giữa dây kết nối và khối đầu cuối của cảm biến: Kiểm tra và kết nối lại chúng thật chặt bạn nhé.
  • Đường dây kết nối bị hư hại (đứt): Hãy hàn hoặc thay dây kết nối khác nếu gặp hiện tượng trên.
  • Dây dẫn của cảm biến nhiệt độ bị hư: Khó có thể nhận biết nhất. Trong trường hợp này, bạn có thể thay mới thiết bị. Hoặc gặp một cá nhân/ đội ngũ có chuyên môn cực tốt để sửa. Lưu ý rằng chúng tôi khuyến khích phương án thay.

Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ dựa trên giá trị điện trở đo được.

Với cách đâu dây tương tự và cách đo tương tự bên trên. Ta dựa vào giá trị điện trở đo được và bảng giá trị tương ứng giữa nhiệt độ và điện trở để xác định như sau:

Bảng giá trị điện trở của cảm biến rtd pt 100
Bảng giá trị điện trở của cảm biến rtd pt 100

Đối với từng nhiệt độ đo được sẽ có giá trị điện trở tương ứng. Ta có thể thấy các giá trị này thay đổi không quá nhiều qua từng đơn vị nhiệt độ. Nếu bạn đo được một giá trị điện trở quá xa giá trị môi trường hiện tại thì cảm biến nhiệt độ của bạn đã có vấn đề.

Ví dụ: ở nhiệt độ 25℃ ta phải đo được giá trị điện trở xấp xỉ 109,73Ω.

Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ qua giá trị điện trở
Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ qua giá trị điện trở

Nếu như giá trị đó cách quá xa thì cảm biến của bạn đã bị hư. Ta cũng phải kiểm tra lại môi trường làm việc của nó. Xem có các tác động xấu đến cảm biến hay không và khắc phục chúng trước khi áp dụng sản phẩm mới vào. Hướng khắc phục là ta cần phải calib lại giá trị đo được từ cảm biến nhiệt độ trên màn hình hiển thị/ bộ điều khiển.

 

Như vậy, ở cuối bài đọcnày, bạn đã biết được những khái niệm cơ bản cũng như cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ. Tôi mong rằng bài viết này đã có thể giúp ích cho bạn không ít thì nhiều. Đối với kiến thức sâu như đại dương, ta chỉ như một giọt nước sóng sánh. Vì thế nên chúng tôi sẽ tiếp tục tìm hiểu và chia sẻ hiểu biết của mình đến với bạn đọc. Rất mong được gặp lại bạn ở những bài viết tiếp theo ♥♥♥♥♥♥♥♥.

Năng lượng tái tạo – nó là gì? Hiện trạng và mọi kiến thức mà bạn cần biết!

Năng lượng tái tạo là gì?

Năng lượng tái tạo có tầm quan trọng như thế nào ư? Trước tiên hãy nói về năng lượng trước, chúng có quan trọng không? Hãy quan sát cuộc sống thường nhật của bạn, có khía cạnh nào mà không sử dụng điện năng không? Tôi nghĩ bạn đã có câu trả lời của bản thân về năng lượng.

Năng lượng tái tạo
Năng lượng tái tạo

Khi dân số tăng lên, đặc biệt với tốc độ “không phanh” hiện tại, nhu cầu sử dụng năng lượng tăng cao là điều hiển nhiên. Vậy ta sẽ gặp rắc rối gì? Xin hãy nhớ, nếu khai thác năng lượng một cách thiếu chủ quản và không có sự phát triển thì nguồn năng lượng sẽ bị thiếu hụt. Cho nên việc sử dụng khôn ngoan nguồn tài nguyên luôn phải được đánh giá cao. Năng lượng tái tạo là một khái niệm được đưa ra như thể một “đấng cứu thế” trong tình hình hiện tại. Vậy nó là gì? Ý nghĩa và hiện trạng ra sao? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết này bạn nhé.

Năng lượng tái tạo là gì?

Năng lượng tái tạo hay còn được biết đến là năng lượng tái sinh. Các loại hình năng lượng không tự sinh ra và cũng không tự mất đi nó chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác hoặc từ vật này sang vật khác.

Khái niệm năng lượng tái tạo
Khái niệm năng lượng tái tạo

Nguồn khai thác của năng lượng tái tạo liên tục tuân theo một chu kỳ mà tái tạo, lặp đi lặp lại vĩnh viễn. Có thể kể đến một số như: năng lượng gió, nước (mưa/ thác), thủy triều, mặt trời, địa nhiệt. Nhìn chung, khi khai thác năng lượng tái tạo đều có một nguyên tắc cơ bản. Đó chính là tách một phần năng lượng từ các quá trình tự nhiên đang diễn biến không ngừng trong môi trường bằng cách áp dụng công nghệ, kỹ thuật.

Khái niệm năng lượng tái tạo là gì.

“Tái tạo” đúng như tên gọi, loại năng lượng này có thể tái tạo mãi. Hay nói đúng hơn rằng, cho đến buổi hoàng hôn của lịch sử loài người, nó vẫn sẽ dữ đặc tính “tái tạo” ấy. Sự vĩnh hằng này có thể hiểu theo hai hướng: Thứ nhất là chúng tồn tại nhiều đến mức mà loài người không thể vắt kiệt được hoặc là những năng lượng tái tạo trong khoảng thời gian ngắn và liên tục.

Năng lượng tái tạo
Năng lượng tái tạo

Theo vật lý học hầu hết tất cả năng lượng ta đã, đang và sẽ có đều đến từ mặt trời. Thông qua các vòng tuần hoàn của tự nhiên, năng lượng ấy đã được chuyển đổi thành các dạng khác nhau (gió, sóng biển, phản ứng hóa học,…) hoặc được trữ ở dạng vật chất.

Năng lượng tái tạo tiếng anh là gì?

Renewable energy: Là tên tiếng anh của năng lượng tái tạo. Từ “new” đi cùng với tiền tố “re” mang nghĩa “lặp lại” và hậu tố “able” tức “có thể”. “renewable” mang nghĩa là có thể làm mới lại. Còn từ “energy” đây là một danh từ chỉ “năng lượng” vì vậy, “renewable energy” được dịch sát nghĩa nhất chính là “năng lượng có thể tái tạo được”. Kế đó, nếu ta thêm một tiền tố “non” với nghĩa là không thể ta được một cụm từ mới – “nonrenewable energy” nghĩa là năng lượng không tái tạo.

Năng lượng tái tạo tiếng anh là gì?
Năng lượng tái tạo tiếng anh là gì?

Lợi ích của năng lượng tái tạo mang lại.

Khi nói đến những lợi ích của năng lượng tái tạo mang đến cho con người. Chúng ta có thể liệt kê một số điểm chính như sau:

Khả năng tái tạo với trữ lượng vô hạn:

Hiển nhiên rồi! Con người có thể biến mất khỏi thế giới này trong vài thế kỷ nữa. Nhưng cho dù sau vài tỷ năm thì mặt trời vẫn ló dạng, làn gió vẫn thổi đều, con sóng vẫn ồ ạt. Dù mất toàn bộ hệ sinh thái trong khí quyển, thì chúng vẫn cứ rộn ràng như thế.

Tiềm năng khai thác rộng rãi:

Năng lượng tái tạo có thể được ứng dụng trong nhiều môi trường. Điều đó mang lại sự đa dạng, phổ biến cùng tiềm năng khai thác cao.

Khả năng tích hợp cao‼!:

Hệ thống sử dụng điện có thể được tích hợp bộ khai thác năng lượng tái tạo tại chỗ. Hoặc có thể để các hệ thống khai thác năng lượng tái tạo đó hòa vào lưới điện. Từ đó giảm sự phụ thuộc vào nguyên liệu hóa thạch.

Giảm chi phí chi trả cho năng lượng:

Với các loại năng lượng có nguồn gốc từ khoáng vật như than, dầu, chất đốt. Chi phí khai thác nhiên liệu + chi phí vận chuyển (nếu có) + chi phí khai thác năng lượng + chi phí phát sinh…. Chỉ nhìn vào thôi là đã thấy khối tiền cần chi rồi. Nhưng đối với năng lượng tái tạo không cần khai thác nhiên liệu cũng như vận chuyển! Nên ta sẽ giảm được chi phí.

Ngoài ra còn những lợi ích khác mà ta có thể kể cả ngày cũng chẳng thể hết.

Những nhược điểm của năng lượng tái tạo.

Sự tuyệt đối, sự hoàn hảo là giới hạn mà con người không thể chạm tới. Do đó với nghành năng lượng tái tạo cũng có nhược điểm của riêng nó.

Tính ổn định kém:

Các sự khai thác năng lượng tái tạo có nguồn gốc từ tự nhiên. Chính vì thế nên ảnh hưởng của tự nhiên như các điều kiện thời tiết, các hiện tượng thiên nhiên sẽ ảnh hưởng đến năng xuất khai thác năng lượng. Khiến tính ổn định trong quá trình này không được cao.

Chi phí ban đầu của quá trình khai thác cao:

Tại sao ư? Không như các loại năng lượng không tái tạo. Việc khai thác năng lượng tái tạo cần một sự nghiên cứu, thiết kế kỹ lưỡng. Điều đó kéo theo một khoản đầu tư lớn. Kế đó là một thời gian để có thể áp dụng sự khai thác này và sử dụng. Tuy chi phí này đã được giảm dần vào các năm gần đây. Nhưng sự đầu tư vẫn ngốn một nguồn tài chính đáng kể.

Khó khăn trong việc lưu trữ năng lượng:

Ta không thể nào khai thác liên tục được các nguồn năng lượng tái tạo. Do đó, sự tồn tại của một hệ thống lưu trữ năng lượng là hoàn toàn cần thiết. Nó được áp dụng trong các giai đoạn mà ta không thể khai thác năng lượng tái tạo được. Công nghệ trong lĩnh vực này vẫn chưa hoàn thiện và cần được phát triển. Tuy vậy nhưng hiện tại nó vẫn đắt đo và tính ổn định chưa được cao.

Nhược điểm trong mặt vận chuyển:

Khi cần sử dụng năng lượng từ nơi xa trạm khai thác. Nhu cầu vận chuyển sẽ xuất hiện nhưng không phải lúc nào cũng được thỏa mãn. Với khoảng cách quá xa, sự hao hụt điện năng sẽ diễn ra. Do đặc tính phải bám sát môi trường khai thác nên sự vận chuyển năng lượng sẽ khó khăn.

Yêu cầu một không gian lớn:

Với một số hệ thống khai thác năng lượng tái tạo có một đặc thù. Đó là ta cần một không gian đáng kể để cài đặt hệ thống khai thác, từ đó dẫn đến nhiều vấn đề hệ lụy phát sinh.

Nhà máy sản xuất năng lượng mặt trời
Nhà máy sản xuất năng lượng mặt trời

Nếu nghiên cứu sâu hơn ta sẽ phát hiện thấy nhiều vấn đề bất cập trong nhược điểm. Tuy nhiên loại hình khai thác này luôn là một phần quan trọng trong công cuộc sử dụng nguồn năng lượng sạch và bền vững. Những nỗ lực giảm thiểu chi phí cũng như nâng cao hiệu suất đã được thực hện thông qua việc nghiên cứu công nghệ với một cái nhìn tích cực chờ đợi bước đột phá trong tương lai.

Tìm hiểu về các loại năng lượng tái tạo

Hiện nay ta có các loại năng lượng tái tạo sau đây là những loại hình khai thác năng lượng thiết yếu đáng đề cập:

Năng lượng mặt trời:

Hẳn là thế rồi, khi nói đến nguồn năng lượng tái tạo ta phải nghĩ nhanh, nhắc vội cái tên “mặt trời”. Dễ hiểu thì đó là năng lượng mà ta đón nắng, bắt nóng để lấy về.

Điện năng lượng mặt trời
Điện năng lượng mặt trời
  • Quang điện mặt trời: Hệ thống này khai thác năng lượng bằng các tấm pin năng lượng mặt trời. Chúng chuyển đổi quang năng từ nắng trở thành điện năng.
  • Nhiệt điện mặt trời: Khác với hệ thống khai thác năng lượng mặt trời dạng quang năng. Đây là phương pháp khai thác năng lượng mặt trời dạng nhiệt năng. Bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời để tăng nhiệt độ nước. Chúng sẽ sản sinh ra hơi nước, từ đó làm quay các cánh turbine. Thông qua một hệ thống chuyển cơ năng thành điện năng, bạn đã có điện!
  • …. Để tham khảo thêm về năng lượng mặt trời, bạn có thể đọc tiếp ở bài viết chi tiết bằng cách nhấn vào đây.

Năng lượng gió:

Nhìn vào các tua bin gió từ những trang trại gió. Chúng trông thật nên thơ phải không nào? Không những tô điểm cho khoảng trời xanh trống trải. Những tua bin đấy còn mang nhiệm vụ khai thác năng lượng nữa đấy.

Tua bin gió khổng lồ!!!
Tua bin gió khổng lồ!!!

Hoạt động bằng phương pháp chuyển động năng thành điện năng. Khi gió thổi, các luồng khí sẽ tạo động lực khiến cánh quạt của tua bin quay. Động lực được hình thành và nó sẽ được chuyển đổi thành điện năng để sử dụng.

Năng lượng thủy điện:

Chúng ta đã chẳng còn xa lạ gì với những con đập thủy điện phải không nào? Hệ thống khai thác này lấy động năng từ những hạt nước. Khi chúng rơi từ đập nước xuống sẽ làm quay các tua bin. Từ đấy sẽ sinh ra điện năng để sử dụng.

Nhà máy thuỷ điện- Phát điện xoay chiều
Nhà máy thuỷ điện- Phát điện xoay chiều

Ưu điểm của loại hình khai thác năng lượng này chính là nó có tính ổn định cao. Bởi lẽ ta có thể dự đoán được lưu lượng, từ đó có thể quản lý tốt hơn.

Năng lượng thủy triều:

Được tạo ra từ sự chuyển đổi giữa mực nước biển. Các máy khai thác điện được đặt dưới biển và sẽ tạo ra điện khi có sự thay đổi mực nước này.

Giới hạn: Tuy có lợi thế là có thể sử dụng ở các khu vực có biển lớn và thủy triều mạnh. Nhưng đánh đổi là yêu cầu đầu tư lớn và tác động đến môi trường biển.

Năng lượng địa nhiệt:

Địa nhiệt là nguồn nhiệt bên dưới lớp vỏ trái đất. Ta có thể chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng bằng cách làm bốc hơi nước lên. Từ đó có thể chuyển từ cơ năng sang điện năng bằng cách lắp đặt thêm tua bin và cho nó đón hơi nước để quay.

Năng lượng sinh học:

Với nguồn gốc là từ sinh học. Chúng thuộc những loại vật liệu hữu cơ như cây trồng, rừng, thực vật,…. Bằng cách đốt cháy chúng để biến đổi thành nhiên liệu sinh học nhằm sử dụng trong xe o tô, công nghiệp hoặc chuyển sang nhiệt điện để khai thác.

Hiện trạng của năng lượng tái tạo.

Hiện nay có khoảng 16% lượng tiêu thụ điện toàn cầu là từ các nguồn năng lượng tái tạo. Trong số đó có 10% trong tất cả năng lượng từ sinh khối truyền thống và 3,4% từ thủy điện. Ngoài ra các nguồn năng lượng tái tạo mới cũng chiếm thêm 3% cho thấy sự phát triển nhanh chóng của mình.

Vai trò của năng lượng tái tạo hiện nay trên toàn cầu.

Trên thế giới, chúng ta đã có ít nhất 30 quốc gia sử dụng năng lượng tái tạo. Và chúng cung cấp hơn 20% nhu cầu năng lượng của họ. Thậm chí với những dự đoán được đưa ra, thị trường năng lượng tái tạo thuộc cấp quốc gia sẽ tiếp tục tăng trượng mạnh trông thập kỷ tới và kể cả sau đó nữa. Hãy nhìn về nhánh khai thác năng lượng gió, chúng đang phát triển với tốc độ khủng khiếp lên đến 30% trên năm.

Không như các nguồn năng lượng khác chỉ có thể khai thác ở một số quốc gia nhất định. Nguồn năng lượng tái tạo tồn tại trên nhiều vùng địa lý khác nhau và hầu như quốc gia nào cũng có thể khai thác được dạng năng lượng này. “Tốc độ” và “chính xác” chính là hai tiêu chí tiên quyết để tiếp cận với năng lượng tái tạo.

Với tình hình môi trường, khí hậu hiện nay mà nói, tầm quan trọng của năng lượng xanh và đặc biệt là năng lượng tái tạo là hết sức cần thiết. Trong các cuộc khảo sát ý kiến mở trên toàn cầu, kết quả cho thấy một sự nhất trí và mạnh mẽ trong việc phát triển và áp dụng các nguồn năng lượng tái tạo như mặt trời và gió.

Hiện nay, năng lượng tái tạo ở nước ta là loại hình nào?

Với Việt nam, các nguồn năng lượng tái tạo phổ biến cũng như tiềm năng đó chính là: Thủy điện, năng lượng gió, năng lượng mặt trời, điện sinh khối. Nhưng nguồn được khai thác chính đó chính là thủy điện với mật độ gần như là hoàn toàn và tối đa.

 

Trải qua chuyến hành trình trên con đường tìm hiểu kiến thức của mình. Tôi mong rằng bạn đọc đã có những phút giây sản khoái, thú vị khi đã biết được điều mình muốn. Không những thế, đối với những bạn trẻ, tôi mong rằng các bạn đã có được sự hứng thú về năng lượng tái tạo và muốn góp phần phát triển nó trong tương lai. Từ đó hình thành nên một động lực học tập mạnh mẽ và bền vững. Tôi mong rằng bài viết này đã giúp ích cho bạn, hẹn gặp bạn ở những bài viết tiếp theo ♥♥♥♥♥♥♥♥.

Website: huphaco.vn 

HUPHACO Technical
HUPHACO Technical
Tư vấn thiết bị đo lường | 4-20mA | Modbus | PLC | Cảm biến | Bộ chuyển đổi tín hiệu
Tư vấn chọn thiết bị phù hợp ✓ Chọn kênh liên hệ phía trên để trao đổi nhanh