Bộ Điều Khiển Mức Nước

Bộ điều khiển mức nước trong hồ, bồn, nước giếng … là một thiết bị không thể thiếu khi bạn đang có một cảm biến mực nước mà muốn điều khiển độc lập không dùng PLC. Các công trình xử lý nước thải, nước sạch, hệ thống bơm công nghiệp đều có những yêu cầu khác nhau.

Bộ điều khiển mức nước là gì

Bộ điều khiển mức nước là một thiết bị đọc được các tín hiệu truyền về từ cảm biến đo mực nước. Thông qua bộ điều khiển chúng ta dễ dàng cài đặt các yêu cầu như : mở bơm, tắt bơm, cảnh báo nước cạn, cảnh báo nước tràn, truyền tín hiệu về trung tâm điều khiển.

Một bộ điều khiển mức nước đạt chuẩn phải đọc được các tín hiệu analog từ các cảm biến :

• Siêu âm
• Điện dung
• Radar
• Thuỷ tĩnh
• Chênh áp
• Áp suất

Bộ điều khiển sẽ nhận các tín hiệu 4-20mA, 0-20mA, 0-10V, 0-5V từ đó quy đổi ra các giá trị thể tích: lít, m3, m, cm, mm, dm …Từ các giá trị hiễn thị trên màn hình chúng ta dễ dàng cài đặt được mức thấp để khởi động bơm và mức cao để tắt bơm. Ngoài ra còn có chức năng cảnh báo nước tràn hoặc nước cạn.

Bộ điều khiển bơm theo mực nước

Bộ điều khiển bơm theo mực nước được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy khi các hệ thống hoạt động độc lập mà không cần qua hệ thống điều khiển trung tâm. Các bộ điều khiển mực nước này đọc tín hiệu trực tiếp từ cảm biến mực nước. Sau đó hiển thị giá trị mức nước mà cảm biến đo được.

Không chỉ dừng lại tại đó, các bộ hiển thị còn có chức năng điều khiển để đóng ngắt bơm bằng cách cài đặt giá trị mức nước thấp – chạy bơm & giá trị mức nước cao – ngưng bơm. Các thiết bộ điều khiển bơm theo mực nước đều có thêm một chức năng truyền tín hiệu Analog 4-20mA, 0-10V về trung tâm hiển thị hoặc giám sát.

Với rất nhiều bộ điều khiển mức nước khác nhau. Trong giới hạn bài này tôi sẽ chia sẻ hai bộ hiển thị mức nước được yêu thích sử dụng bởi các anh em kỹ thuật điều khiển trong các nhà máy sản xuất. Chúng ta cùng xem đó là bộ điều khiển mức nước nào nhé.

Bộ điều khiển S301B

Bộ điều khiển mức nước S301B của Seneca được xem là một bộ vừa hiển thị vừa điều khiển đầy đủ nhất. Chúng ta có hai vị trí hiển thị trên cùng một màn hình:

• Hiển thị giá trị mức nước
• Hiển thị phần trăm mức nước

Hai giá trị này sẽ hiển thị đồng thời nhau. Tức là khi nhìn vào bộ điều khiển mực nước S301B thì chúng ta dễ dàng biết được cột nước là bao nhiêu mét đồng thời tương ứng với bao nhiêu phần trăm ( % ) cột nước có trong bồn.

Thông số kỹ thuật S301B:

• Nguồn cấp 230Vac
• Hiển thị 4 Digital với độ phân giải 20.000 điểm khác nhau
• Cách ly chống nhiễu tại 3700Vac
• Input :
  – Dòng 4-20mA, 0-20mA
  – Áp : 0-10V, 0-5V
  – Nhiệt độ : PT100, Thermocouple K, J, R, S, B …
  – Biến trở
  – Tín hiệu mV

• Output 1 : 4-20mA, 0-10V, 0-5V, 0-20mA
• Output 2 : 3-4 relay
• Output 3 : Modbus RTU RS485
• Kích thước : 96 x 96 x 149 mm
• Cân nặng : 600g

Kết nối tín hiệu cảm biến mực nước với S301B như sau:

• Nguồn cấp 230Vac được đấu lần lượt : 11 ( + ) và 0 ( – )
• Input dòng 4-20mA từ cảm biến 2 dây : 6 ( + ) và 4 ( – )
• Input 4-20mA có nguồn : 4 ( + ) và 1 ( – )
• Input áp : 3 ( + ) Và 1 ( – )
• Thermocouple : 2 ( + ) và 1 ( – )
• Biến trở và PT100 : 3 chân chạy, 1 và 2 chân giữa
• Tín hiệu Output ngõ ra : 4 relay lần lượt là A1 – A2 – A3 – A4 theo sơ đồ
• Output analog : 7 ( + ) và 8 ( – )

Như vậy nhìn vào sơ đồ đấu dây chúng ta thấy rằng S301B không dành cho các công trình có chi phí thấp bởi nó được thiết kế một cách chuyên nghiệp. Màn hình hiển thị to bản, sắc nét với hai kiểu hiển thị số và chiều cao cột nước trên cùng một bộ điều khiển.

Không chỉ dừng ở đó, S301B còn có tới 3 relay SPDT và 4 relay dạng tiếp điểm có thể đóng các relay trung gian để vừa đóng ngắt bơm vừa cảnh báo alarm một cách độc lập. Có thể nói rằng S301B được thiết kế dành cho các yêu cầu chuẩn cao vừa hiển thị trực quan các thông tin về mức nước vừa có thể điều khiển và truyền tín hiệu analog 4-20mA / 0-10V về trung tâm khi cần.

Bộ điều khiển S311A-6-H-O

Một bộ hiển thị mức nước cần có nhiều chữ số để có thể hiển thị được thể tích mức nước từ tín hiệu của cảm biến mức nước đo được. Bộ hiển điều khiển S311A-6-H-O đảm nhiệm rất tốt với vai trò này khi màn hình có tới 6 chữ số hiển thị. Nếu qui đổi ra lít thì có thể hiển thị tới 999.999 lít. Chúng ta cùng theo dõi thông số của bộ điều khiển mực nước S311A-6-H-O nhé.

Thông số kỹ thuật S311A-6-H-O :

• Nguồn cấp 230Vac
• Input :
  – Dòng 4-20mA, 0-20mA
  – Áp : 0-10V, 0-5V
  – Nhiệt độ : PT100, Thermocouple K, J, R, S, B …
  – Biến trở
  – Tín hiệu mV

• Output 1 : 4-20mA, 0-10V, 0-5V, 0-20mA
• Output 2 : 2 relay
• Output 3 : Modbus RTU RS485
• Kích thước : 96 x 48 x 98 mm
• Kiểu lắp : mặt tủ
• Sai số : 0.1%
• Phím bấm : 3 phím
• Cài đặt bằng phần mềm hoặc nút nhấn
• Hiển thị : 6 digital quy đổi sang m3, lít, cm, dm, m …

Sơ đồ kết nối S311A-6-H-O

Bộ hiển thị mức nước S311A-6-H-O in sẵn sơ đồ kết nối nay trên thiết bị nên bạn hoàn toàn yên tâm khi không có tài liệu vẫn kết nối được một cách nhanh chóng. Từng thiết bị khi sản xuất đều được test và dán số seiries lên từng sản phẩm.

Khi nhìn vào sơ đồ đấu dây chúng ta sẽ bị choáng ngợp bởi có quá nhiều tín hiệu mà S311A-6-H-O có thể nhận được. Đây là một thiết kế đặc trưng của hãng Seneca khi tích hợp hầu hết các loại tín hiệu thường có phổ biến vào các bộ hiển thị và điều khiển của mình.

Ở đây S311A-6-H-O có thể nhận được cùng lúc hai loại tín hiệu 4-20mA khác nhau : 4-20mA từ cảm biến 2 dây – không nguồn và cảm biến 4-20mA từ cảm biến 3 dây – có nguồn. Cách đấu dây hoàn toàn đơn giản như sau:

• Cảm biến 4-20mA 2 dây không nguồn : đấu trực tiếp 4-20mA Dương vào 10 ( + ) và Âm vào 9 ( – ) đồng thời junp hai chân 7 và 8 lại với nhau.
• Cảm biến 4-20mA 3 dây loại có nguồn áp : đấu trực tiếp 4-20mA Dương vào 9 ( + ), Âm vào và 7 + 8 ( – ) jump lại với nhau.

Hai cách kết nối này hoàn toàn khác nhau nhằm tương thích với hai loại tín hiệu 4-20mA active và 4-20mA passive.

Xem thêm : phân biệt 4-20mA active và 4-20mA passive

Nếu như bạn cảm thấy việc đấu nối tín hiệu đầu vào khá đơn giản thì tín hiệu ngõ ra của S311A-6-H-O cũng rất rõ ràng và dễ hiểu đối với người dùng phổ thông.

Chúng ta lưu ý rằng S311A-6-H-O có tới 4 ngõ ra :

• Analog Output :
  Dòng active : 3 ( + ) và 4 ( – )

Dòng 4-20mA Passive 4 ( + ), 5 ( – )
Áp : 3 ( + ), 4 ( – )

• Relay 1 :
  Com : chân 11
  NO : chân 12
  NC : chân 13
• Relay 2 :
  Com : chân 14
  NO : chân 15
  NC : chân 16
• Truyền thông modbus RS485 :

GND : chân 19

A : chân 20
B : chân 21

Chúng ta thấy rằng S311A-6-H-O là một sự lựa chọn thay thế cho các yêu cầu chỉ hiển thị mức nước và điều khiển ngõ ra dạng Relay đóng ngắt bơm. Ngoài ra còn có truyền tín hiệu 4-20mA về PLC hoặc sử dụng truyền thông Modbus RTU để giao tiếp với độ phân giải cao hơn.

Hai bộ điều khiển mức nước S301B và S311A-6-H-O phục vụ cho 2 nhu cầu khác nhau. S301B hiển thị cột nước theo phần trăm và giá trị chiều cao cột nước. Trong khi đó S311A-6-H-O có tới 6 LED hiển thị nên dễ dàng quy đổi từ mét nước sang thể tích. Vậy bạn đang có nhuu cầu sử dụng bộ điều khiển mức nước nào. Hãy cho chúng tôi biết để có một giải pháp hoàn hảo dành cho bạn.

Bộ điều khiển bơm mực nước bơm

Bộ điều khiển cảm biến 3 dây PNP – NPN

Trường hơp điều khiển min – max và báo tràn

LCU-1232 là một bộ điều khiển mức nước dành cho các cảm biến báo mức đầy – báo cạn loại 3 dây PNP – NPN. Ba cảm biến lần lượt : mức thấp – mức cao – mức báo tràn sẽ cùng kết nối vào LCU-1232.

Cách thức hoạt động của bộ điều khiển LCU-1232 như sau :

• Khi mức thấp nhất sẽ khởi động bơm ( minimum )
• Tại mức cao nhất sẽ ngắt bơm ( maximum )
• Khi mức nước vì một lý do nào đó đạt mức tràn thì cảm biến sẽ báo động cho người vận hành biết ( fallure maximum )

Các cảm biến CLS-23N hoặc DLS-23N cho ra 3 dây tín hiệu. Trong đó 2 dây nguồn và một dây điều khiển. Bộ điều khiển mức nước CLS-1232 vừa cấp nguồn vừa nhận tín hiệu từ cảm biến sau đó xuất ra tín hiệu điều khiển bơm và báo động.

Trường hợp điều khiển min – max và báo cạn

Vẫn là bộ điều khiểm LCU-1232 nhưng thay đổi cách đấu dây sẽ chuyển đổi từ báo tràn sang báo cạn. Bơm nước vẫn hoạt động khi mức nước đạt ngưỡng min và ngưng khi mức nước đạt ngưỡng đầy. Còi báo động sẽ được báo khi nước cạn. Cách thức hoạt động như sau :

• Bơm chạy khi mức nước dưới vi trí Minimum
• Bơm ngắt khi mức nước cao hơn Maximum
• Còi báo sẽ hoạt động khi nước dưới mức Faillure minimum

Như vậy chỉ cần thay đổi cách đấu dây chúng ta dễ dàng thay đổi trạng thái báo tràn thành báo cạn nhưng vẫn điều khiển bơm hoạt động một cách trơn tru tự động. Có nhiều bạn sẽ hỏi tôi rằng nếu cảm biến là loại 2 dây thì sẽ đấu nối như thế nào? Chúng ta cùng xem nhé.

Bộ điều khiển cảm biến 2 dây

Đối với cảm biến mực nước chỉ có 2 dây chúng ta sẽ có cách đấu hoàn toàn khác so với 3 dây. Các chức năng vẫn tương tự như loại 3 dây:

• Cảnh báo alarm tại fallure maximum
• Maximum bơm ngừng
• Minimum bơm chạy

Điểm khác biệt so với cảm biến 2 dây là cách đấu dây sẽ đơn giản hơn & ít tốn thời gian hơn. Tín hiệu ngõ ra vẫn Relay đóng ngắt bơm.

Tương tự với cách đấu dây báo tràn thì bộ điều khiển LCU-1232 chỉ cần thay đổi cách đấu dây sẽ thành báo cạn và điều khiển bơm. Cách thức hoạt động vẫn là :

• Maximum : bơm ngừng
• Minimum : bơm chạy
• Faillure minimum : cảnh báo Alarm

Như vậy,

Đối với cảm biến đo mức nước liên tục chúng ta có hai sự lựa chọn S301B và S311A-6-H-O để hiển thị chiều cao cột nước hoặc quy đổi qua thể tích.

Còn bộ điều khiển LCU-1232 kết hợp với cảm biến mức nước CLS-23N, DLS-35N …chúng ta dễ dàng điều khiển bơm chạy – ngưng một cách tự động & có thêm 1 cảnh báo tràn hoặc báo cạn. Cần tư vấn về các bộ điều khiển mực nước vui lòng liên hệ với chúng tôi để có sự lựa chọn tối ưu nhất.

Kỹ sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hoà
Mobi : 0937.27.55.66
Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn