thiết bị đo mức Prosonic M FMU40

Nội dung tìm hiểu
Tìm hiểu cảm biến đo mức dùng sóng siêu âm Prosonic M
Tìm hiểu về kĩ thuật đo mức
Cấu trúc bài thuyết trình
Text
Text
Text
Cảm biến đo mức
Text
Tổng quan
•
Kĩ thuật đo mức
•
Công ty E+H
•
Công nghệ siêu âm
Prosonic M FMU40
•
Cấu trúc thiết bị
•
Màn hình hiển thị
•
Thiết lập cơ bản
•
Đầu ra
•
Chẩn đoán lỗi
•
An toàn
•
Đánh giá chất lượng

•
Đánh giá Prosonic M
Kĩ thuật đo mức
•
Vật liệu: có bốn loại vật liệu: chất rắn, chất lỏng, chất sệt, mặt cách ly.
•
Phương pháp đo : có nhiều phương pháp đo mức như thổi bọt khí, chênh áp, đo lực căng, phao nổi, radar, siêu âm, …
•
Kiểu đo: đo liên tục và đo điểm.
•
Những tác nhân của quá trình đo lường ảnh hưởng đến độ chính xác: áp suất, nhiệt độ, cánh khuấy, chất ăn mòn, bọt nổi,
môi trường nguy hiểm và mức độ độc hại của hoá chất.
•
Những tác nhân ảnh hưởng khi thay đổi về vật liệu: tỷ trọng, thành phần hoá học, vật liệu bám dính, đặc tính về điện, …
Và không có kỹ thuật nào là hoàn hảo cho mọi ứng dụng.
Chỉ có khái niệm cái này hay hơn cái kia mà thôi.
Đôi nét về Endress + Hauser
Logo công ty:
Endress + Hauser là công ty Đức hoạt động trong thị trường thiết bị đo đạc với các văn phòng trên khắp thế giới, sản xuất dụng cụ
đo mức, lưu lượng, áp suất, nhiệt độ, thiết bị phân tích chất lỏng và thiết bị ghi dữ liệu.
Đây là các thiết bị được thiết kế để sử dụng trong các môi trường nguy hiểm và các điều kiện khắc nghiệt. Phục vụ làm các hệ
thống giám sát trong ngành công nghiệp thực phẩm, rượu bia, nước giải khát và dược, sản xuất xi măng, hóa dầu, hóa chất, năng
lượng …
Thiết bị đo mức Prosonic M FMU 40
Hình ảnh thật:
Prosonic M FMU 40 là 1 loại cảm biến mức dùng công nghệ siêu âm
Công nghệ siêu âm
Bộ truyền siêu âm hoạt động dựa trên việc gửi một sóng âm, được phát ra từ bộ biến năng áp điện, đến bề mặt của một vật liệu cần đo.
Cho kết quả đo bằng cách đo khoảng cách giữa chất lưu và điểm đặt cảm biến hoặc bộ truyền tín hiệu tại nóc bình chứa. Những thiết bị này
phát ra một sóng xung xuyên qua lớp không khí hoặc chất dẫn trong bình, gặp bề mặt chất lưu và dội ngược trở lại cảm biến. Một mạch điện định thời

trong cảm biến đo tổng thời gian sóng xung phải di chuyển, chia đôi, và sau đó tính ra mức của chất lưu.
Cảm biến mức sóng siêu âm sử dụng sóng ở dải tần số 10 KHz. Tốc độ truyền của sóng (340m/giây trong không khí ở 15
độ C) phụ thuộc vào loại khí và nhiệt độ của khí bên trong bình chứa.
Kết quả của phép đo phụ thuộc vào sóng, độ phản xạ từ vật cần đo. Những yếu tố như bụi, hơi nước (chất lỏng) dày đặc, độ
cản trở bình chứa, nhiễu loạn gây bởi bề mặt, những chất tạo bọt và thậm chí là độ gồ ghề hoặc góc tạo bởi chùm sóng với bề
mặt cần đo đều góp phần tạo những thông tin không mong muốn ở tín hiệu phản hồi.
Công nghệ siêu âm
Những yếu tố quan trọng khác cần chú ý khi dùng bộ truyền âm gồm:
Điều kiện tiên quyết của phép đo là sóng âm phải đi qua chất cần đo. Thông thường là không khí, nếu môi trường là chân không lại không phù hợp do
trong chân không không có đủ số phân tử khí, làm giảm khả năng truyền sóng.
* Điều kiện bề mặt: bọt và những hạt bụi bẩn bám trên bề mặt của chất lỏng có thể hấp thụ sóng âm và làm cản trở sóng phản hồi về đầu phát.
* Nhiệt độ hoạt động : những phần mà siêu âm được gửi đến để đo thường làm bằng nhựa với nhiệt độ cao nhất cỡ 60°C. Dĩ nhiên, việc thay đổi
nhiệt độ sẽ làm phép đo mức kém chính xác.
* Áp suất làm việc : các thiết bị siêu âm thường không tiếp xúc với áp suất quá cao, giá trị lớn nhất loại cảm biến này có thể chịu được là 30 psi (~2
bar).
* Điều kiện môi trường : hơi nước (chất lỏng), môi trường đọng nước, và tạp chất có thể làm thay đổi tốc độ của sóng âm qua môi trường không khí
và ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của tín hiệu hồi đáp. Để tránh sai số do môi trường gây ra cần gắn cảm biến vào những vị trí và môi trường có
thể dự đoán trước.
Cấu trúc thiết bị đo
Màn hình hiển thị
1. Vị trí trong menu
Menu điều hành được chia thành 2 cấp độ:
•
Nhóm nhiệm vụ (Function group): 2 kí tự đầu.
•
Nhiệm vụ (Function): kí tự cuối, với mỗi nhiệm vụ thì
thiết bị thực hiện 1 hoạt động riêng.
Ví dụ:
Màn hình hiển thị
hoặc

Có 11 nhóm chức năng:
•
Basic setup
•
Safety settings
•
Temperature
•
Linearisation
•
Extended calibr
•
Output
•
Envelope
•
Display
•
Diagnostics
•
System parameter
•
Service
Màn hình hiển thị
2. Biểu tượng
Những biểu tượng hiển thị:
3. Các phím di chuyển
Màn hình hiển thị
Màn hình hiển thị
4. Thứ tự hiển thị

Khi thiết bị được bật để chuẩn bị cho lần làm việc đầu tiên, các thông báo sau sẽ xuất hiện trên màn hình hiển thị:
Vận hành
Start
Thiết lập cơ bản
Vì cảm biến đo mức dùng siêu âm là một giải pháp phù hợp cho những đối tượng với những yêu cầu về hình dạng bể chứa,
thuộc tính môi trường, điều kiện đo, nhiệt độ đã biết trước. Nên trước khi đo, ta phải thiết lập các giá trị này.
a. Function “tank shape” - Lựa chọn hình dạng bể
Chức năng này được sử dụng để lựa chọn hình dạng bể:
Các loại bể:
Thiết lập cơ bản
b. Function “medium property” – thiết lập các thuộc tính môi trường
•
Unknow – không rõ: như dạng mỡ, kem, gel
•
Liquid- chất lỏng
•
Solid, grain size < 4mm (fine) – chất rắn, kích thước hạt < 4mm (tinh)
•
Solid, grain size > 4mm (coarse) – chất rắn, kích thước hạt > 4mm (thô)
Thiết lập cơ bản
c. Function “process condition” – chọn các điều kiện của quá trình
Chức năng này dùng lựa chọn các điều kiện của quá trình đo.
•
Bề mặt yên lặng:
•
Bề mặt không đồng đều: do vòi trộn hoặc chuyển động khuấy ở đáy
•
Có thêm máy trộn
•
Thay đổi mức nhanh chóng

•
Chất rắn tiêu chuẩn
•
Bụi rắn
•
Băng tải
Đầu ra
Dữ liệu từ cảm biến truyền về hệ thống điều khiển và giám sát ở dạng
điện mạch vòng 4-20 mA là dạng tín hiệu thông dụng ngày nay. Trong đó 4mA tương ứng với giới hạn đo dưới của thiết bị, và 20mA tương ứng với giới
hạn đo trên của thiết bị. Do có tính chống nhiễu cao và không bị biến đổi khi truyền trên một khoảng cách dài so với tín hiệu đo lường dạng áp: 0-5VDC,
0-10 VDC, nên tín hiệu dòng 4-20mA đã được chấp nhận và sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Giao thức HART được xây dựng áp dụng cho các thiết bị sử dụng tín hiệu ra dạng dòng 4-20mA truyền thống. Giao thức HART cho phép giữ lại tính
ưu việt của tín hiệu dòng 4-20mA, đồng thời cho phép thiết bị có thể giao tiếp và xử lý các thông tin liên quan tới biến đo lường, thông số thiết bị, cấu
hình thiết bị, căn chỉnh và tự động dò tìm và báo lỗi. Từ đó cung cấp cho hệ thống điều khiển trung tâm thêm các thông tin và công cụ để quản lý hệ
thống.
Giao tiếp HART sử dụng tốc độ truyền thông 1200bps, là giao thức truyền thống dạng chủ/tớ (Master/Slaver), có nghĩa là thiết bị tại hiện trường (slaver)
chỉ có thể giao tiếp với Master, trong trường hợp cần thiết và phù hợp, thiết bị dùng HART có thể được đấu nối theo cấu hình nối tiếp (Multidrop) để
giảm chi phí cho việc lắp đặt.
Đầu ra
a. Hiển thị ở thiết bị HART
b. Nhập địa chỉ liên lạc cho thiết bị với chức năng
•
Standard: 0
•
Multidrop: 1- 15
Dòng ra không đổi tại 4mA ở chế độ đa điểm
c. Chức năng mô phỏng
Nếu cần thiết, tín hiệu ra có thể được thử nghiệm với chức năng mô phỏng. Có thể tùy chọn các mô phỏng:
•
Sim.off – tắt mô phỏng

•
Sim.level – mô phỏng mức
•
Sim.volume – mô phỏng khối lượng
•
Sim.current – mô phỏng dòng ra (chỉ dùng cho giao thức HART)
Chẩn đoán lỗi
Ở nhóm chức năng chẩn đoán, bạn có thể cho hiển thị và xác nhận các thông báo lỗi. Các lỗi xảy ra trong quá trình vận hành hoặc đo
đạc ngay lập tức được hiển thị trên màn hình. Nếu 2 hay nhiều quá trình xảy ra lỗi, lỗi có mức ưu tiên cao nhất là 1 trong các lỗi hiển
thị trên màn hình.
Hệ thống đo lường phân biệt 2 loại lỗi:
•
A (alarm): thiết bị đi đến 1 trạng thái đã được quy định từ trước. Chỉ định bởi 1 biểu tượng liên tục.
•
W (warning): thiết bị tiếp tục đo, thông báo lỗi được hiển thị. Chỉ định bởi một biểu tượng nhấp nháy.
•
E (alarm / warning): được xác định khi sóng phản xạ bị mất, mức chất lỏng lên cao vượt quá khoảng cách an toàn.
Khi xảy ra lỗi, có 1 mã gửi về tương ứng loại lỗi xảy ra, ta tra trong bảng mã lỗi để biết loại lỗi và cách giải quyết:
Chẩn đoán
An toàn
a. Chức năng “output on alarm”
Chức năng này dùng để lựa chọn phản ứng của 1 thiết bị báo động
Có các lựa chọn:
•
MIN (≤ 3,6mA) – giá trị của mức là nhỏ nhất thì báo động
•
MAX (22mA) - giá trị của mức là lớn nhất thì báo động
•
Hold – khi giá trị không đổi thì báo động
•

User specific – việc đặt phát báo động ở giá trị nào do người dùng lựa chọn
b. Chức năng thời gian trễ - delay time
Dùng để nhập vào thời gian trễ, mặc định là 30s, sau đó cảnh báo sẽ được tạo ra khi mất sóng phản xạ hoặc sau khi thiết bị chuyển sang trạng thái
báo động.
Cảnh báo khi mức sản phẩm đi vào khoảng cách an toàn safety distance – chức năng “in safety distance”
Các lựa chọn:
•
Alarm – báo động
An toàn
Khi thiết bị đi vào trạng thái báo động, 1 thông báo báo động sẽ được hiển thị. Nếu mức giảm so với khoảng cách an toàn, cảnh báo biến mất và
thiết bị bắt đầu đo lại.
•
Warning – cảnh báo
Thiết bị hiển thị 1 cảnh báo, nhưng vẫn đo. Nếu mức rời khỏi mức an toàn, cảnh báo biến mất.
•
Self holding – tự giữ
Sau khi thiết bị chuyển sang trạng thái báo động, nếu mức rời khỏi khoảng cách an toàn, việc đo
lường chỉ tiếp tục sau khi thiết lập lại Self holding.
An toàn
c. Cảnh báo khi nhiệt độ quá cao – react high temp
Ở chức năng này bạn xác định Prosonic M sẽ phản ứng như thế nào khi nhiệt độ tối đa của cảm biến bị vượt quá
Nhiệt độ ở cảm biến được hiển thị, đơn vị nhiệt độ được xác định bởi chức năng Temperature unit.
Chức năng giới hạn nhiệt độ tối đa – max.temp.limit
Chức năng này cho phép hiển thị nhiệt độ tối đa mà cảm biến chịu được. Nếu nhiệt độ này bị vượt quá, cảm biến có thể bị
hỏng.
•
Chức năng “empty calibr” – dùng nhập khoảng cách từ màng cảm biến đến mức tối
thiểu
•
Chức năng “blocking dist” – khoảng cách ngăn chặn. Mức độ sóng phản xạ trong

phạm vi blocking distance có thể không được phát hiện bởi Prosonic M. Phải luôn chắc
chắn rằng mức độ tối đa sẽ không bao giờ chạy vào trong blocking distance.
•
Chức năng “full calibr”- dùng nhập vào khoảng cách từ mức tối thiểu đến mức tối đa.
Mức tối đa có thể được tính toán từ khoảng cách BD. Sau khi hiệu chuẩn cơ bản, nhập 1 khoảng cách
an toàn SD trong chức năng “safety distance” . Nếu mức sản phẩm vào trong khoảng cách an toàn
này, Prosonic M sẽ phát tín hiệu cảnh báo hoặc báo động
a. Khoảng cách
Đánh giá chất lượng
Các khoảng cách cần quan tâm trong bể chứa