Tin tức

     
AX series là 1 trong những dòng sản phẩm điều khiển nhiệt độ thông dụng của hãng HanYoung-Nux, Hàn Quốc. Được đánh giá khá cao về mặt tính năng, thiết kế và chi phí kinh tế; AX series hiện là 1 trong những bộ sản phẩm được khách hàng sử dụng nhiều nhất ở nhiều lĩnh vực khác nhau như: công nghiệp hóa chất, lò nung, sấy, gia công vật liệu hay hệ thống lò nhiệt…

Các tính năng:
- Các kiểu đầu vào: nếu so với 1 số series điều khiển nhiệt độ cao cấp như NX, PX hay NP thì rõ ràng AX thua kém hơn khi chỉ hỗ trợ 5 loại đầu vào là: Can nhiệt K, J, R, T và Pt100. Tuy vậy nó cũng đủ để đáp ứng được khá nhiều ứng dụng khác nhau.


- Các kiểu đầu ra: vô cùng thuận tiện khi AX series hỗ trợ 3 loại đầu ra thông dụng là: Role, SSR và 4~20mA. Điều này rất hữu ích cho người sử dụng khi muốn lắp đặt bộ điều khiển nhiệt AX với các thiết bị, cơ cấu khác nhau. Có thể đơn giản chỉ là 1 cơ cấu role-contactor đóng ngắt nhiệt cho nò lung hay kết hợp với role bán dẫn SSR để ứng dụng trong điều khiển PID –được sử dụng khá nhiều trong các lĩnh vực đòi hỏi độ chính xác cao. Không những thế, với đầu ra điều khiển 4~20mA, người dùng hoàn toàn có thể ghép nối bộ AX với 1 số thiết bị điều khiển khác như Bộ điều khiển nguồn Thyristor, qua đó không những chỉ điều khiển lò nhiệt đơn thuần mà còn có thể điều khiển cả động cơ…

* Chu kì vòng quét chỉ mất 0.1s, tức là nhiệt độ giữa môi trường cần đo với giá trị hiển thị luôn được cập nhật liên tục, từ đó luôn đảm bảo tính liên tục, kịp thời khi điều khiển.

• Các tính năng nổi bật:
  - Hỗ trợ tới 3 kiểu điều khiển khác nhau: PID, P và ON/OFF.
  Với tính năng này, người dùng có thể dễ dàng chọn cho mình 1 phương pháp điều khiển phù hợp nhất với ứng dụng của mình. Ví dụ với kiểu điều khiển ON/OFF, người dùng có thể áp dụng trong trường hợp điều khiển các hệ thống lớn, cho phép sai số cao như hệ thống lò nhiệt, điều khiển quạt gió, van điện…Trong khi đó, với kiểu điều khiển PID thì người dùng có thể hoàn toàn yên tầm về chất lượng sản phẩm khi độ chính xác về nhiệt lên tới 99.7%. Và xu hướng hiện nay thì điều khiển PID đang dần chiếm ưu thế bởi các ưu điểm nổi trội của nó: chính xác, tiết kiệm năng lượng, nâng cao chất lượng sản phẩm…
  
  - Hỗ trợ tối đa 2 đầu ra cảnh báo với 4 chế độ khác nhau: Điều này đồng nghĩa với việc người dùng có thể mở rộng việc ghép nối bộ điều khiển AX với nhiều thiết bị hơn, từ đó tạo nên hệ thống điều khiển hoàn chỉnh hơn, an toàn hơn. Với việc đầu ra cảnh báo dạng role có công suất 240VAC-3A, ta có thể điều khiển trực tiếp cho các hệ đèn/còi báo hay động cơ quạt gió công suất bé, hoặc thông qua cơ cấu contactor để có thể điều khiển được các hệ công suất lớn hơn. Không những thế, đi kèm với tính năng cảnh báo là 1 loạt các tham số lựa chọn giúp người dùng có thể tùy biến 1 cách linh hoạt và chủ động hơn trong việc vận hành điều khiển.
  
  - Các chức năng bổ trợ khác:
  Nếu người sử dụng muốn hiển thị chính xác lên tới 0.1^oC thì chức năng “Decima point” (Cho phép hiển thị dấu thập phân hay ko) chắc chắn đáp ứng tốt yêu cầu đó.
  Trong thực tế thì việc xảy ra sai số giữa môi trường đo với giá trị hiển thị trên bộ điều khiển là điều không thể tránh khỏi. Để khắc phục điều đó AX cung cấp 1 chức năng rất hữu ích đó là điều chỉnh độ lệch (Bias). Với chức năng này thì người dùng hoàn toàn có thể điều chỉnh lại giá trị hiển thị theo ý mình, qua đó giúp nâng cao độ chính xác khi điều khiển.
  Thêm vào đó, trong nhiều trường hợp thì ảnh hưởng của nhiễu tới bộ điều khiển khiến việc giám sát hay điều khiển gặp nhiều khó khăn. Để giảm thiểu sự ảnh hưởng của nhiễu thì AX có tich hợp sẵn tính năng khử nhiễu “Filt”.
  Nếu tận dụng tốt các tính năng này thì hệ thống điều khiển của người dùng chắc chắn sẽ hoạt động 1 cách ổn định, chính xác và hiệu quả hơn rất nhiều.
  
  
• Thiết kế tối ưu:

        - AX series có tới 5 kiểu kích cỡ khác nhau, đặc biệt chiều sâu của tất cả các sản phẩm AX đều chỉ có 63mm, điều này giúp tiết kiệm rất nhiều không gian tủ lắp đặt, đồng thời giúp tăng cao tính mĩ thuật cho sản phẩm.

- Thiết kế màn hình hiển thị số cỡ lớn, được phân biệt bằng 2 màu xanh-đỏ rất dễ nhìn. Do vậy việc giám sát trở nên dễ dàng hơn, tiện lợi hơn.

- Bàn phím cài đặt chỉ gồm 4 nút được thiết kế đẹp mắt, dễ ấn. Đồng thời nó cũng đơn giản hóa các thao tác cài đặt, giúp cho người sử dụng nhanh chóng nắm bắt được cách thức cài đặt chương trình                                               

Trong các bộ điều khiển nhiệt ta thường thấy 2 chế độ điều khiển là điều khiển ON/OFF và điều khiển PID. Ngoài ra còn có thêm 1 số chế độ khác (Thực chất cũng là PID nhưng có 1 thành phần bị lược bỏ, ví dụ như chế độ điều khiển Tỉ lệ P hay PI, PD).
Nhằm giúp người sử dụng có thể hiểu rõ hơn về các chế độ điều khiển này, bài viết sau xin đưa ra một số mô tả, giải thích vè chế độ ON/OFF và PID.

1. Chế độ điều khiển ON/OFF
Có thể dễ dàng nhận thấy đây là chế độ điều khiển đơn giản nhất, được sử dụng từ khá lâu và hiện nay vẫn còn được ứng dụng khá nhiều trong các ngành khác nhau.
Ưu điểm của chế độ này là điều khiển đơn giản, dễ hiểu. Tuy nhiên nó lại có nhược điểm là độ chính xác ko cao, độ quá nhiệt lớn gây tổn thất năng lượng.
Về nguyên lí hoạt động của chế độ ON/OFF thì khá đơn giản: bộ điều khiển sẽ tác động đầu ra nếu nhiệt độ môi trường đo vượt qua giá trị đặt (Có thể tác động khi nằm trong phạm vi dải trễ mà chưa cần tới giá trị đặt-nếu như người dùng có cài đặt dải trễ). Và thông thường thì chế độ ON/OFF sẽ tương ứng với loại đầu ra điều khiển là dạng Role.

Với những đặc điểm như trên thì chế độ điều khiển ON/OFF thường được ứng dụng trong những hệ thống điều khiển nhiệt quy mô lớn, cho phép độ quá nhiệt cao và ít có sự thay đổi nhiệt độ; ví dụ như: hệ điều khiển lò nhiệt, tủ lạnh, quạt…
Sau đây là clip thí nghiệm mô tả hoạt động của chế độ đk ON/OFF:
Điều khiển ON/OFF phần 1

Điều khiển ON/OFF phần 2

2. Chế độ điều khiển PID
PID-Proportional Integral Derivative (bộ điều khiển tỉ lệ vi tích phân ) là 1 thuật ngữ để chỉ cơ chế điều khiển vòng phản hồi. Quý khách có thể tìm hiểu chi tiết về cơ chế này tại trang web http://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BB%99_%C4%91i%E1%BB%81u_khi%E1%BB%83n_PID
Trong khuôn khổ bài viết này chỉ rút ra những nội dung quan trọng nhất của chế độ PID khi sử dụng trong thực tế sản xuất.
- Ưu điểm: điều khiển với độ chính xác cao, tiết kiệm năng lượng tối đa, đảm bảo sự ổn định của hệ thống.
- Nhược điểm: thuật toán điều khiển phức tạp, đòi hỏi người sử dụng có trình độ và kinh nghiệm.
Khi sử dụng chế độ điều khiển PID thì loại đầu ra điều khiển tối ưu là Role bán dẫn SSR. Không nên sử dụng role thường vì nó dễ xảy ra các sự cố ngoài ý muốn như: đánh tia lửa điện, kẹt tiếp điểm, tuổi thọ các thiết bị giảm…
- Phạm vi ứng dụng: có thể nói ngày nay PID đã xâm nhập vào hầu hết các ứng dụng điều khiển (ko chỉ nhiệt độ mà còn nhiều lĩnh vực khác). Tuy nhiên nõ vẫn được ưu tiên hơn cả khi hệ thống yêu cầu độ chính xác cao, khoảng thay đổi nhiệt cho phép nhỏ.
Thông thường khi sử dụng bộ điều khiển nhiệt có chế độ điều khiển PID thì luôn có kèm theo chức năng Tự động điều chỉnh (Auto Tuning). Chức năng này sẽ tự động điều chỉnh các tham số P, I và D sao cho hệ thống đạt hiệu năng cao nhất. Tuy nhiên, trong 1 số trường hợp thì người sử dụng vẫn phải điều khiển bằng tay (Manual) các tham số này.

+ Tham số P (hệ số tỉ lệ): nếu đặt giá trị này càng cao thì tốc độ đáp ứng (đạt tới giá trị nhiệt mong muốn) càng nhanh. Tuy nhiên nó cũng làm cho độ quá nhiệt nhiều hơn (đồng nghĩa với việc độ chính xác giảm đi và tổn hao năng lượng tăng lên). Nếu giá trị này quá lớn thì hệ quả là hệ thống sẽ mất ổn định.



 
                                         Khi tăng hệ số P                                                                                         Khi giảm hệ số P

+ Tham số I (Tích phân): Nếu đặt giá trị này càng cao thì quá trình loại trừ sai số do tham số P gây ra (tức là đưa về giá trị nhiệt yêu cầu) càng nhanh. Tuy vậy nó cũng gây ra hiện tượng quá độ càng lớn. Ví dụ:
- Nhiệt độ đặt là 100^oC. Nhiệt độ bất dầu tăng từ nhiệt độ phòng 28^oC
- Sai số do tham số P gây ra trong chu kì đầu tiên là 10^oC. Tức là nhiệt độ đỉnh đạt 110^oC.
Nếu đặt giá trị tích phân là I₁ thì sau thời gian t₁ ta sẽ có nhiệt độ là 100. Tuy nhiên sau đó nhiệt tiếp tục giảm xuống nhiệt độ T₁ (giả sử chỉ còn 94^oC).
Nếu đặt giá trị tích phân là I₂1 thì sau thời gian t₂>t₁ nhiệt độ mới đạt dến 100^oC. Sau đó nó giảm đến nhiệt độ T₂ (khi đó 100>T₂>T₁, giả sử là 97^oC).



                                 Khi tăng hệ số I                                                                                          Khi giảm hệ số I

+ Tham số D (Vi phân): giá trị này càng cao thì càng làm giảm sự quá độ do tham số I gây ra. Đồng thời nó cũng làm cho quá trình đáp ứng bị chậm đi. Nếu quá lớn sẽ gây ra sự mất ổn định hệ thống.


 

                            Khi tăng hệ số D                                                                                                  Khi giảm hệ số D

Nếu điều khiển PID bằng tay thì có 1 phương pháp như sau có thể giúp cho người dùng nhanh chóng cài đặt được các tham số 1 cách tối ưu nhất:
( Đây chỉ là phương pháp mang tính chất tham khảo)
+ Bước 1: Đặt các hệ số I và D bằng 0.
+ Bước 2: Tăng dần hệ số P cho đến khi đầu ra vòng điều khiển dao động. Sau đó có thể đặt giá trị P bằng 1 nửa giá trị đó.
+ Bước 3: tăng dần hệ số Tích phân I cho đến khi đủ thời gian để khử sai số. Chú ý ko nên tăng I quá lớn.
+ Bước 4: Tăng dần giá trị D đến khi thời gian đáp ứng đủ nhanh theo yêu cầu.

Dưới đây là 1 số trường hợp mà người dùng nên điều khiển PID thủ công thay vì để Tự động điều chỉnh:
- Quá trình điều khiển đòi hỏi tốc độ hồi đáp cao như: điều khiển lưu lượng hay áp suất…
- Quá trình vận hành với tải quá lớn.
- Quá trình điều khiển mà giá trị đặt SV thường xuyên phải thay đổi

Video thí nghiệm mô tả hoạt động của chế độ điều khiển PID:
Phần 1

Phần 2

Phần 3

Phần 4

Video thí nghiệm mô tả hoạt động của chế độ điều khiển tỉ lệ P:
 Phần 1

Phần 2

Tự động hóa ngày nay đã không còn xa lạ đối với nhiều người, nó tham gia vào hầu hết các quá trình sản xuất, từ giai đoạn bắt đầu cho đến khi kết thúc. Và để có thể cấu thành một hệ thống tự động hoàn chỉnh thì cần có sự tham gia của nhiều thiết bị, bộ phận khác nhau. Một trong số đó là cảm biến- một trong những bộ phận không thể thiếu trong hệ thống tự động hóa. 
Trong khuôn khổ bài viết này xin trình bày về loại cảm biến nhiệt, được sử dụng khá phổ biến trong nhiều ngành công nghệp khác nhau. 

Trước hết cần hiểu cảm biến là gì?
Cảm biến là thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại lượng vật lý không điện thành các tín hiệu điện.  Ví dụ nhiệt độ là 1 tín hiệu không điện, qua cảm biến nó sẽ trở thành 1 dạng tín hiệu khác (điện áp, điện trở…). Sau đó các bộ phận xử lí trung tâm sẽ thu nhận dạng tín hiệu điện trở hay điện áp đó để xử lí.

Đối với các loại cảm biến nhiệt thì có  2 yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác đó là “Nhiệt độ môi trường cần đo” và “Nhiệt độ cảm nhận của cảm biến”. Điều đó nghĩa là việc truyền nhiệt từ môi trường vào đầu đo của cảm biến nhiệt tổn thất càng ít thì cảm biến đo càng chính xác. Điều này phụ thuộc lớn vào chất liệu cấu tạo nên phần tử cảm biến (cảm biến nhiệt đắt hay rẻ cũng do nguyên nhân này quyết định). Đồng thời ta cũng rút ra 1 nguyên tắc khi sử dụng cảm biến nhiệt đó là: Phải luôn đảm bảo sự trao đổi nhiệt giữa môi trường cần đo với phần tử cảm biến.
Xét về cấu tạo chung thì Cảm biến nhiệt có nhiều dạng. Tuy nhiên, chiếc cảm biến được ưa chuộng nhất trong các ứng dụng thương mại và công nghiệp thường được đặt trong khung làm bằng thép không gỉ, được nối với một bộ phận định vị, có các đầu nối cảm biến với các thiết bị đo lường. Trong các trường hợp khác, đặc biệt là trong các ứng dụng thực tiễn như trong cặp nhiệt độ, người ta lại hay sử dụng loại cảm biến không có khung. Lợi thế của những chiếc cảm biến này là cho kết quả nhanh với kích thước nhỏ gọn và chi phí sản xuất thấp.

Sau đây ta sẽ tìm hiểu 1 số loại cảm biến nhiệt khá thông dụng

1. Cặp nhiệt điện (Thermocouple)
 

- Cấu tạo: Gồm 2 chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính một đầu.
- Nguyên lý: Nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động thay đổi ( mV).
- Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao.
- Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số. Độ nhạy không cao.
- Thường dùng: Lò nhiệt, môi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,…
- Dải đo: -100 ~ 1400^oC
- Ứng dụng: sản xuất công nghiệp, luyện kim, giáo dục hay gia công vật liệu…
 Trên thị trường hiện nay có nhiều loại Cặp nhiệt điện khác nhau (E, J, K, R, S, T…) đó là vì mỗi loại Cặp nhiệt điện đó được cấu tạo bởi 1 chất liệu khác nhau, từ đó sức điện động tạo ra cũng khác nhau dẫn đến dải đo cũng khác nhau. Người sử dụng cần chú ý điều này để có thể lựa chọn loại Cặp nhiệt điện phù hợp với yêu cầu của mình.
+ Đồng thời khi lắp đặt sử dụng loại Cặp nhiệt điện thì cần chú ý tới những điểm sau đây:
- Dây nối từ đầu đo đến bộ điều khiển càng ngắn càng tốt (vì tín hiệu truyền đi dưới dạng điện áp mV nên nếu dây dài sẽ dẫn đến sai số nhiều).
- Thực hiện việc cài đặt giá trị bù nhiệt (Offset) để bù lại tổn thất mất mát trên đường dây. Giá trị Offset lớn hay nhỏ tùy thuộc vào độ dài, chất liệu dây và môi trường lắp đặt.
- Không để các đầu dây nối của Cặp nhiệt điện tiếp xúc với môi trường cần đo.
- Đấu nối đúng chiều âm, dương cho Cặp nhiệt điện.

2. Nhiệt điện trở (Resitance temperature detector –RTD).

- Cấu tạo của RTD gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Nikel, Platinum,…được quấn tùy theo hình dáng của đầu đo.
- Nguyên lí hoạt động: Khi nhiệt độ thay đổi điện trở giữa hai đầu dây kim loại này sẽ thay đổi, và tùy chất liệu kim loại sẽ có độ tuyến tính trong một khoảng nhiệt độ nhất định.
- Ưu điểm: độ chính xác cao hơn Cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn, chiều dài dây không hạn chế.
- Khuyết điểm: Dải đo bé hơn Cặp nhiệt điện, giá thành cao hơn Cặp nhiệt điện
- Dải đo: -200~700^oC
- Ứng dụng: Trong các ngành công nghiệp chung, công nghiệp môi trường hay gia công vật liệu, hóa chất…
Hiện nay phổ biến nhất của RTD là loại cảm biến Pt, được làm từ Platinum. Platinum có điện trở suất cao, chống oxy hóa, độ nhạy cao, dải nhiệt đo được dài. Thường có các loại: 100, 200, 500, 1000 ohm (khi ở 0 ^oC). Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt càng cao.
- RTD thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây. Loại 4 dây cho kết quả đo chính xác nhất.

3. Điện trở oxit kim loại (Thermistor)

- Cấu tạo: Làm từ hổn hợp các oxid kim loại: mangan, nickel, cobalt,…

- Nguyên lý: Thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi.

- Ưu điểm: Bền, rẽ tiền, dễ chế tạo.

- Khuyết điểm: Dãy tuyến tính hẹp.

- Dải đo: 50^o
- Ứng dụng: Làm các chức năng bảo vệ, ép vào cuộn dây động cơ, mạch điện tử.
- Có hai loại thermistor: Hệ số nhiệt dương PTC- điện trở tăng theo nhiệt độ; Hệ số nhiệt âm NTC – điện trở giảm theo nhiệt độ. Thường dùng nhất là loại NTC.

4. Cảm biến nhiệt bán dẫn
                                                                         

- Cấu tạo: Làm từ các loại chất bán dẫn.
- Nguyên lý: Sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
- Ưu điểm: Rẻ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn giản.
- Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền.
- Dải đo: -50 ~ 150^oC
- Ứng dụng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các mạch điện tử.
- Các loại cảm biến nhiệt bán dẫn điển hình: kiểu diod, các kiểu IC LM35, LM335, LM45

5. Nhiệt kế bức xạ (Hay hỏa kế)

- Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học.
- Nguyên lý: Đo tính chất bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt.
- Ưu điểm: Dùng trong môi trường khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi trường đo.
- Khuyết điểm: Độ chính xác không cao, đắt tiền.
- Ứng dụng: Làm các thiết bị đo cho lò nung.
- Dải đo: -97 ~ 1800 ^oC
Hỏa kế gồm có các loại: Hỏa kế bức xạ, hỏa kế cường độ sáng, hỏa kế màu sắc. Chúng hoạt động dựa trên nguyên tắc các vật mang nhiệt sẽ có hiện tượng bức xạ năng lượng. Và năng lượng bức xạ sẽ có một bước sóng nhất định. Hỏa kế sẽ thu nhận bước sóng này và phân tích để cho ra nhiệt độ của vật cần đo.

6. Tổng kết
Như trên ta đã thấy thì hiện nay có rất nhiều loại cảm biến đo nhiệt độ khác nhau, và việc lựa chọn chúng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: độ chính xác, khoảng nhiệt, tốc độ phản ứng, môi trường (hóa học, vật lý, hay điện) và giá thành. Việc lựa chọn cảm biến không hề dễ dàng, cách an toàn và hay được sử dụng nhất là lựa chọn theo ngành nghề bởi thông thường, mỗi loại cảm biến được thiết kế để phục vụ cho một chuyên ngành riêng.Và dưới dây là các yêu cầu đặt ra khi lựa chọn 1 loại cảm biến nhiệt và Bảng tổng hợp kinh nghiệm lựa chọn cảm biến nhiệt dựa theo các ngành nghề khác nhau:
- Độ chính xác
- Sự linh hoạt, có thể lắp ráp dễ dàng
- Giới hạn khoảng nhiệt cần đo
- Giá thành
- Có thể điều chỉnh riêng lẻ hay không
- Sự tương thích với môi trường và những ảnh hưởng (nếu có) của các tác nhân bên ngoài môi trường.

Kiểm  toán năng lượng là hoạt động nhằm đánh giá thực trạng hoạt động của hệ thống năng lượng của Doanh nghiệp, từ đó xác định những khu vực sử dụng năng lượng lãng phí, và tìm ra các cơ hội tiết kiệm năng lượng từ đó đề xuất các giải pháp tiết kiệm năng lượng...

Được tiến hành nghiên cứu từ năm 2007, bàn tay i-Limb là bàn tay điện tử được bán rộng rãi đầu tiên trên thế giới với đầy đủ cả 5 ngón tay có thể kiểm soát độc lập.