Kết nối cảm biến rung IEPE với PLC Siemens / Allen-Bradley: Hướng dẫn từng bước

Cảm biến rung IEPE (như HS-100, 100 mV/g) cho chất lượng tín hiệu rất tốt để phân tích phổ, nhưng không thể cắm thẳng vào PLC. Bài viết này giải thích vì sao, và hướng dẫn từng bước đưa tín hiệu IEPE về dạng PLC Siemens hoặc Allen-Bradley đọc được, thông qua module xử lý tín hiệu HS-550 / HS-551.

Vì sao không đấu IEPE thẳng vào PLC?

Cảm biến IEPE (Integrated Electronics Piezo-Electric) hoạt động theo nguyên lý: cần được cấp nguồn dòng không đổi (thường 2-4 mA, điện áp tuân thủ ~18-30V); tín hiệu ra là điện áp AC nhỏ "cưỡi" trên một mức DC bias (khoảng 10-12V). Trong khi đó, card đầu vào analog của PLC chỉ đọc chuẩn 4-20mA hoặc 0-10V, không cấp được nguồn dòng IEPE và không tách được thành phần DC bias.

Vì vậy giữa cảm biến và PLC cần một bộ điều hòa/chuyển đổi tín hiệu (signal conditioner / vibration module) để: (1) cấp nguồn dòng cho IEPE, (2) tách DC bias, (3) tính toán giá trị rung tổng và xuất ra 4-20mA hoặc 0-10V cho PLC.

Sơ đồ kết nối tổng thể

Hướng dẫn từng bước

Bước 1 — Gắn & đấu cảm biến HS-100

Gắn HS-100 lên thân máy bằng gudông (ưu tiên) hoặc đế nam châm cho điểm đo tạm thời. Dùng cáp đồng trục/hai lõi có vỏ chống nhiễu, đấu về module HS-550/HS-551. Tránh đi chung máng với cáp động lực.

Bước 2 — Cấu hình module HS-550 / HS-551

Lắp module trên DIN-rail trong tủ điều khiển, cấp nguồn theo datasheet. Chọn chế độ ngõ ra phù hợp với card AI của PLC: 4-20mA (ưu tiên cho cáp dài, chống nhiễu) hoặc 0-10V. Đặt dải đo (ví dụ vận tốc rung mm/s) khớp với ngưỡng theo ISO 10816/20816.

Bước 3 — Đấu ngõ ra vào PLC Siemens

Với Siemens S7 (ví dụ module SM 1231 AI): đấu ngõ 4-20mA của HS-550 vào kênh dòng, cấu hình kênh ở chế độ "current 4..20mA" trong TIA Portal, rồi scale giá trị thô (0-27648) về đơn vị mm/s.

Bước 4 — Đấu ngõ ra vào Allen-Bradley

Với Allen-Bradley (ví dụ module 1769-IF4 / 1734 POINT I/O): chọn kênh ở chế độ 4-20mA trong Studio 5000, đặt scaling Low/High Engineering tương ứng dải mm/s của module.

Bước 5 — Kiểm tra & đặt ngưỡng

Cho máy chạy không tải, kiểm tra giá trị đọc về hợp lý, sau đó đặt ngưỡng Alert và Trip theo phân vùng ISO. Ghi log để xây dựng đường nền (baseline) cho bảo trì dự đoán.

Kỹ sư tại Việt Nam có thể mua HS-100 Series và phụ kiện Hansford Sensors trực tiếp từ Fast Group Engineering — nhập khẩu từ nhà máy UK, không qua trung gian, giao hàng trong ngày tại TPHCM và Vũng Tàu.