[TOP 3] Bộ chuyển đổi 4-20mA sang RS485 | Modbus RTU | SENECA

Bộ chuyển đổi tín hiệu 4-20mA sang RS485 Modbus RTU được xem là một giải pháp tối ưu trong sử dụng lập trình dùng nhiều tín hiệu đầu vào dạng analog. Việc dùng một bộ chuyển đổi 4-20mA sang Modbus RTU Seneca Z-4AI, Z-8AI và Z-3AO chỉ cần tích hợp một Module Modbus thì chúng ta không cần quan tâm đến việc mua Module mở rộng Analog cho PLC nữa .

Bộ chuyển đổi ModBus RTU RS485 

Chuyển đổi tín hiệu analog trong đó bao gồm; tín hiệu 4-20mA, 0-10VDC; 0-5VDC; 0-20mA; 2-10VDC; 1-5VDC sang tín hiệu RS485. Với mục đích là có thể kết nối với các thiết bị khác như màn hình HMI, PLC, máy tính.

Tín hiệu Analog 4-20mA / 0-10V gần như quá quen thuộc với chúng ta trong thế giới điều khiển của dân tự động hoá. Trong đó thì tín hiệu ModBus RTU  ngày càng phổ biến trong truyền thông công nghiệp thay thế cho tín hiệu Analog 4-20mA, 0-10V. Đơn giản thì, khi dùng ModBus RTU dạng RS485, RS232 là những dạng tín hiệu có thể truyền được đi xa (lên đến 1200m). Có khả năng truyền tải tốc độ nhanh (RS485 – 10Mb/s, RS232 – 20kb/s).

Không những thế, còn có ModBus TCP/IP, đây là kiểu truyền thông dùng mạng không dây (mạng nội bộ). Nghĩa là bạn có thể giao tiếp với những thiết bị đo lường khác mà không cần phải dùng dây dẫn. Điều này có nghĩa là khi bạn dùng “hệ sinh thái” ModBus thì nó sẽ giúp bạn tiết kiệm dây dẫn và sự sai số khi truyền dẫn.

Ngày nay, có khá nhiều công ty đang đổi phương án mới dùng “hệ sinh thái” này trong môi trường nhà máy, xí nghiệp của họ. Vì đây là “bộ 3 chuyển đổi tín hiệu” có nhiều ngõ tín hiệu nhất. Chỉ riêng với lý do này, thì nó đã giúp bên dự án của công ty bạn, rõ hơn thì bên phần lắp đặt của bạn tiết kiệm diện tích lắp đặt. Bù lại, những điểm ưu việt của sản phẩm vẫn được giữ nguyên và thậm chí so với PLC ngày nay vẫn có phần hơn.

Bộ chuyển đổi Modbus RS485 Z-4AI 

Với một bộ chuyển đổi 4-20mA sang RS485 Z-4AI có thể nhận được 4 tín hiệu analog 4-20mA/ 0-10V. Các module Z-4AI có thể kết hợp mắc song song nhau để cùng truyền về trên 2 dây. Tín hiệu ngõ ra dạng Modbus RTU 2 dây RS485.Thông số kỹ thuật

Thông số kỹ thuật bộ chuyển đổi Modbus Z-4AI

• Nguồn cấp : 10…40Vac / 19…28Vdc / 50-60Hz
• Kích thước : 17.5 x 100 x 112mm
• Lắp đặt trên DIL Rail 35mm
• Điện năng tiêu thụ: 0,5W
• Cách ly điện áp: 1500 Vac
• Trạng thái đèn báo: Nguồn điện, báo lỗi, dữ liệu truyền đi, dữ liệu nhận
• Cấp bảo vệ: IP20
• Lập trình bằng: Z-NET4, Easy Set up.

Input bộ chuyển đổi Modbus RTU Z4AI 

• Số ngõ vào : 4 kênh
• Dòng : -20… +20mA , 0-20mA , 4-20mA
• Áp : 0-10V
• Sai số : 0.1%
• Độ trôi : 0.01%/oC
• Độ phân giải: 16 bit

Truyền thông bộ chuyển đổi Z-4AI

• Giao tiếp : 2 dây RS485 hoặc RS232
• Tốc độ : lên đến 115.200bps
• Protocol : Modbus RTU Slave
• Thời gian đáp ứng < 10ms
• Khoảng cách truyền xa nhất : 1200m
• Chip nhớ : EEPROM lưu trữ lên tới 0 năm

Ứng dụng bộ chuyển đổi analog 4-20mA/ 0-10V sang RS485

Một hệ thống có từ 2-4 tín hiệu analog từ các thiết bị đo cần truyền về trung tâm thì giải pháp sử dụng bộ chuyển đổi 4-20mA sang RS485 Z-4AI được xem là tối ưu nhất. Tất cả các tín hiệu được đi vào 1 Module duy nhất & truyền thông về PLC dạng 2 dây RS485 giao thức ModBus RTU.

Khoảng cách truyền xa tới 1200m trên 2 dây được xem là ưu điểm mà nhiều nhà lập trình yêu thích. Dù truyền đi xa nhưng lại giải quyết vấn đề nhiễu trên tín hiệu, chúng ta dều biết rẳng các tín hiệu analog 4-20mA/ 0-10V rất dễ bị nhiễu bởi các tác động bên ngoài.

Tín hiệu ModBus RTU có thể mắc song song nhau truyền dữ liệu chung về trên 2 dây. Đây được xem là giải pháp tối ưu về dân dẩn & tiết kiệm nhất trong tất cả phương pháp truyền dữ liệu hiện nay. Chúng ta cũng có thể kết hợp với các thiết bị khác để truyền về dạng cable quang cho tốc độ truyền nhanh hơn. Các màn hình HDMI có thể đọc trực tiếp được các tín hiệu Modbus RTU đồng thời truyền thông về trung tâm một cách dể dàng. Các màn hình HDMI này có thể nhận được nhiều tín hiệu cùng lúc & hiển thị tuỳ ý các giá trị từ Z-4AI.

Bộ chuyển đổi ModBus RS485 Z-8AI 

Bộ chuyển đổi Modbus Z-8AI cho phép nhận cùng lúc tới 8 input analog đầu vào và cho ngõ ra Modbus RTU 2 dây trên RS 485.

Thông Số Kỹ Thuật bộ chuyển đổi Z-8AI

Bộ chuyển đổi 4-20mA sang RS485 Modbus RTU Z-8AI là giải pháp tuyệt vời khi có nhiều loại tín hiệu Analog dạng 4-20mA, 0-10V truyền về PLC hoặc các bộ hiển thị. Sử dụng bộ chuyển đổi Z-8AI không chỉ làm giảm chi phí cho việc mua Modul mở rộng cho PLC, Mà còn tiết kiệm một lượng lớn dây dẩn bởi Modbus RTU chỉ sử dụng 2 dây cho 8 Input đầu vào.

Thông số chung bộ chuyển đổi Z-8AI Senca

• Nguồn cấp : 10…40Vac / 19…28Vdc / 50-60Hz
• Kích thước : 17.5 x 100 x 112mm
• Lắp đặt trên DIL Rail 35mm
• Điện năng tiêu thụ: 0,5W
• Cách ly điện áp: 1500 Vac
• Trạng thái đèn báo: Nguồn điện, báo lỗi, dữ liệu truyền đi, dữ liệu nhận
• Cấp bảo vệ: IP20
• Lập trình bằng: Z-NET4, Easy Set up, Dip switch

Input bộ chuyển đổi Z-8AI

• Số ngõ vào : 8 kênh
• Dòng : -20… +20mA , 0-20mA , 4-20mA
• Áp : 0-10V
• Sai số : 0.1%
• Độ trôi : 0.01%/oC
• Độ phân giải: 16bit

Truyền thông bộ chuyển đổi Z-8AI

• Giao tiếp: 2 dây RS485 hoặc RS232
• Tốc độ: lên đến 115.200bps
• Protocol: Modbus RTU Slave
• Thời gian đáp ứng < 10ms
• Khoảng cách truyền xa nhất : 1200m
• Chip nhớ: EEPROM lưu trữ lên tới 10 năm

Ứng Dụng Bộ Chuyển Đổi Modbus Z-8AI

Một hệ thống có nhiều tín hiệu dạng Analog truyền về PLC sẽ phải tốn rất nhiều dây dẩn và Module mở rộng cho PLC. Hệ sinh thái Modbus ra đời giải quyết vấn đề dây dẩn & tiết kiệm chi phí khi không cần mua Module mở rộng cho PLC.

Các loại tín hiệu đầu vào dạng Analog 4-20mA, 0-20mA , 0-10V, 0-5V … kết nối cùng lúc vào bộ chuyển đổi Modbus Z-8AI thông qua Z-PC. Một phụ kiện không thể thiếu khi dùng Z-8AI vừa cấp nguồn vừa lấy tín hiệu ngõ ra Output Modbus RTU. Với một Z-PC chúng ta có thể kết nối 02 Modul Z-8AI cùng lúc. Với một Modul Z-PC-DINAL2-175 giúp đơn giản hoá việc kết nối các tín hiệu đầu vào của Z-8AI. Nguồn và tín hiệu ngõ ra được dùng chung trên một DIN Rail của hãng Seneca.

Bộ chuyển đổi ModBus RS485 Z-3AO

Bộ chuyển đổi ModBus RTD RS485 sang 3 ngõ tín hiệu Analog, đây là thiết bị hay dùng để điều khiển những thiết bị đo lường khác thông qua ModBus. Khác với 2 anh em nhà Z-4AI và Z-8AI. Đây là bộ dùng để truyền tải từ lệnh “máy chủ” xuống thiết bị.

Thông số kỹ thuật bộ chuyển đổi Z-3AO

Z-3AO được dùng để điều khiển 3 tín hiệu ngõ ra Analog từ hệ thống ModBus RTU.

Thông số chung của bộ chuyển đổi

• Nguồn điện: 10…40 Vdc/19…28 Vac/ 50-60Hz
• Điện năng tiêu thụ: 2,5W
• Cách ly điện áp: 1500 Vac
• Trạng thái đèn báo: Nguồn điện, lỗi, dữ liệu truyền đi, dữ liệu nhận
• Cấp bảo vệ: IP20
• Nhiệt độ hoạt động: -20…+65ºC
• Lập trình bằng: Easy setup

Truyền thông bộ chuyển đổi của Z-3AO 

• Giao tiếp: 2 dây RS485
• Tốc độ truyền thông: lên đến 57.600 bps (RS485), 2400 bps (RS232)
• Truyền thông: ModBus RTU slave
• Thời gian giao tiếp: <10ms (@38400 baud rate)
• Khoảng cách: tối đa 1200m
• Chip nhớ: EEPROM lưu trữ lên tới 10 năm

Tín hiệu Output ngõ ra của bộ chuyển đổi

• Số cổng: 3 cổng
• Dòng điện: 0…20 mA, 4…20mA
• Điện áp: -10…10V, 0…10V, 2…10V

Ứng dụng của bộ chuyển đổi RS485

Về ứng dụng của Z-3AO sẽ khác với Z-4AI và Z-8AI. 2 anh em nhà này sẽ truyền tải tín hiệu từ các thiết bị đo lường đến máy chủ. Còn bộ Z-3AO sẽ từ máy chủ truyền thông tín xuống các thiết bị đo lường. Dạng truyền thông tin ở đây bao gồm cả phần điều khiển các thiết bị đo lường ấy. Từ đặc điểm của thiết bị này, đã cho thấy rằng: Bạn chỉ cần điều khiển các thiết bị khác ngồi tại “phòng máy lạnh” mà không cần phải đến trực tiếp tại thiết bị được lắp đặt.

Hướng dẫn sử dụng bộ Z-AI

Đối với bộ chuyển đổi 4-20mA sang RS485 

Vì cách nối dây và cài đặt khá tương tự nhau giữa hai bộ Z-4AI và Z-8AI. Nên tôi sẽ hướng dẫn bộ Z-8AI còn bộ Z-4AI sẽ tương tự thôi nhé.

Bộ chuyển đổi analog 4-20mA/ 0-10V sang Modbus RTU Z-8AI có thể nhận được tín hiệu 4-20mA Active và Passive. Điều đó có nghĩa rằng bản thân bộ chuyển đổi Modbus Z-8AI có thể tự phát nguồn. Để nuôi cảm biến 4-20mA loại 2 dây Passive như cảm biến áp suất, hay cảm biến nhiệt độ 4-20mA.

Hướng dẫn kết nối Input đầu vào Z-8AI

Bộ chuyển đổi Z-8AI nhận được 5 loại tín hiệu và có 8 ngõ Input:

• A : điện áp phát ra nuôi cảm biến bởi chân Vaux, chân nối đất là GND.
• B : nhận tín hiệu điện áp 0-10V trực tiếp từ cảm biến các chân.
• C : tín hiệu dòng 0-20mA, 4-20mA trực tiếp từ cảm biến 3 dây
• D : tín hiệu 0-20mA, 4-20mA cho cảm biến 2 dây có nguồn dưới 13V
• E : sử dụng cho tín hiệu 4-20mA, 0-20mA có nguồn bên ngoài 24vdc

Các chân 1 2 3 4 5 6 7 8 tương ứng với tín hiệu input đầu vào dòng hoặc áp. Bộ chuyển đổi sẽ nhận biết tín hiệu dòng hoặc áp thông qua cài đặt DIP Switch ngay trên thiết bị.

Cài đặt Input đầu vào cho Z-8AI

Chúng ta có 8 input đầu vào độc lập nhau. Tức là có thể thay đổi đầu vào dòng hoặc áp từ 1 …8 tương ứng với tín hiệu đầu vào của cảm biến. Việc cài đặt khá đơn giản với việc Gạt lên hoặc xuống.

• Gạt lên tương ứng với ON – sử dụng loại tín hiệu Dòng 0-20mA / 4-20mA.
• Gạt xuống tương ứng với OFF – sử dụng tín hiệu Áp 0-10V, 0-5V …

Chỉ với 8 DIP Switch đơn giản chúng ta có thể cài đặt được loại tín hiệu đầu vào. Chúng ta cùng xem các địa chỉ thanh ghi của Z-8AI nhé.

Cài đặt địa chỉ thanh ghi & Baud Rate

Tại bảng DIP Switch 1 ( SW1 ) chúng ta có 8 Switch từ 1 … 8 để cài đặt Baud Rate và Địa chỉ thanh ghi cho từng input đầu vào. Trong đó :

• DIP Switch 1 + 2 : được dùng để cài Baud Rate với các tốc độ truyền 9600, 19200, 38400, 57600
• DIP Switch 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8 : được dùng để cài đặt địa chỉ cho các thanh ghi từ 1….63 theo hệ nhị phân.

Chỉ với 8 DIP Switch chúng ta dể dàng cài đặt được tốc độ truyền & địa chỉ thanh ghi. Để hoàn thiện việc giao tiếp với thiết bị Modbus RTU Master chúng ta cần biết ô nhớ của thanh ghi.

Ô Nhớ Thanh Ghi Z-8AI

Các ô nhớ 40003 tới 40010 tương ứng với Input 1 tới Input 8. Chúng ta cần khai các địa chỉ ô nhớ này trong PLC hoặc các bộ hiển thị Modbus RTU. Khá đơn giản để sử dụng chuẩn Modbus RTU đúng không.

Hướng dẫn sử dụng bộ RS485 sang Analog

Hướng dẫn nối dây cho thiết bị

Việc nối dây cho bộ chuyển đổi khá là đơn giản. Đối với ngõ tín hiệu ra, các cặp chân số 7-10, 8-11, 9-12 dùng để nối một thiết bị đo lường. Như hình mẫu trên (bên ngoài bộ chuyển đổi cũng có nhé!) thì cũng đã mô tả cho bạn hiểu  về cách nối dây cho thiết bị rồi nhé.

Còn việc đấu nối nguồn điện cho thiết bị, chân 2 và chân 3 là chân sẽ đấu nối với nguồn điện. Các chân còn lại 4,5,6 dùng để kết nối RS485.

Hướng dẫn chỉnh Dip-switch cho Z-3AO

Việc điều chỉnh Dip-switch khá là dễ dàng. Điều chỉnh vị trí SW2 này, chủ yếu là điều chỉnh tốc độ truyền thôi. Nên nếu bạn muốn chỉnh phần này thì chỉ cần dùng cây bút bi hay thiết bị nhỏ nào để gạt lên lên -ON, gạt xuống – OFF nhé!.

Tổng kết

Bài viết ngày hôm nay tôi giúp bạn biết thêm về 3 loại bộ chuyển đổi hay dùng trong “hệ sinh thái” ModBus. Với đặc điểm của mỗi loại như sau:

• Bộ chuyển đổi 4 cổng sang RS485 Z-4AI, đây là bộ chuyển đổi 4-20mA sang RS485 dùng để truyền thông tin đo lường được từ thiết bị đến bộ hiển thị hoặc PLC.
• Bộ chuyển đổi 8 cổng sang RS485 Z-8AI, đây là bộ chuyển đổi 4-20mA sang RS485 dùng để truyền thông tin đo lường từ nhiều bộ thiết bị đo lường đến PLC hoặc HMI hay thậm chí là máy chủ.
• Bộ chuyển đổi RS485 sang 3 cổng Analog dùng để điều khiển các thiêt bị đo lường từ PLC, hay dùng để hiển thị HMI.

Nhưng còn thêm một nhánh nhỏ nữa đó là toàn bộ thiết bị trên đều được có thể lập trình qua máy tính. Về phần này thì các bạn có thể nhờ bên kỹ thuật bên mình làm. Bên bạn chỉ cần đưa ra yêu cầu thì bên mình sẽ làm hết cho nhé.

Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết của tôi. Chúc các bạn một ngày tốt lành!