Tổng quan
Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ PR Electronics PR 5335D là dòng thiết bị truyền tải tín hiệu thông minh 2 dây tích hợp giao thức truyền thông HART cao cấp, xuất xứ 100% từ Đan Mạch (Made in Denmark). Thiết bị được thiết kế chuyên dụng để tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến nhiệt độ RTD (Pt100…Pt1000, Ni100…Ni1000), can nhiệt Thermocouple (B, E, J, K, L, N, R, S, T, U, W3, W5), điện trở tuyến tính Ω và điện áp mV. Ngoài ra, PR 5335D còn hỗ trợ tính toán chênh lệch hoặc trung bình nhiệt độ từ 2 cảm biến độc lập, sau đó số hóa và chuyển đổi thành tín hiệu dòng điện tiêu chuẩn 4-20mA mang dữ liệu HART đưa về hệ thống DCS/PLC.
Thiết kế dạng tròn gài củ hành cảm biến chuẩn DIN Form B (đường kính Ø44 mm), phiên bản PR 5335D đạt các chứng nhận chống cháy nổ an toàn nội tại nghiêm ngặt nhất thế giới (ATEX, IECEx, FM, CSA, INMETRO cho Zone 0, 1, 2, 21, 22 và M1). Tích hợp độ chính xác đo lường cực cao, mạch cách ly galvanic 1.5 kVAC, đáp ứng tiêu chuẩn an toàn SIL và khuyến nghị NAMUR NE89/NE43, PR 5335D là giải pháp hoàn hảo cho các môi trường nguy hiểm và cháy nổ cao trong ngành hóa chất, dầu khí và năng lượng.
Cấu tạo
PR Electronics PR 5335D được chế tạo với kết cấu cơ khí nhỏ gọn, bền bỉ cùng hệ thống vi mạch điện tử cách ly an toàn nội tại Ex.
| Thành phần cấu tạo | Vật liệu / Thiết kế | Chức năng kỹ thuật |
|---|---|---|
| Vỏ bảo vệ (Enclosure) | Nhựa đúc chịu lực cao cấp màu đỏ-bạc, chuẩn gắn củ hành DIN Form B (Ø44 x 20.2 mm), đút vừa đầu cảm biến | Chống bám bụi, độ bền cơ học cao, hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt từ -40°C đến +85°C. |
| Trạm vít đấu nối (Screw Terminals) | 6 trạm kẹp vít vặn cơ khí trang bị lò xo chống rung | Giữ chặt lõi dây cáp cảm biến (chân 3, 4, 5, 6) và dây vòng lặp 4-20mA HART (chân 1, 2), đảm bảo không đứt gãy kết nối khi có chấn động. |
| Mạch truyền thông HART & Vi xử lý | Bộ vi xử lý 22-bit ADC / 16-bit DAC tích hợp Modem truyền thông HART | Xử lý tuyến tính hóa tín hiệu cảm biến chính xác cao, cho phép giao tiếp dữ liệu số HART song song trên đường dây 4-20mA. |
| Mạch an toàn nội tại (Ex Barrier) | Tích hợp linh kiện bảo vệ giới hạn áp/dòng tiêu chuẩn Ex ia IIC | Đảm bảo không phát sinh tia lửa điện hay tích tụ nhiệt độ gây cháy nổ, đáp ứng các vùng nguy hiểm Zone 0/1/2/21/22/Div 1/Div 2. |
| Mạch cách ly Galvanic | Mạch cách ly quang/điện chịu điện áp kiểm tra 1.5 kVAC | Triệt tiêu dòng nhiễu công nghiệp, chống vồng đất (Ground loops) và bảo vệ hệ thống điều khiển trung tâm. |
Nguyên lý hoạt động
Bộ chuyển đổi PR Electronics PR 5335D tiếp nhận tín hiệu biến thiên điện trở (RTD/Ohm) hoặc điện áp (TC/mV) từ các cảm biến ngõ vào ở trạm chân 3, 4, 5, 6. Tín hiệu tương tự được bộ vi xử lý mã hóa kỹ thuật số 22-bit, tự động bù điện trở dây dẫn (kết nối RTD 2, 3, 4 dây), bù nhiệt độ đầu lạnh (CJC đối với Can nhiệt) và tuyến tính hóa theo dải nhiệt độ đã cài đặt.
Sau đó, dữ liệu đo trải qua tầng cách ly galvanic 1.5 kVAC và được mạch D/A 16-bit biến đổi thành tín hiệu dòng điện 4-20mA trên vòng lặp 2 dây (Loop-powered 8.0…30 VDC). Đồng thời, vi xử lý mã hóa thông số đo thành tín hiệu kỹ thuật số FSK theo giao thức HART chồng lên dòng 4-20mA, cho phép các thiết bị HART Communicator hay phần mềm cấu hình từ xa truy xuất dữ liệu real-time mà không làm ảnh hưởng đến tín hiệu Analog gốc.
Ứng dụng
- Đo lường nhiệt độ trong khu vực nguy hiểm (Ex Zone 0, 1, 2): Lắp đặt trực tiếp trong củ hành cảm biến tại các nhà máy lọc hóa dầu, kho chứa khí gas, nhà máy hóa chất nhờ chứng nhận ATEX/IECEx Ex ia.
- Đo chênh lệch & Trung bình nhiệt độ: Kết nối đồng thời 2 cảm biến RTD hoặc Can nhiệt để tính toán độ chênh lệch nhiệt độ (Difference) hay nhiệt độ trung bình (Average) trong các đường ống, bồn chứa.
- Hệ thống điều khiển trung tâm HART & Multidrop: Cho phép kết nối tối đa 15 bộ truyền tải PR 5335D trên cùng một đường dây 2 dây ở chế độ Multidrop HART.
- Ứng dụng An toàn Chức năng (SIL) & Giám sát van: Chuyển đổi vị trí mở van góc/van bướm từ biến trở Ohm thành 4-20mA trong các hệ thống dừng khẩn cấp SIL.
Hướng dẫn lắp đặt
- Bước 1: Lắp đặt cơ khí: Đặt PR 5335D vào bên trong đầu củ hành cảm biến chuẩn DIN Form B (Ø44 mm) và siết chặt ốc cố định. (Nếu lắp trong tủ điện thông thường, sử dụng ngàm gài kẹp kẹp ray DIN rail type 8421).
- Bước 2: Cấu hình thông số (Programming):
- Kết nối trạm chân 1 và 2 với bộ giao tiếp Loop Link 5909 USB hoặc Modem HART kết nối máy tính chạy phần mềm PReset.
- Lựa chọn loại cảm biến ngõ vào (Pt100, Can nhiệt K/J/S…, mV, Ohm), chọn dải đo Zero/Span, thiết lập trạng thái báo lỗi cảm biến theo chuẩn NAMUR NE43 (Upscale 23mA / Downscale 3.5mA) và nạp địa chỉ HART (0 cho điểm-điểm, hoặc 1-15 cho Multidrop).
- Bước 3: Đấu nối dây cảm biến (Inputs): Luồn dây cảm biến qua các lá kim loại của trạm vít. Đấu nối theo sơ đồ in trên thân bộ chuyển đổi:
- RTD 3 dây: Chân 3, 4, 5. RTD 4 dây: Chân 3, 4, 5, 6.
- Can nhiệt (TC) / mV: Chân 4 (+) và chân 5 (-).
- Bước 4: Đấu nối Nguồn vòng lặp & Đường truyền HART (Output/Loop): Đấu dây dương nguồn DC vào chân 1 (+), dây âm ngõ ra tín hiệu 4-20mA/HART vào chân 2 (-) nối về bộ nhận tín hiệu PLC/DCS (yêu cầu điện trở tải Rload từ 250Ω đến 1100Ω để giao tiếp HART). Cấp nguồn (8…30 VDC) và kiểm tra tín hiệu vòng lặp để hoàn tất.
