Phần lớn các ca "máy chạy thì cảm biến loạn" không phải lỗi cảm biến. Thay cảm biến mới, hiện tượng vẫn còn, và đến lúc đó thì đã mất vài ngày. Nguyên nhân gần như luôn nằm ở nối đất và ở cách đi dây.
Hai việc khác nhau cùng gọi là nối đất
Nhầm lẫn bắt đầu từ chỗ này, vì tiếng Việt lẫn tiếng Anh đều dùng chung một từ cho hai chức năng riêng biệt.
Nối đất bảo vệ
Mục đích là an toàn cho người. Vỏ kim loại của tủ, thân máy và mọi phần dẫn điện chạm tới được đều phải nối về hệ thống nối đất, để khi có chạm vỏ thì thiết bị bảo vệ cắt mạch. Đây là yêu cầu bắt buộc và không có phương án thay thế.
Nối đất tham chiếu tín hiệu
Mục đích là để mạch điện tử có một mốc điện áp chung ổn định. Nó phục vụ chất lượng tín hiệu, không phục vụ an toàn.
Hai chức năng này có thể dùng chung hệ thống, nhưng phải được đấu có chủ đích. Đấu tuỳ tiện là cách tạo ra vòng lặp đất.
Vòng lặp đất: cơ chế và cách nhận ra
Vòng lặp đất hình thành khi cùng một mạch tín hiệu được nối đất ở hai điểm có điện thế khác nhau. Chênh lệch điện thế đó đẩy một dòng chạy trong dây tín hiệu, và giá trị đo được trôi theo.
Dấu hiệu nhận ra khá đặc trưng:
- Số đọc thay đổi theo việc máy khác trong xưởng chạy hay dừng.
- Đo bằng đồng hồ cầm tay thì đúng, đọc qua PLC thì sai.
- Rút màn chắn ở một đầu thì hiện tượng đổi.
- Cùng loại cảm biến ở vị trí khác thì bình thường.
Cách xác nhận: đo điện áp xoay chiều giữa vỏ tủ và vỏ máy khi máy đang chạy. Nếu có chênh lệch đáng kể thì đó là vấn đề cần xử lý, không phải cảm biến.
Bốn quy tắc đi dây
Tách máng theo loại tín hiệu
Ba nhóm nên có đường đi riêng: cáp động lực và cáp ra động cơ; cáp điều khiển số; cáp analog và cáp truyền thông. Nhóm thứ ba là nhóm nhạy nhất và cần cách xa nhóm thứ nhất nhất có thể.
Cắt vuông góc khi buộc phải cắt
Hai cáp chạy song song một đoạn dài sẽ ghép nhiễu sang nhau. Cắt vuông góc thì diện tích ghép gần như bằng không.
Màn chắn nối đất đúng cách
Với cáp analog, thông lệ là nối đất màn chắn ở một đầu, phía tủ điều khiển, để không tạo vòng lặp. Với cáp ra động cơ của biến tần thì ngược lại — nối cả hai đầu, vì mục tiêu ở đây là dẫn dòng nhiễu tần số cao về nguồn của nó.
Trong cả hai trường hợp, màn chắn phải tiếp xúc theo vòng qua kẹp chuyên dụng. Xoắn màn chắn thành một sợi đuôi rồi bắt vít làm mất phần lớn tác dụng ở tần số cao.
Dùng cáp xoắn đôi cho tín hiệu analog
Xoắn đôi khử phần lớn nhiễu cảm ứng theo nguyên lý triệt tiêu. Đây là biện pháp rẻ nhất trong bài này và cũng hay bị thay bằng cáp thường nhất.
Chọn dòng thay vì áp khi có thể
Tín hiệu 4–20 mA bền với nhiễu và với sụt áp trên đường dây hơn hẳn tín hiệu 0–10 V, vì thông tin nằm ở dòng chứ không ở điện áp. Nó còn có thêm một lợi ích: mức 0 mA là trạng thái không hợp lệ, nên đứt dây được phát hiện ngay thay vì bị hiểu nhầm thành giá trị bằng không.
Với khoảng cách trên vài chục mét trong môi trường nhà xưởng, đây gần như luôn là lựa chọn đúng.
Trình tự xử lý khi đã có sự cố
| Bước | Làm gì | Kết luận rút ra |
|---|---|---|
| 1 | Đo điện áp AC giữa vỏ tủ và vỏ máy khi máy chạy | Có chênh lệch: nghi vòng lặp đất |
| 2 | Tắt lần lượt từng biến tần, xem tín hiệu có ổn lại | Ổn lại: nguồn nhiễu là biến tần đó |
| 3 | Kiểm tra màn chắn cáp analog có nối hai đầu không | Nối hai đầu: tháo một đầu, đo lại |
| 4 | Kiểm tra cáp analog có đi chung máng với cáp động lực không | Có: tách máng trước khi làm gì khác |
| 5 | Chỉ khi bốn bước trên đã sạch mới thay cảm biến | Thay sớm hơn thường là mất công |
Thứ tự này quan trọng. Thay cảm biến là việc dễ nhất nên hay được làm đầu tiên, và cũng là việc ít khả năng giải quyết được vấn đề nhất.
Đưa vào hồ sơ
Ghi lại sơ đồ nối đất của máy — điểm nối đất chính ở đâu, màn chắn của từng loại cáp nối ở đầu nào — vào cùng bộ hồ sơ với sơ đồ mạch. Không có nó, người sửa lần sau sẽ phải suy luận lại toàn bộ, và nhiều khả năng sẽ đấu thêm một điểm đất nữa cho chắc, tức là tạo đúng cái vòng lặp mà lần này vừa gỡ xong.
Câu hỏi thường gặp
Màn chắn cáp nên nối đất một đầu hay hai đầu?
Tuỳ loại cáp. Cáp analog thường nối một đầu ở phía tủ điều khiển để không tạo vòng lặp đất. Cáp ra động cơ của biến tần thì nối cả hai đầu, vì mục tiêu ở đây là dẫn dòng nhiễu tần số cao về nguồn của nó. Cả hai trường hợp đều phải tiếp xúc theo vòng qua kẹp chuyên dụng, không xoắn thành sợi đuôi rồi bắt vít.
Làm sao biết đang bị vòng lặp đất?
Đo điện áp xoay chiều giữa vỏ tủ và vỏ máy khi máy đang chạy; có chênh lệch đáng kể là dấu hiệu. Các dấu hiệu khác gồm số đọc thay đổi theo việc máy khác chạy hay dừng, đo bằng đồng hồ cầm tay thì đúng nhưng đọc qua PLC thì sai, và cùng loại cảm biến ở vị trí khác thì bình thường.
Nên dùng tín hiệu 4–20 mA hay 0–10 V?
Với khoảng cách trên vài chục mét trong nhà xưởng thì 4–20 mA gần như luôn đúng hơn, vì thông tin nằm ở dòng nên bền với nhiễu và với sụt áp trên đường dây. Nó còn cho phép phát hiện đứt dây: mức 0 mA là trạng thái không hợp lệ, thay vì bị hiểu nhầm thành giá trị bằng không.
