HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BỘ CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU LOADCELL Z-SG3

Bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell Z-SG3 là một công cụ mạnh mẽ cho việc đo lường; và quản lý tải trọng. Dựa trên nguyên tắc của cảm biến lực (hay còn gọi strain gauge); Bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell Z-SG3 hỗ trợ kỹ thuật đo 4 hoặc 6 dây của Loadcell; giúp bạn chính xác đo lường lực tải. Nhờ vào dữ liệu đo lường qua giao thức Modbus RTU và đầu ra tín hiệu Analog ( Voltage hoặc Current); ta có thể dễ dàng tích hợp nó vào hệ thống tự động hóa của mình. Vậy chi tiết hướng dẫn cách cài đặt bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell Z-SG3 như thế nào; mình sẽ cùng đi vào chi tiết trong bài viết này nhé!

Tóm Tắt Nội Dung

Thông số kỹ thuật bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell Z-SG3

Với các anh em kỹ thuật đầu tiên khi lựa chọn thiết bị cho hệ thống; chắn chắn sẽ tìm hiểu về thông số kĩ thuật của thiết bị đó trước. Vì như vậy để biết được rằng thiết bị có tương thích với hệ thống cần triển khai của mình hay không. Với bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell Z-SG3; các thông số kĩ thuật sẽ được thể hiện rõ ràng như sau:

Cách điện: Cách ly điện áp lên đến 1500 V~ và có cảnh báo rằng điện áp làm việc tối đa phải bé hơn 50 Vac / 75 Vdc.
Nguồn cấp: Điện áp từ 10 ÷ 40Vdc; 19 ÷28Vac 50 ÷60Hz; Mức tiêu thụ tối đa 2 W.
Lắp đặt: Theo tiêu chuẩn IEC EN60715; lắp trên thanh ray DIN 35mm theo chiều dọc.
Kết nối: Có terminal kết nối khoảng cách 5 mm; Cổng kết nối sau IDC10 cho thanh Z-PC.
Giao tiếp: RS485 (ở đầu cực IDC10); micro USB phía trước.
Độ phân giải: ADC 24bit
Đặc tính Loadcell kết nối:
- 4 hoặc 6 dây
- Độ nhạy của cell: Từ ±1 mV/V đến ±64 mV/V
Analog Output:
- Đầu ra điện áp: Có thể cấu hình từ 0 – ±10Vdc
- Đầu ra dòng điện: Có thể cấu hình từ 0 – 20mA
- Thời gian phản hồi: 5 ms

Z-SG3 không chỉ là một bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell thông thường; nó là chìa khóa để mở ra khả năng đo lường chính xác và dễ dàng.

Sơ đồ kết nối bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell Z-SG3

Việc kết nối với bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell Z-SG3 cũng sẽ không hề khó khăn gì. Chỉ cần nắm được sơ đồ chân của Z-SG3, kết nối với loại Loadcell 6 dây hay 4 dây, và vị trí đầu ra tín hiệu Analog của Z-SG3 sẽ kết nối với bộ hiển thị hoặc PLC là đã có kết nối được Z-SG3 rồi!

Ở mặt lưng của thiết bị sẽ thể hiện rõ sơ đồ chân của bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell Z-SG3 rồi. Anh em chỉ cần tuân thủ cẩn thận đấu đúng các chân của Z-SG3 với Loadcell, Nguồn và đầu ra tín hiệu Analog là được. Dưới đây là sơ đồ chi tiết của bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell Z-SG3 với nguồn 24 V Z-Supply và đầu vào loadcell 4 dây, đồng thời ngõ ra tín hiệu Analog và Modbus sẽ được kết nối với PLC và bộ hiển thị.

Sơ đồ kết nối của bộ chuyển đỏi loadcell Z-SG3

Cài đặt bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell Z-SG3

Để cài đặt cho Z-SG3, ta sẽ cài đặt bằng phần mềm Easy Setup kết hợp với DIP SWITCH ( các công tắc gạt nhỏ của thiết bị ). Vậy chi tiết sẽ như thế nào, mình sẽ đi vào cụ thể từng phần

Cài đặt với DIP SWITCH

Trên Z-SG sẽ có 2 phần Dip Switch là SW1 và SW2. Trong đó SW1 sẽ có 8 công tắc gạt bao gồm: Dip 1 2 sẽ quy ước BaudRate tốc độ truyền (bps) từ 9600 đến 57600; Dip 3 --> 8 sẽ quy ước địa chỉ Slave ID của Z-SG3. Hoặc ta có thể gạt cả 8 DIP này của SW1 về vị trí OFF để có thể sử dụng cấu hình qua phần mềm Easy Setup 2.

Với SW2 sẽ gồm 4 công tắc gạt phục vụ cho việc reset về cấu hình mặc định “Factory Configuration” là cấu hình bạn đầu của Z-SG3.

Cài đặt với phần mềm Easy Setup 2

Với Dip Switch của bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell Z-SG3, ta chỉ có thể Reset thiết bị về cấu hình gốc; hoặc cấu hình thông số Modbus RTU. Việc cấu hình chi tiết như ngõ ra tín hiệu Analog; ngõ vào chức năng Digital, chọn độ phân giải, độ nhạy, khối lượng tiêu chuẩn calib cho Loadcell,..; bắt buộc ta phải truy cập vào phần mềm của bộ chuyển đổi Z-SG3.

Với Z-SG3, Seneca đã đặc biệt phát triển phần mềm Easy Setup 2 để có cấu hình cài đặt cho bộ chuyển đổi tín hiệu. Giao diện rất trực quan; thể hiện đầy đủ thông tin và chú thích cho người kĩ thuật có thể dễ dàng cài đặt trên bộ này.

Kết nối USB và cài đặt Z-SG3 trên máy tính

Mình sẽ đi vào chi tiết cách cài đặt bộ Z-SG3 trên Easy Setup 2. Đầu tiên bạn phải mở Easy Setup 2, tìm để Z-SG3 theo như hình dưới đây:

Sau khi truy cập thì một loạt các thông số hoạt động của Z-SG3 sẽ hiển thị trước mắt bạn. Mình sẽ giải thích chi tiết từng thông số để bạn có thể dễ dàng cài đặt cho ứng dụng của mình.

Thông số cơ bản khi bắt đầu hoạt động

Ta chọn chế độ hoạt động của Z-SG3 và đơn vị khối lượng cần hiển thị trên loadcell. Ta cần chọn “Calibration with Standard Weight” để hiệu chuẩn Loadcell với khối lượng tiêu chuẩn; và độ nhạy mà ta mong muốn thay vì chọn ” Factory Calibration “.

Thông số chế độ hoạt động ban đầu của Z-SG3

Ở thông số ADC Polarity, đây là thông số chọn cực tính cho ADC. Nghĩa là khối lượng đọc về có thể (+) hoặc (-) nếu ta chọn chế độ 2 cực ( Traction/ Compression) với trường hợp đo cả lực nén lẫn lực kéo trên Loadcell.

Hoặc chọn chế độ 1 cực ( Only Compression) với trường hợp ta chỉ đo khối lượng đặt lên Loadcell ( Lực nén); thì thông số khối lượng đọc được chỉ là số dương. Thông số cuối cùng ở mục đầu tiên là đơn vị, thường khi đo khối lượng ta sẽ chọn g hoặc kg để dễ nhận biết

Thông số cho quá trình Calib khối lượng cân

Chọn độ nhạy của loadcell và khối lượng làm chuẩn khi đo ( Cell Sensitivity và Standard Weight).Thông số Standard weight sẽ phục vụ cho việc Calib khối lượng khi ta có 1 vật có khối lượng chuẩn đã biết, và lấy nó để hiểu chuẩn cho Loadcell. Ví dụ bạn có vật mẫu 1000g, thì tại Standard Weight ta sẽ nhập là 1000.

Các thông số hiệu chỉnh Loadcell của Z-SG3

Chọn độ phân giải và bộ lọc nhiễu. Khi ta cần tín hiệu đọc trên Z-SG là ổn định, thì ta sẽ Enable thông số Denoise Filter và chọn Level cho bộ lọc qua Filter Level. Level bộ lọc càng cao, tín hiệu ngõ ra sẽ càng mịn nhưng tốc độ phản hồi sẽ chậm hơn do quá trình lọc nhiễu tín hiệu. Độ phân giải ta sẽ để Automatic Resolution để tín hiệu khối lượng đọc được cập nhật tốt nhất.

Thông số cài đặt ngưỡng Alarm và chức năng DI/DO

Cài đặt giá trị Alarm với ngưỡng khối lượng mong muốn. Tại giá trị này, với ngõ Digital tương ứng sẽ ON, ta có thể sử dụng để kích đèn hoặc còi cảnh báo.

Với Z-SG3 ta sẽ có 2 ngõ Digital Input/ Output cho phép ta cài đặt 2 chức năng: Dùng để cảnh báo Alarm (Digital Output) hoặc dùng để TARE – đưa khối lượng về 0 ( Digital Input). Với DI khi ta Enabled, thì sẽ được chọn dùng để kích Tare ( nghĩa là khi tác động ngõ DI sẽ đưa khối lượng về 0).

Với DO khi ta Enabled, thì ta có thể sử dụng làm trạng thái ngõ ra để kích relay nhiều trường hợp khác nhau ( điều khiển từ Modbus, từ ngưỡng Alarm, …). Ngõ DI, DO của Z-SG3 thật sự rất lợi hại khi ta có thể làm được nhiều chức năng và cấu hình linh hoạt như vậy.

Thông số cài đặt ngõ ra tín hiệu Analog và Modbus RTU

Cài đặt ngõ ra tín hiệu Analog của Z-SG. Ta có thể cấu hình ngõ ra Z-SG là Dòng điện ( tùy ý trong khoảng 0 đến 20 mA) hoặc điện áp ( tùy ý trong khoảng 0 – 10V dc). Dù là PLC của bạn đang cần đọc dòng hoặc áp, thì Z-SG3 đều đáp ứng được cho việc giám sát khối lượng Loadcell. Tại mục này sẽ bao gồm các thông số Min Max khối lượng cần đo, Min Max tín hiệu Analog.

Tiếp theo là cài đặt thông số MODBUS RTU. Ta có thể cài đặt tốc độ Baudrate, Địa chỉ Modbus và bit kiểm tra Parity cho Z-SG3 trên EASY SETUP 2 thay cho việc gạt Dip Switch.

Thông số cài đặt chức năng đặc biệt

Ở Z-SG3 có chức năng đặc biệt bao gồm tự động đưa về Tare ( Automatic tare tracker). Giả sử ta đang sử dụng Z-SG3 để cân một lô sản phẩm hóa chất. Ta đặt một can chứa trống lên cân và kích hoạt chức năng “AUTOMATIC TARE TRACKER”.

Hệ thống sẽ tự động nhận biết trọng lượng của can và thiết lập nó như là giá trị tare ( gốc 0g). Khi thêm hóa chất vào can, Z-SG3 chỉ hiển thị trọng lượng thay đổi của hóa chất, không bao gồm trọng lượng của can. Và thay đổi bao nhiêu thì Tare Reset hoạt động phụ thuộc vào giá trị ADC Value mà ta nhập vào.

Thông số cài đặt chức năng đặc biệt của Z-SG3

Còn 1 chức năng nữa là Z-SG3 có bộ đếm “Piece Counter”. Nghĩa là ví dụ bạn nhập vào 50.0 g vào ô này, khi cân được thùng hàng 1000g trên Loadcell, Bộ đếm này sẽ cho ra giá trị số sản phẩm trong thùng là 1000/50= 20 sản phẩm.

Chức năng sẽ giúp ích rất nhiều cho người vận hành phát hiện ra sự thiếu xót sản phẩm trong quá trình đóng hàng.

Hiệu chuẩn và đọc dữ liệu thời gian thực qua Tab Test Easy Setup 2

Sau khi cài đặt tất cả các thông số xong, việc bạn cần làm là gửi cấu hình qua nút Send. Khi Z-SG3 đã nhận cấu hình, ta chỉ cần truy cập vào tab Test trên thanh công cụ. Lúc này hộp thoại Test hiện ra và bạn chỉ cần nhấn Play, Phần mềm sẽ gửi tín hiệu bắt đầu đọc trực tiếp dữ liệu trên Z-SG3.

Lúc này bạn cần tuân theo các bước Calib khối lượng như sau:

Để trống bàn cân Loadcell, nhấn Aquire Tare để đưa giá trị bàn cân Net weight về 0g
Đặt vật mẫu lên bàn cân để sử dụng chức năng Standard Weight. Ví dụ như mình đang có vật mẫu 1000g, thì ta đặt lên cân, sau đó nhấn Standard Weight để phần mềm gán giá trị 1000g vật mẫu cần được lên Z-SG3.
Sau khi calib thành công 2 điểm ( 1 điểm Tare 0g, 1 điểm Standard Weight 1000g), là bạn đã hoàn tất quá trình calib. Sau đó bạn đặt 1 vật bất kỳ, chắc chắn phần mềm sẽ hiển thị ra giá trị Net Weight đúng với khối lượng thực tế của vật đó.

Truyền thông RTU với Modbus Poll

Modbus Poll – Công cụ quen thuộc cho kỹ sư lập trình mạng công nghiệp

Modbus Poll là một công cụ mạnh mẽ và linh hoạt, được thiết kế đặc biệt để hỗ trợ các kỹ sư lập trình mạng công nghiệp trong việc giám sát và kiểm tra các thiết bị Modbus. Đây là một phần mềm mô phỏng master Modbus, cho phép người dùng đọc và viết các thanh ghi và coils lên các slave.

Với khả năng tương thích cao, Modbus Poll hỗ trợ nhiều biến thể của giao thức Modbus, bao gồm Modbus RTU, ASCII và TCP/IP.

Nếu bạn là một kỹ sư lập trình mạng công nghiệp; Modbus Poll chắc chắn là một công cụ không thể thiếu trong bộ công cụ của bạn. Với Modbus Poll, việc giám sát và điều khiển các thiết bị trong mạng công nghiệp trở nên đơn giản và chính xác hơn bao giờ hết.

Hướng dẫn các bước truyền thông RTU Modbus Poll với Z-SG3

Bước 1: Kết nối Modbus Poll đến Z-SG3

Để kết nối Modbus RTU Modbus Poll với Z-SG3, ta cần kết nối Port USB của máy tính với cổng micro USB của Z-SG3 qua cáp USB (loại cáp thông thường được sử dụng để sạc điện thoại Android). Sau đó bạn vào Modbus Poll, nhấn F3 để mở hộp thoại Connection Setup.

Truy cập hộp thoại Connection của Modbus Poll

Sau khi hộp thoại hiện ra, bạn cần chọn Connection là Serial Port; và cổng COM số mấy thì tùy vào máy của bạn đang cắm USB với Z-SG3 qua cổng bao nhiêu. Tiếp theo là chọn các thông số Modbus RTU bao gồm Baudrate, Data Bits, Parity, Stop bit. Lưu ý là phải khớp với các thông số Modbus RTU bạn đã cài đặt cho Z-SG3 trước đó.

Bước 2: Tìm kiếm dữ liệu qua ô nhớ thanh ghi của Z-SG3

Tìm Dữ Liệu Cần Thiết: Để biết các thông số như khối lượng Net (khối lượng thực của vật), khối lượng Gross (tổng khối lượng kể cả phụ kiện); và khối lượng Tare; bạn cần tìm vị trí của chúng trong bảng thanh ghi Modbus của thiết bị ZE-SG3.

Tìm kiếm dữ liệu cần truy xuất qua bảng thanh ghi Modbus Z-SG3

Bảng Thanh Ghi Modbus: Bảng này chứa thông tin về vị trí của các ô dữ liệu mà bạn muốn truy xuất. Bạn cần tra cứu bảng này; để xác định chính xác nơi lưu trữ dữ liệu bạn cần.

Nói một cách đơn giản, bạn cần sử dụng bảng thanh ghi Modbus như một chỉ dẫn; để tìm ra nơi chứa thông tin cân nặng mà bạn muốn biết trên thiết bị ZE-SG3.

Bước 3: Tạo Function để đọc dữ liệu trên Z-SG3

Vào Read/ Write Defination trong mục Setup trên thanh công cụ phía trên hoặc nhấn F8 để gọi hàm đọc dữ liệu Modbus. Lúc này bạn cần nhập đúng Slave ID đã cài cho Z-SG3; chọn Function 03 là đọc thanh ghi. Tại ô Address, mình sẽ nhập địa chỉ thanh ghi bắt đầu đọc; và nhập số lượng để xác định thanh ghi kết thúc cần đọc. Và ta phải lùi đi 1 địa chỉ trên Modbus Poll so với bảng thanh ghi của Z-SG3.

Tạo hàm Reading và khai báo thông số Modbus

Ví dụ như, mình đang cần đọc Net weight, Gross Weight, Tare Weight trên Z-SG3. Tra bảng thanh ghi thì thấy các dữ liệu này nằm liền nhau từ 40064 đến 40069. Vậy khi truy xuất trên Modbus Poll; mình sẽ nhập Address là 63 và quantity là 6.

Bước 4: Hiệu chỉnh kiểu dữ liệu đọc được

Lúc này khi set up xong, thì màn hình Modbus Poll sẽ hiện ra dữ liệu là các con số. Nhưng các con số lúc này bạn nhìn vào sẽ không hiểu nó là gì. Bởi vì ta chưa hiệu chỉnh kiểu dữ liệu cho nó.

Bạn phải nhận diện kiểu dữ liệu cần đọc qua bảng thanh ghi tra được. Ví dụ với thanh ghi từ 40064 đến 40069 là những dữ liệu Floating Point 32 bit. Nên ta cần hiệu chỉnh lại kiểu hiển thị trên Modbus Poll. Chỉ cần vào Display trên thanh công cụ trên cùng; và chọn Float ABCD, thì dữ liệu sẽ hiển thị chính xác.

Và đây là kết quả đọc được trên Modbus Poll; sẽ hoàn toàn giống với dữ liệu đã hiển thị trên chỗ Test của Easy Setup 2 của Z-SG3.

Kết quả đọc được Modbus Poll khi đặt trên Loadcell 1000g

Lời kết

Trên đây là tất cả những gì liên quan đến cách sử dụng và cài đặt bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell Z-SG3. Thật sự đây là bộ chuyển đổi rất đáng nằm trong hệ thống giám sát khối lượng của bạn. Bởi độ ổn định và quy trình cài đặt các thông số rất trực quan; và chặt chẽ cho Loadcell. Mang đến độ tin cậy và độ chính xác đáng kinh ngạc.

Nếu bạn cần tư vấn về sản phẩm, cũng như các giải pháp kĩ thuật tự động hóa; đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi theo thông tin bên dưới. Đội ngũ kĩ thuật giàu kinh nghiệp tại công ty Hưng Phát sẽ ngay lập tức hỗ trợ bạn.

Cảm ơn các bạn đã theo dõi hết bài viết. Chúc các bạn thuận buồm xuôi gió!