Trang chủ Thế giới cảm biến Thế giới cảm biến Cảm biến quản lý thông minh ISM

Cảm biến quản lý thông minh ISM

NGUYỄN VĂN PHƯƠNG

Trong sự phát triển của công nghiệp tự động hóa tại Việt Nam, vấn đề đo lường các thông số quy trình trong thực tế các dây chuyền sản xuất là vô cùng quan trọng để kiểm soát chất lượng và điều khiển các hệ thống tự động. Vấn đề này được đề cập và sử dụng rất nhiều trong quy trình công nghiệp như công nghệ hóa dầu, thực phẩm, công nghệ sinh học, dược phẩm, bán dẫn, nhà máy nhiệt điện… với các thông số thường xuyên được kiểm tra online (liên tục) như pH, oxy hòa tan (DO), độ dẫn, TOC (Tổng lượng carbon hữu cơ)…

Vấn đề làm đau đầu các nhà vận hành sản xuất chính là sự ổn định và tin cậy của các thiết bị đo lường trong công nghiệp, vì thực tế tuổi thọ của các loại cảm biến đều có giới hạn. Do đó để kiểm soát được quy trình một cách chính xác và hiệu quả ảnh hưởng rất nhiều tới chất lượng sản phẩm quy trình sản xuất. Các câu hỏi thường xuyên nhất được các nhà sản xuất đặt ra trong quá trình đo lường như:
- Cảm biến còn làm việc được bao nhiêu lâu nữa?
- Giá trị đo có chính xác hay không?
- Làm cách nào để kiểm soát hàng hóa trữ trong kho?
- Khi nào cần thay thể cảm biến mới?
- Khi nào cần hiệu chuẩn lại cảm biến?
- …
Và điều đương nhiên, với một dây chuyền sản xuất với cả vài chục cảm biến. Cần rất nhiều tài liệu để lưu giữ các số liệu sản xuất, tuy nhiên cũng xuất phát từ các tài liệu mà thực tế sản xuất bị rất nhiều vấn đề:
- Không chủ động trong sản xuất
- Thường xuyên quên mất ngày phải hiệu chuẩn, hay mất rất nhiều công sức để lưu giữ lại dữ liệu, quên không ghi lại dữ liệu.
- Có thể nhầm lẫn giữa các giá trị đo ở các vị trí khác nhau
- Trong quá trình sản xuất, một điểm đo lường gặp sự cố có thể phải dừng hoạt động cả dây chuyền và thiệt hại rất lớn.
Đơn giản nhất, trong một thiết bị lên men sinh học, trong quá trình lên men một cảm biến trục trặc không hoạt động. Các tín hiệu bị sai lệch và các giá trị điều khiển bị sai theo. Thiệt hại sẽ không chỉ dừng ở việc thay thế một cảm biến mới. Chính vì vậy, trong những quy trình lên men, các cảm biến thường chỉ sử dụng sau một thời gian nhất định 6 hoặc 8 tháng rồi thay thế loại mới, và không hề biết cảm biến đó có thể hoạt động được thêm 6 tháng hay 1 năm nữa. Dẫu sao chi phí thay thế một cảm biến mới sẽ rẻ hơn rất nhiều so với tổn thất từ một quy trình lên men.
Vậy làm cách nào để tiết kiệm được chi phí và quản lý sản xuất một cách hiệu quả?
Cảm biến thông minh ISM
Hiện nay, trong cảm biến đã được tích hợp một chip vi xử lý, chip này cho phép đánh giá chính xác thời gian làm việc hiệu quả của cảm biến, thời gian này gọi là DLI (Dynamic lifetime Indicator), công nghệ này hoàn toàn đáp ứng được những câu hỏi về đo lường trong sản xuất.
Đơn giản nhất để so sánh về ISM và cảm biến Analog thông thường, ví như làm cách nào để bạn biết được xe bạn còn bao nhiêu xăng? Với cảm biến Analog, giống như đi xe chỉ theo kinh nghiệm và dự đoán sẽ đi được bao xa mà không có đồng hồ xăng, còn với ISM, chính là thêm kim xăng hiển thị trên xe. Nếu không có đồng hồ xăng, điều gì sẽ xảy ra khi bạn đang chạy trên đường nếu bạn quên không đổ xăng?

Nguyên tắc hoạt động của cảm biến ISM
Về cấu tạo phần thân và các bộ phận trong sensor hoàn toàn tương tự với cảm biến Analog thông thường. Tuy nhiên, trong ISM có tích hợp chip vi xử lý, chip này cho phép xử lý toàn bộ tín hiệu thu được từ các điện cực cảm biến, xử lý các số liệu thu được ví dụ với cảm biến pH sẽ có các thông số: pH, nhiệt độ, điện trở tiếp giáp (junction) kết hợp với các điều kiện đo lường như nhiệt độ, các chu trình CIP/SIP, hay autoclave… để đưa ra kết quả chính xác thời gian làm việc hiệu quả của cảm biến. Các chu trình trên cũng được tự động đếm và lưu trữ trong chip vi xử lý này.
Với cảm biến đo oxy (DO), chip vi xử lý tự động đếm các chu trình CIP/SIP, thời gian hiệu lực của màng cảm biến, thời gian hiệu lực của điện cực trao đổi ion, các chu trình
autoclave…
Trên hình vẽ, DLI chỉ ra tuổi thọ của cảm biến pH khi làm việc trong môi trường. 1 -Reference là điện trở T - nhiệt độ trong quá trình đo lường, pH là giá trị pH tại các thời điểm đo khác nhau, và DLI là thời gian làm việc hiệu quả thực của cảm biến.
Có thể thấy, trong giai đoạn đầu khi thời gian tăng, nhiệt độ và pH, điện trở màng không thay đổi, DLI thay đổi rất chậm và cảm biến có thể làm việc trên 2 năm. Các giai đoạn sau, khi tăng nhiệt độ, tăng hoặc giảm pH, hay khi điện trở màng tham khảo tăng làm tuổi thọ cảm biến giảm rất nhanh, tới điểm cuối là còn khoảng 160 ngày. Và cùng điều kiện làm việc tương đương, cảm biến sẽ chỉ ra thời gian làm việc có hiệu lực.
Những lợi ích mang lại từ ISM
- Chủ động trong các chu trình sản xuất: khi biết một cảm biến không thể làm việc trong 1 chu trình làm việc tiếp theo, nhà sản xuất biết trước và thay thế một cảm biến mới. Đặc biệt với DLI, người sử dụng hoàn toàn biết thời điểm nào cần phải mua cảm biến mới, thời điểm nào cần thay thế, và loại cảm biến nào để thay thế…
- Tiết kiệm chi phí: Với các thiết bị yêu cầu đo lường ổn định và chính xác cao, các cảm biến thường xuyên được thay theo chu kỳ và nhà sản xuất cũng không biết cảm biến còn làm việc được tiếp hay không? Điều đó dựa vào kinh nghiệm người sản xuất và có thể bị lãng phí một chi phí không nhỏ. Với đánh giá chi phí sản xuất, sau 5 năm ISM sẽ tiết kiệm được 1/4 so với cảm biến Analog thông thường.
- Tăng năng suất: Với cảm biến ISM, hoàn toàn có thể kết hợp trực tiếp với máy tính qua cổng USB và phần mềm iSence, có thể lưu giữ hoàn toàn các dữ liệu hiệu chuẩn, vị trí đo, hay nhắc nhở các kỳ hiệu chuẩn, dữ liệu về cảm biến của nhà sản xuất, có thể hiệu chuẩn bằng máy tính, không phải sử dụng các tài liệu và không bị quên lãng, tự động đếm các chu trình CIP/SIP, autoclave, lưu lại các dữ liệu hiệu chuẩn, giá trị nhiệt độ cao nhất trong chu trình…
- So với cảm biến analog, tín hiệu cửa ra là Digital, và cáp tín hiệu chỉ có 2 sợi (so sánh với 7 của cảm biến Analog), điều này rất dễ lắp đặt và giảm chi phí lắp đặt. Rất đơn giản với chức năng “plug and play”
Theo xu hướng của công nghệ đo lường, người sản xuất muốn giảm đi những áp lực đến từ vận hành, thay thế, sửa chữa. Người sử dụng muốn giảm tối thiểu những chi phí về vận hành để giảm rủi ro trong sản xuất, tăng năng suất và năng lực cạnh tranh trên thị trường. Cảm biến ISM là lựa chọn hoàn hảo cho một công nghệ mới, một sự tin cậy cho những người sử dụng.

Số 104 (5/2009)♦Tự động hóa ngày nay


Newer news items:
Older news items:

 

Hỗ trợ online

Hỗ trợ Web
Mr Phương: 0988906030

Liên kết & Quảng cáo


 
 
 

logost new




 


 



Nhà tài trợ


Sửa biến tần

Mới cập nhật

Tìm kiếm

Quảng cáo&Liên kết