.

Công suất chịu tải của các loại dây cáp điện thường sử dụng cho nhà ở
Mỗi cỡ dây/ cáp (tiết diện ruột dẫn) và mỗi loại dây/cáp có mức chịu tải khác nhau. Đối với mục đích nhà ở, hướng dẫn này đưa ra các bảng mô tả công suất chịu tải của các loại dây/cáp như dưới đây. Công suất chịu tải nêu trong các bảng này là phù hợp với nhiệt độ môi trường đến 40 độ C và cũng đã xem xét đến vấn đề sụt áp nhằm đảm bảo chất lượng điện sinh hoạt cho nhà ở.


Bảng 1: Công suất chịu tải của cáp Duplex Du-CV, Duplex Du-CX

Tiết diện ruột dẫn Công suất chịu tải Chiều dài đường dây Tiết diện ruột dẫn Công suất chịu tải Chiều dài đường dây
3 mm2 ≤ 5,5 kW ≤ 30 m 10 mm2 ≤ 12,1 kW ≤ 45 m
4 mm2 ≤ 6,8 kW ≤ 30 m 11 mm2 ≤ 12,9 kW ≤ 45 m
5 mm2 ≤ 7,8 kW ≤ 35 m 14 mm2 ≤ 15,0 kW ≤ 50 m
5.5 mm2 ≤ 8,3 kW ≤ 35 m 16 mm2 ≤ 16,2 kW ≤ 50 m
6 mm2 ≤ 8,7 kW ≤ 35 m 22 mm2 ≤ 20,0 kW ≤ 60 m
7 mm2 ≤ 9,5 kW ≤ 40 m 25 mm2 ≤ 21,2 kW ≤ 60 m
8 mm2 ≤ 10,6 kW ≤ 40 m 35 mm2 ≤ 26,2 kW ≤ 70 m
Chiều dài đường dây đề nghị sử dụng ở bảng này được tính tóan theo độ sụt áp không quá 5% ở điều kiện đầy tải.

Đối với nguồn 1pha 2dây, 220V, sau khi chọn được tiết diện ruột dẫn phù hợp với công suất nhưng chưa phù hợp với chiều dài đường dây mong muốn thì chỉ việc tăng tiết diện lên một cấp (ví dụ tăng từ 3mm2 lên 4mm2) và kiểm tra lại theo công thức dưới đây (0,187 x P x L / S <= 11), nếu thỏa mãn thì tiết diện dây vừa tăng lên là đã phù hợp, nếu chưa thỏa mãn thì tăng tiết diện ruột dẫn lên một cấp nữa và kiểm tra lại như trên cho đến khi thỏa mãn.

[You must be registered and logged in to see this link.]

[You must be registered and logged in to see this link.]

5. Cách tính toán và lựa chọn dây dẫn


Tính toán và lựa chọn dây dẫn cần phải thực hiện theo các bước sau đây.

- Xác định nguồn điện sẽ dùng
- Tính tổng công suất thiết bị tiêu thụ điện
- Lựa chọn dây dẫn cho từng phần của nhà ở, bao gồm ba bước nhỏ:
+ Lựa chọn đọan dây ngoài trời
+ Lựa chọn đọan cáp điện kế
+ Lựa chọn dây cho từng nhánh và dây đến từng thiết bị tiêu thụ điện.

5.1 Xác định nguồn điện sẽ dùng

Căn cứ vào thiết bị điện trong nhà mà người dùng sẽ dùng là thiết bị 1 pha hay 3 pha, đồng thời cũng phải căn cứ vào nguồn cung cấp của điện lực ở địa phương mình ở có những loại nguồn điện nào. Hầu hết nguồn điện dùng cho nhà ở hiện nay ở Việt Nam là nguồn 1 pha 2dây.
Bước này thường bị phụ thuộc vào nguồn cung cấp ở từng địa phương, nếu người dùng chỉ xài thiết bị điện 1 pha và nguồn địa phương của Điện lực chỉ có 2 dây (1 nóng, 1 nguội) hoặc 4 dây (3 nóng, 1 nguội) thì chỉ có nguồn “1pha 2dây” (như đã nêu ở mục 1.1) là áp dụng được. Trong trường hợp này vẫn có thể chọn nguồn “1pha 3dây” (như đã nêu ở mục 1.2) để dùng, nhưng phải thiết kế thêm hệ thống nối đất cho hệ thống điện trong nhà, phía sau đồng hồ đo điện.

5.2 Tính tổng công suất thiết bị tiêu thụ điện

Thiết bị tiêu thụ điện là những thiết bị họat động bằng năng lượng điện. Các thiết bị tiêu thụ điện trong nhà ở có thể kể ra như: Đèn điện, quạt điện, nồi cơm điện, bàn ủi, tủ lạnh, máy giặt, lò nướng vi sóng, máy điều hòa nhiệt độ, máy bơm nước… Trên mỗi thiết bị tiêu thụ điện, hầu hết đều có ghi trị số công suất, có đơn vị là W (Woat) hoặc kW (Kilô-Woat) hoặc HP (Horse Power- Sức ngựa). Một cách gần đúng, có thể xem tất cả các trị số công suất ghi trên các thiết bị là công suất tiêu thụ điện. Tính tổng công suất thiết bị tiêu thụ điện là liệt kê và cộng lại tất cả trị số công suất của các thiết bị tiêu thụ điện trong nhà nhằm xác định công suất tiêu thụ điện tổng của cả ngôi nhà.

Khi gặp các đơn vị công suất khác nhau thì quy đổi sang cùng một đơn vị như sau:

1kW = 1.000W
1HP = 750W

5.3 Lựa chọn dây dẫn cho từng phần của nhà ở

Đây là buớc cuối cùng tìm ra các cỡ dây cần phải dùng. Tùy theo công suất chịu tải của từng nhánh trong sơ đồ điện, người dùng có thể chọn nhiều loại dây, cỡ dây khác nhau.

*Ví dụ: Tính toán lựa chọn dây dẫn cho một nhà cụ thể.


Đề bài:
Cần tính tóan chọn lựa dây dẫn cho hệ thống điện của một ngôi nhà 1 trệt 1 lầu, đi dây âm tường, khỏang cách từ nhà đến lưới điện địa phương là 30m, tất cả thiết bị điện trong nhà sử dụng điện 1pha 220V, và có công suất được nêu trong bảng sau.

[You must be registered and logged in to see this link.]

Bước 1: Xác định loại nguồn điện sẽ dùng: Vì tất cả thiết bị điện trong nhà sử dụng điện 1pha, 220V nên ta chọn nguồn điện thông dụng nhất là nguồn 1pha 2 dây.

Bước 2: Tính tổng công suất thiết bị tiêu thụ điện: Cộng tất cả công suất của các thiết bị của tầng trệt, tầng lầu và công suất tổng của cả nhà ta có số liệu sau.

Tổng công suất tầng trệt: 7.470W
Tổng công suất tầng lầu: 3.335W
Tổng công suất cả nhà: 10.805W

Bước 3: Lựa chọn dây dẫn cho từng phần của nhà ở


• Lựa chọn đọan dây ngoài trời

Đoạn dây ngoài trời là đọan dây dẫn điện vào nhà nên nó phải chịu được tổng công suất cả nhà là 10.805W. Tuy nhiên, hầu như không có thời điểm nào mà tất cả các thiết bị điện trong nhà họat động đồng thời cùng một lúc, cho nên người ta có thể giảm công suất tính tóan xuống còn khoảng 80% công suất tính tóan rồi mới chọn lựa dây dẫn theo công suất đã được giảm. Khi giảm xuống 80% như vậy người ta có cách gọi khác là chọn ‘hệ số đồng thời’ (kđt) = 0,8. Trong ví dụ này hướng dẫn này cũng chọn kđt = 0,8 và công suất sau khi đã giảm là:

P = 10.805 x 0,8 = 8644W = 8,644kW

Đoạn dây ngoài trời thông thường được sử dụng là loại dây Duplex ruột đồng, cách điện PVC (Du-CV). Căn cứ vào công suất 8,644kW ta tra bảng để tìm cỡ (tiết diện ruột dẫn) cáp cho thích hợp. Tra bảng 1 (cáp Du-CV và Du-CX), chọn giá trí lớn hơn gần nhất ta thấy cáp tiết diện ruột dẫn 6mm2 có công suất chịu tải phù hợp. Chiều dài lắp đặt của cáp có tiết diện ruột dẫn 6mm2 cho trong bảng 1 cũng thỏa mãn với chiều dài lắp đặt mà đầu bài yêu cầu là 30m, vì vậy ta có thể chọn đoạn cáp ngoài trời là cáp Du-CV 2×6mm2 hoặc Du-CX 2×6mm2


• Lựa chọn đọan cáp điện kế

Đoạn cáp điện kế nối từ đọan dây ngoài trời vào đến nhà nên nó cũng phải có công suất chịu tải lớn hơn hoặc bằng 8,644kW. Tra bảng 2 ta thấy cáp ĐK-CVV tiết diện ruột dẫn 5mm2 hoặc cáp ĐK-CXV tiết diện ruột dẫn 4mm2 là phù hợp. Đoạn cáp điện kế thường khá ngắn (< 10m) nên không cần quan tâm đến điện áp rơi theo chiều dài. Như vậy, người dùng có thể sử dụng ĐK-CVV 2 x 5mm2 hoặc ĐK-CXV 2 x 4mm2.


• Lựa chọn dây cho từng nhánh và dây dẫn đến từng thiết bị điện

Ngôi nhà có tầng trệt và 1 tầng lầu, hai tầng có công suất tiêu thụ khác nhau nhiều, do đó để tiết kiệm người dùng có thể phân làm 2 nhánh. Đường dây cho 2 nhánh này người dùng nên chọn loại dây đơn cứng (VC).

Nhánh 1 cho tầng trệt:
Tầng trệt có công suất tổng là 7.470W = 7,47kW. Tương tự như đã đề cập ở trên, hầu như các thiết bị không họat động đồng thời nên có thể chọn hệ số đồng thời kđt = 0,8, lúc đó công suất để chọn dây dẫn là 7,47 x 0,8 = 5,976kW. Tra bảng 3 ta thấy dây VC tiết diện ruột dẫn 4mm2 là phù hợp, như vậy người dùng có thể chọn dây VC 4mm2 cho nhánh 1 (tầng trệt).

Nhánh 2 cho tầng lầu:
Tầng lầu có công suất tổng là 3.335W = 3,335kW. Tương tự như đã đề cập ở trên, hầu như các thiết bị không họat động đồng thời nên có thể chọn hệ số đồng thời kđt = 0,8, lúc đó công suất để chọn dây dẫn là 3,335 x 0,8 = 2,668kW. Tra bảng 3 ta thấy dây VC tiết diện ruột dẫn 2mm2 là phù hợp, như vậy người dùng có thể chọn dây VC 2mm2 cho nhánh 2 (tầng lầu).

Dây cho từng thiết bị:
Theo lý thuyết thì mỗi thiết bị có công suất khác nhau sẽ cần một cỡ dây khác nhau. Việc chọn từng cỡ dây riêng cho từng thiết bị như vậy có ưu điểm là tiết kiệm được chi phí dây dẫn, nhưng lại rất phức tạp cho việc mua dây cũng như đi dây, sự phức tạp này nhiều khi cũng rất tốn kém. Vì vậy, khi trong nhà không có thiết bị nào có công suất lớn cá biệt thì người dùng có thể chọn một cỡ dây và dùng chung cho tất cả các thiết bị.
Công suất sử dụng ở các ổ cắm thường không cố định, không biết trước chắc chắn, vì đôi khi có hai hay nhiều thiết bị sử dụng chung một ổ cắm, do đó, để bảm bảo, người dùng nên chọn dây cho ổ cắm hơn một cấp so với cỡ dây dự định dùng chung cho tất cả các thiết bị.
Tùy theo cách lắp đặt, người dùng có thể chọn loại dây đơn cứng hoặc dây đôi mềm, ngôi nhà trong ví dụ này có yêu cầu đi dây âm tường nên ta chọn dây đơn VC cho tất cả các thiết bị. Nhìn vào bảng công suất ta thấy công suất của máy điều hòa nhiệt độ 1,5HP (1,125kW) là lớn nhất, tra bảng 3 ta thấy cáp VC tiết diện ruột dẫn 0,75mm2 là phù hợp, tuy nhiên cần chọn dây cho ổ cắm hơn một cấp cho nên người dùng có thể chọn dây VC 1,0mm2 cho tất cả các thiết bị và ổ cắm.

Tóm lại: Các loại dây, cỡ dây đã được tính toán lựa chọn cho ngôi nhà trên như sau:

- Đoạn dây ngoài trời: cáp Duplex Du-CV 2×6mm2 hoặc Duplex Du-CX 2×6mm2
- Đoạn cáp điện kế: cáp ĐK-CVV 2 x 5mm2 hoặc ĐK-CXV 2 x 4mm2
- Dây cho nhánh tầng trệt: dây VC 4mm2
- Dây cho nhánh tầng lầu: dây VC 2mm2
- Dây cho các thiết bị điện và ổ cắm: dây VC 1,0mm2

Ghi chú: Người dùng có thể lựa chọn lắp đặt các loại dây & cáp không chì với tiết diện ruột dẫn giống như đã lựa chọn ở trên.


6. Các lưu ý cho hệ thống điện nhà ở

- Nên chia đường điện phân phối trong nhà ở thành nhiều nhánh để thuận tiện cho việc ngắt điện khi cần sửa chữa, thay thế.
- Các dây pha (dây nóng) có cùng màu và tốt nhất là màu đỏ, màu cam hoặc màu vàng. Khi có nhiều nhánh đi chung một tuyến mà kích cỡ giống nhau thì màu của từng nhánh nên khác nhau để dễ phân biệt.
- Dây cho hệ thống nối đất nên có màu riêng biệt với tất cả các dây khác và nên chọn dây màu xanh- sọc- vàng hoặc vàng- sọc- xanh.
- Khi luồn dây trong ống hoặc trong nẹp, phải chọn kích thước ống, nẹp đủ rộng sao cho dễ luồn, dễ rút mà không hư hại đến dây dẫn.
- Không nên đi dây nơi ẩm thấp hoặc quá gần các nguồn nhiệt, hóa chất.
- Mối nối dây phải chặt, tiếp xúc tốt để không gây ra mô-ve nặc lửa khi mang tải.
- Không được nối trực tiếp ruột dẫn đồng và nhôm với nhau.
- Đoạn dây đi trong ống không nên có mối nối.
- Không nên đi dây âm trong nền của tầng trệt nếu nền không đảm bảo cố định với tường khi nền bị lún.
- Không nên sử dụng dây có tiết diện nhỏ hơn 0.5mm2.


7. Những tác hại khi dùng dây & cáp điện kém chất lượng


Khi ruột đồng kém chất lượng hoặc không đủ tiết diện có thể gây ra các tác hại sau

- Dẫn điện kém, gây sụt áp trên đường dây làm cho thiết bị họat động không hiệu quả, tuổi thọ thiết bị giảm nhanh.
- Phát nóng quá mức trên đường dây, gây hư hại lớp cách điện, gây chạm chập cháy nổ.
- Ruột đồng kém chất lượng rất dễ gãy, khó nối, khó lắp vào các phụ kiện điện khác.


Khi lớp cách điện kém chất lượng có thể gây ra các tác hại sau

- Nứt cách điện, hở ruột dẫn, gây điện giật cho người.
- Rạn nứt cách điện sau một thời gian ngắn, gây rò điện, tổn thất điện năng, chạm chập cháy nổ.
- Không chịu được nhiệt độ cho phép của ruột dẫn, chảy nhão gây ra chạm chập cháy nổ.
- Không tự tắt khi bị phát cháy bởi tác nhân bên ngoài.
- Mất màu sau một thời gian ngắn, gây nhầm lẫn các dây với nhau khi sửa chữa, thay thế.


8. Những kinh nghiệm lựa chọn dây diện cho nhà ở

Những kinh nghiệm được nêu ở đây chủ yếu hướng tới các loại dây dùng trong nhà (như mục 3.1 đã đề cập).
Với rất nhiều các loại dây điện trên thị trường hiện nay, tốt có, xấu có, thật có, giả có, thậm chí có khi gặp dây chẳng có nhãn mác, tên nhà sản xuất gì cả. Vì vậy, một người không chuyên thì việc lựa chọn dây nào, nhãn hiệu nào mà có thể tin cậy được là một việc không dễ dàng gì. Bằng một vài kinh nghiệm của người biên soạn, hướng dẫn này đưa ra một số khuyến nghị và những chỉ dấu để hy vọng rằng người dùng có thể tránh được các sản phẩm dây/ cáp điện kém chất lượng.

- Không nên chọn dây không có nhãn mác trên bao bì, không có tên nhà sản xuất, không địa chỉ rõ ràng.
- Không nên chọn dây mà trên dây không có các thông tin cơ bản như: nhãn hiệu, tên loại dây, tiết diện, cấu trúc ruột dẫn (số sợi và đường kính mỗi sợi), tiêu chuẩn sản xuất.
- Dây tốt thường có bề ngoài của vỏ nhựa bóng, láng.
- Lớp nhựa cách điện của dây tốt rất dẻo, khi tuốt ra khỏi ruột dẫn, có thể kéo giãn gấp đôi, gấp ba chiều dài ban đầu mà chưa bị đứt. Dây có thể bẻ gập nhiều lần hoặc xoắn gút nhưng bề mặt cách điện không bị rạng nứt.
- Có thể kiểm tra ruột dẫn, bằng cách đếm số sợi nhỏ bên trong so với số sợi được ghi bên ngoài. Đường kính của các sợi nhỏ bên trong rất khó kiểm tra, vì phải có thước chuyên dùng mới đo được. Tuy nhiên, với một thương hiệu uy tín, trên dây có ghi cụ thể cấu trúc ruột dẫn (số sợi và đường kính mỗi sợi) thì có thể tin tưởng được.
- Dây tốt thì có ruột dẫn sáng, bóng, nếu là dây đồng thì ruột dẫn rất mềm dẻo. Đối với dây ruột dẫn đồng có nhiều sợi nhỏ thì có thể dùng hai ngón tay xoắn ruột dẫn dễ dàng mà các sợi nhỏ không bung, không gãy, không đâm vào tay. Đối với dây ruột dẫn có một sợi thì có thể bẻ gập ruột đồng đến vài chục lần mà không gẫy.
- Thông thường, dây tốt có giá cao hơn dây dỏm với cùng cỡ loại.

Giao thức truyền thông HART đang ngày càng được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như là giao thức truyền thông chuẩn cho các thiết bị số sử dụng tín hiệu tương tự dạng dòng 4-20mA. Trên thị trường hiện nay xuất hiện ngày càng nhiều các thiết bị chuyển đổi đo lường sử dụng giao thức này. Mà nguyên nhân chính là tính năng cho phép giao thiếp truyền thông hai chiều giữa người sử dụng và các thiết bị cảm biến sẽ góp phẩn cải thiện đáng kể hệ thống quản lý thông tin về quá trình công nghệ trong nhà máy. Đồng thời giảm chi phí lắp đặt, chạy thử, vận hành và bảo dưỡng thiết bị, qua đó tăng tính cạnh tranh cho các nhà sản xuất sử dụng các thiết bị này.

Giới thiệu chung về HART Protocol

Trong rất nhiều năm trước đây, tín hiệu chuẩn dùng cho các thiết bị đo lường trong các nhà máy tự động hóa là tín hiệu tương tự dạng dòng điện 4-20mA. Trong đó 4mA tương ứng với giới hạn đo dưới của thiết bị, và 20mA tương ứng với giới hạn đo trên của thiết bị. Giả sử đối với một thiết bị cảm biến đo áp suất có giải đo từ 0-100 Psi, khi tín hiệu ra là 4mA sẽ có nghĩa là áp suất đặt vào thiết bị là bằng 0, còn khi tín hiệu dòng ra là 20mA thì có nghĩa là áp suất đạt vào bộ phận cảm biến của thiết bị chuyển đổi đo lường là bằng 100 psi, và tương tự, một dòng điện 12mA ở đầu ra thiết bị là tương ứng với áp suất 50Psi ở đầu vào. Do có tính chống nhiễu cao và không bị biến đổi khi truyền trên một khoảng cách dài so với tín hiệu đo lường dạng áp: 0-5VDC, 0-10 VDC, nên tín hiệu dòng 4-20mA đã được chấp nhận và sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.

Giao thức HART được xây dựng dựa trên nguyên tắc phất huy tính ưu việt của tín hiệu dòng 4-20mA cho các cảm biến chuyển đổi đo lường thông minh. Nó được đặc biệt áp dụng cho các thiết bị sử dụng tín hiệu ra dạng dòng 4-20mA truyền thống. Giao thức HART cho phép giữa lại tính ưu việt của tín hiệu dòng 4-20mA, đồng thời cho phép khả năng giao tiếp tín hiệu số hai chiều mà không làm ảnh hưởng đến các tính năng đo lường của tín hiệu 4-20mA. Khác với các công nghệ truyền tín hiệu số khác, thiết bị sử dụng giao thức HART vẫn có thể được sử dụng tương thích với các hệ thống sử dụng tín hiệu 4-20mA truyền thống, và do đó cung cấp cho người sử dụng một giải pháp duy nhất để giải quyết vấn đề tương thích giữa hệ thống cũ và công nghệ mới. Vì những lý do đó, HART đang được biết đến như và sự nâng cấp số hóa việc truyền thông sử dụng tín hiệu 4-20mA truyền thống.

Việc ra đời và ứng dụng giao thức HART là công nghệ rất quan trọng cho cả các nhà sản xuất và người sử dụng, và là bước tiến dài trong cuộc cách mạng trong đổi mới công nghệ điều khiển quá trình, thông qua việc nâng cao khả năng của các thiết bị đo lường và điều khiển. Nó giúp cho các thiết bị trở nên “thông minh” hơn. Đồng thời mang lại cho tín hiệu 4-20mA truyền thống một vai trò mới. Ngoài việc tiếp tục cho phép thiết bị thực hiện chức năng đo lường với tín hiệu dòng 4-20mA, HART cho phép thiết bị có khả năng giao tiếp và xử lý các thông tin liên quan tới biến đo lường, thông số thiết bị, cấu hình thiết bị, căn chỉnh và tự động dò tìm và báo lỗi. Từ đó cung cấp cho hệ thống điều khiển trung tâm them các thông tin và công cụ để quản lý hệ thống.

Hiện nay đã có một số lượng lớn các thiết bị của các nhà sản xuất thiết bị danh tiếng sử dụng công nghệ này và chắc chắn con số đó sẽ ngày một nhiều hơn. Vì ngoài các tính năng ưu việt của công nghệ mới, HART cho phép người ta giữ lại và tiếp tục giao tiếp được với các thiết bị hiện hữu trong hệ thống. Ngoài ra, các thiết bị sử dụng HART cũng đã chứng minh được tính ưu việt trong thực tế qua sự tiện lợi, đơn giản trong lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng, góp phần cải thiện đáng kề hiệu quả của hệ thống và tạo điều kiện tuân thủ theo các tiêu chuẩn quốc tế như: ISO 9000, OSHA, EPA, DOT... Đồng thời góp phần vào giảm chi phí giá thành và nâng cao năng suất lao động. Hiện nay có khoảng 4 triệu thiết bị đã và đang được lắp đặt trên thê giới.

Thế nào là giao thức HART?

HART – Highway Addressable Remote Transducer – Tạm dịch là thiết bị chuyển đổi từ xa tốc độ cao theo địa chỉ. Giao thức HART sử dụng tiêu chuẩn Bell 202 Frequency Shift Keying (FSK) để thực hiện việc số hóa tín hiệu dựa trên nền tín hiệu 4-20mA như trong hình 1 và 2. Điều này cho phép khả năng giao tiếp hai chiều để truyền tải/tiếp nhận thêm được các thông tin đến/từ thiết bị cảm biến thông minh. Giao tiếp HART sử dụng tốc độ truyền thông 1200bps nên không làm ảnh hưởng đến tín hiệu 4-20mA được truyền trên cùng một đường dây và cho phép hai hay nhiều hơn các dự liệu số được trao đỏi giữa hẹ thống điều khiển/hiển thị trung tâm với thiết bị cảm biến. Vì tín hiệu số FSK là lien tục về pha và không gây nhiễu cho tín hiệu 4-20mA.

HART là giao thức truyền thống dạng chủ/tớ (Master/Slaver), có nghĩa là thiết bị tại hiện trường (slaver) chỉ có thể giao tiếp với Master. HART có thể được sử dụng trong các chế độ truyền thông khác nhau để truyền tải thông tin từ/tới các cảm biến thông minh và hệ thống điều khiển/giám sát trung tâm. HART cung cấp tới hai Master (sơ cấp và thứ cấp) như trong hình 3. Điều đó cho phép Master thứ cấp như thiết bị giao tiếp căn chỉnh bên ngoài có thể được sử dụng để giám sát/cấu hình lại Slaver-thiết bị cảm biến mà không làm ảnh hưởng tới Master sơ cấp - Hệ thống điều khiển/giám sát trung tâm. Ứng dụng thường gặp nhất của HART là chế độ giao tiếp Master/slaver đồng thời với vieecj truyền tải tín hiệu 4-20 mA như trong hình 4. Giao thức HART cho phép tất cả những giao tiếp tín hiệu số với thiết bị hiện trường như điểm-tới-điểm hoặc mắc nối tiếp – multidrop. Hình 5 là một ví dụ về sự giao tiếp của HART. Dù cũng có thể nâng cấp lên một tốc độ truyền thông cao hơn, nhưng thông thường thì chế độ truyền thông điểm-tới-điểm được áp dụng rộng rãi hơn.

Do khả năng ứng dụng cấu hình nối tiếp multidrop, việc lắp đặt cho các thiết bị có HART sẽ giảm được đáng kế về mặt chi phí do nhiều thiết bị có thể được đấu vào trên cùng một cặp dây. Tuy nhiên cấu hình này chỉ giới hạn trong việc truyền thông số vì tín hiệu tương tự 4-20mA là cố định. Do đó thông thường chỉ sử dụng cấu hình nối tiếp trong trường hợp có yêu cầu tiết kiệm dây tại khoảng cách dài, khi đó ta có thể sử dụng một cặp dây cho tất cả các tín hiệu thay vì rất nhiều cặp dây chạy song song như trong hình 6.

HART Command Set được tổ chức thành 3 nhóm và cung cấp khả năng truy cập đọc/viết các thông tin từ/vào các thiết bị cảm biến:

Universal Command phải được thực hiện bởi các thiết bị dùng HART và cung cấp khả năng giao tiếp lẫn giữa cá thiết bị của các hang khác nhau sử dụng công nghệ này. Universal Command cung cấp khả năng truy cập các thông tin chung hữu dụng cho vận hành thiết bị như: tên nhà sản xuất, tên thiết bị, số hiệu, mô tả, dải đo, biến đo.

Commond Practice Command cung cấp các chức năng có thể thực hiện bởi một số thiết bị nhưng không phải là tất cả.

Device Specific Command cung cấp các lệnh đặc biệt cho mỗi thiết bị cụ thể.

Hình 7 liệt kê các thông tin có thể có được từ các thiết bị trên. Sự tích hợp của HART là rất chặt chẽ vì trạng thái thông tin được gộp trong mỗi bản tin và việc kiểm tra lõi truyền thông được thực hiện tại mỗi gaio tiếp. Mỗi bản tin có thể truyền tải được thông tin liên quan tới 4 biến quá trình và mỡi thiết bị có thể xử lý được 256 biến quá trình.

Device Description Language (DDL) – ngôn ngữ mô tả thiết bị, một cải tiến của công nghệ HART trong thời gian gần đây đã làm tăng them tính linh hoạt trong ứng dụng của thiết bị, thể hiện ở hình 8. DDL cung cấp cho thiết bị (slaver) khả năng cho phép cập nhật mô tả thiết bị đó với tất cả các thông tin đặc tính liên quan và do đó có thể giao tiếp với bất kỳ Master nào có sử dụng cùng ngôn ngữ. Điều này giúp cho các thiết bị căn chỉnh cầm tay (hand-held) có thể giao tiếp với rất nhiều các thiết bị của các hãng khác nhau, cứ miễn là có sử dụng cùng ngôn ngữ DDL.

Các lợi ích HART mang lại?

Sự đơn giản của giao thức HART đã tạo điều kiện thuận lợi cho cả nhà sản xuất và người sử dụng trong việc có được các kinh nghiệm và lợi ích của khả năng giao tiếp hai chiều của các thiết bị cảm biến thông minh sử dụng công nghệ này. Khả năng xử lý nhanh và nhiều dữ liệu, hiệu quả với khả năng truyền xa, tự dò tìm và báo lỗi thiết bị, giảm chi phi giá thành, khả năng lắp mạng nối tiếp, linh hoạt trong việc thay đổi cấu hình và thông số cài đặt, xử lý tín hiệu số chính xác là nyh]ngx ưu việt có được ở các thiết bị sử dụng công nghệ HART. Ngoài ra sự tương thích với tín hiệu 4-20 mA truyền thống sẽ khiến cho các nhà đầu tư dễ dàng hơn trong việc nâng cấp hệ thống mà vẫn bảo vệ được các khoản đầu tư trước đó vào hệ thống hiện hữu và vẫn có được sự ưu việt của công nghệ truyền thông số.

Ưu điểm của giao tiếp sử dụng công nghệ HART đã được chứng minh qua thực tế sử dụng ở chi phí cho việc lắp đặt, chạy thử, vận hành và bảo dưỡng. Các thiết bị sử dụng công nghệ HART hiện đang được sử dụng rỗng rãi ở trong các ứng dụng khác nhau. Từ xử lý hóa chất/dầu khí, hệ thống phân phối khí, dầu và các trạm điều khiển giám sát từ xa. Tính ưu việt đã thể hiển ở việc thu thập dữ liệu, điều khiển giám sát và bảo dưỡng. Hiện đã có khoảng 1,4 triệu công trình sử dung các thiết bị loại này. Dưới đây là sự tóm lược các nguyên nhân giải thích sự thành công trên:

- Với một số lượng lớn đang tăng lên không ngừng các thiết bị sử dung HART trên thê giới, HART là chuẩn truyền thông “mở” và đang được chuẩn hóa cho công nghiệp. Người sử dụng có thể tự do lựa chọn đúng sản phẩm cho ứng dụng của mình và việc tương thích sẽ luôn được đảm bảo.

- Tương đối dễ hiểu và sử dụng, HART cho phép truy cập một số lượng lớn thông tin có trong thiết bị cảm biến thông minh, HART cho phép thiết bị có thể được trang bị thêm các công cụ mạnh hơn như: thuật toán điều khiển PID, tự dò lỗi, và tính năng đo lường mới. Và việc giao tiếp giữa thiết bị avf con ngườu cũng rất dễ dàng thông qua các thiết bị căn chỉnh cầm tay mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của thiết bị.

- HART là giải pháp công nghệ không có rủi ro, đối với việc vận hành và bảo dưỡng là rất dễ dàng, mọi sự lo lắng về việc đảm bảo giữ cho hệ thống hoạt động bình thường trong khoảng thời gian bảo dưỡng là không cần thiết vì trong suốt quá trình đó tín hiệu 4-20 mA vẫn được duy trì liên tục, không có việc tháo/lắp lại thiết bị. Ngoài ra khả năng giao tiếp hai chiều đã đóng góp lớn vào việc cải thiện hiệu quả hoạt động của nhà máy.

- Cuối cùng, trong trường hợp cần thiết và phù hợp, thiết bị dùng HART có thể được đấu nối theo cấu hình nối tiếp (Multidrop) để giảm chi phí cho việc lắp đặt.

Ở Việt Nam, các thiết bị dùng công nghệ HART đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực dầu khí, các thiết bị thường gặp là các Pressure Transmitter, Level Transmitter, Temperature Transmitter, Density Transmitter, Flow Transmitter...của Yokogawa (Japan), Emerson Process Managerment (American), các Flame/Gas/Smoke Detector của Detronics (American).

Dành cho bạn nào muốn tính toán chống sét cho 1 tòa nhà ,

http://forum.bkeps.com/attachment.php?attachmentid=412&d=1222402613

http://files.myopera.com/NhatThong/files/TCXDVN%20Tai%20Lieu%20Chong%20Set.pdf