Trong bài viết này, Sensors Việt Nam sẽ hướng dẫn bạn cách lựa chọn tủ điều khiển sao cho vừa an toàn, tiết kiệm chi phí, vừa phù hợp với điều kiện vận hành thực tế.
SƠ LƯỢC VỀ TỦ ĐIỀU KHIỂN
Tủ điều khiển/tủ điều khiển công nghiệp/tủ điện điều khiển/tủ điện tự động hoá nói chung là nơi tập trung các thiết bị thực hiện chức năng cấp nguồn - bảo vệ - điều khiển - giám sát - truyền thông cho máy móc/dây chuyền.
Tùy ứng dụng và thiết kế hệ thống mà bên trong tủ điều khiển thường bao gồm aptomat, contactor, relay, nguồn 24VDC, PLC, module I/O, biến tần, soft starter, bộ điều khiển nhiệt độ, thiết bị đo áp suất, cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm và các thiết bị mạng công nghiệp.
Trong các hệ thống HVAC (điển hình như AHU, FCU, bơm, quạt và damper), tủ điều khiển đóng vai trò kết nối giữa cảm biến với bộ điều khiển trung tâm. Vì vậy mà chất lượng tủ có ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định trong quá trình kiểm soát nhiệt độ, áp suất, độ ẩm và lưu lượng gió. Đó cũng là lý do mà cách lựa chọn tủ điều khiển phù hợp là rất quan trọng.
CÁCH LỰA CHỌN TỦ ĐIỀU KHIỂN PHÙ HỢP - 8 ĐIỂM CẦN QUAN TÂM
Câu trả lời cho cách lựa chọn tủ điều khiển chủ yếu nằm ở việc người thiết kế hiểu rõ tải điện, môi trường lắp đặt và định hướng phát triển của hệ thống như thế nào.
Xác định chức năng tủ điều khiển
Bước đầu tiên trong cách lựa chọn tủ điều khiển là xác định chứng năng chính của tủ điều khiển. Hãy bắt đầu bằng câu hỏi: “tủ cần điều khiển những thiết bị nào?”.
Nếu chức năng chỉ là điều khiển một động cơ thì cấu hình của tủ điện điều khiển có thể đơn giản - gồm các thiết bị đóng cắt, relay nhiệt và nút nhấn chẳng hạn. Với hệ thống phức tạp hơn (điển hình như yêu cầu điều chỉnh tốc độ, biến tần hoặc soft starter) thì tủ điều khiển sẽ bao gồm rất nhiều thiết bị.
Đối với tủ điều khiển PLC, người thiết kế cần nắm được số lượng tín hiệu đầu vào/đầu ra. Cụ thể tín hiệu đầu vào là tín hiệu từ công tắc hành trình/nút nhấn/cảm biến trạng thái; tín hiệu từ cảm biến áp suất/cảm biến nhiệt độ/cảm biến độ ẩm; tín hiệu truyền thông số Modbus RTU, Modbus TCP, Ethernet/IP hoặc các giao thức tương thích. Còn tín hiệu đầu ra là tín hiệu điều khiển các thiết bị chấp hành như van, damper, relay, motor...
Việc lập danh sách I/O ngay từ đầu giúp tránh tình trạng thiếu module, terminal hoặc phải thay đổi thiết kế hệ thống. Tốt nhất người thiết kế nên dự phòng thêm cổng I/O và không gian lắp đặt để đảm bảo khả năng mở rộng trong tương lai.
Cách lựa chọn tủ điều khiển phù hợp môi trường lắp đặt
Môi trường lắp đặt sẽ quyết định vật liệu, kết cấu và cấp bảo vệ của tủ điều khiển. Nếu đặt trong phòng kỹ thuật thì yêu cầu sẽ nhẹ hơn rất nhiều so với tủ đặt ngoài trời, khu vực thường xuyên rửa vệ sinh hoặc nhà máy hóa chất.
Cách lựa chọn tủ điều khiển phù hợp là cần đánh giá các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, bụi, nước, dầu, hóa chất ăn mòn, ánh nắng và nguy cơ va đập.
Với các khu vực ven biển/có hơi muối, vỏ tủ điều khiển bằng inox/vật liệu chống ăn mòn sẽ phù hợp hơn thép sơn. Trong nhà máy hay các khu vực thường xuyên vệ sinh bằng nước áp lực cao, tủ điện điều khiển cần được thiết kế kín và gioăng cửa phải có chất lượng tốt.
Hiểu đúng về tiêu chuẩn IP khi thiết kế tủ điều khiển
Cấp bảo vệ IP là yếu tố quan trọng - bảo chứng cho khả năng chống xâm nhập đối với chất rắn và chất lỏng.
Chữ số thứ nhất là đại diện cho khả năng chống xâm nhập của vật rắn, bụi; chữ số thứ hai là khả năng chịu nước. Tuy nhiên, đối với cách lựa chọn tủ điều khiển thì chỉ số IP càng cao không phải lúc nào cũng càng tốt - vì tủ càng kín thì càng khó tản nhiệt tự nhiên.
Khi thiết kế tủ điều khiển cho môi trường trong nhà (sạch, khô, ít bụi) → ưu tiên chọn cấp IP cơ bản (IP20, IP54). Trong các khu vực sản xuất (nhiều bụi, hơi ẩm cao) → ưu tiên cấp bảo vệ cao hơn (IP65, IP67, IP68). Đặc biệt, với các tủ điều khiển/tủ điều khiển công nghiệp/tủ điện điều khiển/tủ điện tự động hoá ngoài trời → nên xem xét song song khả năng chống mưa, tia nước, tia UV, ngưng tụ hơi ẩm và bức xạ nhiệt để chọn cấp bảo vệ cho phù hợp.
Hướng dẫn chọn tủ điều khiển đúng kích thước và khả năng tản nhiệt
Một sai lầm phổ biến trong cách lựa chọn tủ điều khiển/thiết kế tủ điều khiển là chọn kích thước “vừa đủ” cho nhu cầu hiện tại. Cách làm này không hẳn là sai, nhưng về lâu dài nó có thể khiến tủ chật, khó đi dây, thiết bị tỏa nhiệt đặt quá gần nhau… Hệ quả cuối cùng là việc bảo trì trở nên khó khăn hơn.
Cách chọn tủ điện điều khiển/tủ điện PLC đúng là kích thước tủ cần đảm bảo chứa đủ tổng số thiết bị, đảm bảo bán kính uốn của dây, vị trí đấu cáp, khoảng cách an toàn và không gian dự phòng.
Đặc biệt, bên trong tủ nên phân chia khu vực theo chức năng - thường bao gồm: khu nguồn và động lực, khu điều khiển, khu PLC/I/O, khu truyền thông và khu terminal.
Bên cạnh đó, tủ điều khiển công nghiệp thường chứa rất nhiều thiết bị tản nhiệt. Nếu nhiệt lượng không thoát ra ngoài đúng cách thì nhiệt độ bên trong tủ sẽ vượt mức an toàn. Điều này có thể làm giảm tuổi thọ linh kiện hoặc gây lỗi ngắt hệ thống đột ngột.
Để giải quyết vấn đề này, trong quá trình thiết kế tủ điều khiển nên cân nhắc giải pháp tản nhiệt hợp lý theo mức tải và môi trường.
Ví dụ, phương pháp tản nhiệt tự nhiên phù hợp với tủ có công suất thấp và vận hành trong môi trường tương đối sạch; Quạt lọc phù hợp với các tủ điện điều khiển cần tăng lưu thông không khí; Bộ trao đổi nhiệt ưu tiên cho các tủ điện công nghiệp cần tản nhiệt nhưng không dùng không khí bên ngoài; Điều hòa tủ điện phù hợp với thiết bị có tải nhiệt lớn, hoạt động trong môi trường nhiều bụi hoặc nhiệt độ bên ngoài cao.
Hướng dẫn chọn tủ điều khiển với vật liệu vỏ phù hợp
Hướng dẫn cách lựa chọn tủ điều khiển quan trọng tiếp theo là đối với chất liệu vỏ.
Theo đó, thép sơn tĩnh điện lý tưởng cho các tủ điều khiển trong nhà máy nhờ cứng chắc, dễ gia công và chi phí hợp lý.
Vỏ tủ làm bằng inox thường được sử dụng cho môi trường có độ ẩm cao, có hóa chất hoặc yêu cầu vệ sinh cao.
Nhựa kỹ thuật được cân nhắc cho các tủ nhỏ, hộp điều khiển nhỏ hoặc sử dụng trong các khu vực ứng dụng yêu cầu khả năng cách điện và chống ăn mòn.
Việc chọn vật liệu tủ cần được cân nhắc theo điều kiện môi trường và yêu cầu cơ khí. Ngoài ra, cần kiểm tra kỹ lưỡng khả năng chống rung, chống va đập, độ chắc chắn của phần cánh, độ kín của gioăng, khả năng khóa an toàn... Với các tủ điều khiển công nghiệp lắp đặt ngoài trời thì nên trang bị mái che hoặc kết cấu hạn chế nước đọng.
Kiểm tra thông số điện và chỉ số an toàn
Cách lựa chọn tủ điều khiển/tủ điều khiển công nghiệp/tủ điện điều khiển/tủ điện tự động hoá đúng đắn là phải được lựa chọn theo điện áp, dòng ngắn mạch dự kiến, dòng điện, tần số và kiểu nối đất của hệ thống.
Với tải motor, cần xem xét dòng khởi động, cấp bảo vệ quá tải, phương thức khởi động, yêu cầu điều chỉnh tốc độ…
Với tín hiệu cảm biến, cần chú ý đến loại tín hiệu ngõ ra, khoảng cách truyền tín hiệu, khả năng chống nhiễu, cách đi dây tín hiệu và dây động lực.
Việc nối đất và liên kết đẳng thế của vỏ tủ cũng cần thực hiện đúng thiết kế. Các mạch điều khiển điện áp thấp không nên được bố trí cùng đường dây động lực vì có thể làm tăng nguy cơ nhiễu /gây khó khăn cho công tác kiểm tra sau này.
Bố trí tủ đảm bảo khả năng dễ vận hành và bảo trì
Một tủ điều khiển tốt không chỉ hoạt động ổn định mà còn phải dễ sửa chữa trong suốt vòng đời sử dụng.
Thiết bị nên được gắn trên thanh DIN/tấm lắp phù hợp, có nhãn nhận diện rõ ràng và dễ quan sát. Terminal nên sắp xếp theo nhóm tín hiệu, nguồn và thiết bị hiện trường. Dây dẫn cần nhất quán với sơ đồ điện, đầu cáp phải cố định chắc chắn, trên cửa tủ nên có sơ đồ nguyên lý/các tài liệu hướng dẫn cần thiết.
Không gian bên trong tủ điều khiển cũng cần đủ rộng để dễ dàng quan sát, kiểm tra và đưa dụng cụ vào thao tác.
Dự phòng khả năng mở rộng trong tương lai
Các hệ thống công nghiệp hiếm khi giữ nguyên thiết kế trong suốt vòng đời. Theo thời gian sẽ có nhiều sự thay đổi - thường là bổ sung cảm biến, kết nối BMS/SCADA, thêm motor, nâng cấp hệ thống điều khiển...
Vì vậy, cách lựa chọn tủ điều khiển là nên dự phòng không gian, terminal, nguồn cấp, module I/O và đường truyền thông. Để dự phòng đúng đắn thì người thiết kế cần cân bằng giữa chi phí đầu tư, khả năng tản nhiệt, diện tích lắp đặt và kế hoạch mở rộng thực tế trong tương lai.
Phương án hiệu quả đang được khá nhiều doanh nghiệp lựa chọn là chia tủ thành các module chức năng cụ thể/dùng kết cấu có thể mở rộng.
Ví dụ, trong hệ thống HVAC thì có thể tách nhóm điều khiển (quạt, bơm, van, damper) và nhóm tín hiệu (cảm biến). Cách phân chia này rất tiện lợi cho việc nâng cấp hoặc thay thế từng phần.
CÁCH LỰA CHỌN TỦ ĐIỀU KHIỂN PHÙ HỢP - QUY TRÌNH LỰA CHỌN NHANH
Bên cạnh cách lựa chọn tủ điều khiển chi tiết đã nêu trên, mình sẽ làm một checklist để giúp mọi người xác định nhanh tủ điều khiển/tủ điều khiển công nghiệp/tủ điện điều khiển/tủ điện tự động hoá phù hợp cho hệ thống của mình:
B1: Xác định chức năng điều khiển, số lượng tải và hệ thống thiết bị hiện trường.
B2: Xác định chính xác thông số điện, số lượng I/O và giao thức truyền thông.
B3: Nghiên cứu môi trường lắp đặt (bụi, nước, nhiệt độ, độ ẩm, ăn mòn và hóa chất).
B4: Chọn kiểu tủ, vật liệu, cấp bảo vệ IP, giải pháp làm mát và hình thức lắp đặt.
B5: Tính toán kích thước, thiết bị bảo vệ, tải nhiệt, dây dẫn và không gian dự phòng.
B6: Kiểm tra các yêu cầu quan trọng, thử nghiệm, tài liệu kỹ thuật và khả năng bảo trì.
B7: Đánh giá tổng chi phí sở hữu lâu dài thay vì chỉ chăm chăm so sánh chi phí đầu tư ban đầu.
CÁCH LỰA CHỌN TỦ ĐIỀU KHIỂN - ƯU TIÊN ĐƠN VỊ THIẾT KẾ VÀ SẢN XUẤT UY TÍN
Cách lựa chọn tủ điều khiển tốt không chỉ phụ thuộc vào chất lượng thiết bị, nó còn được quyết định bởi đơn vị sản xuất/thiết kế/lắp ráp.
Một đơn vị thiết kế/sản xuất tủ điều khiển uy tín cần có khả năng khảo sát thực tế, phân tích yêu cầu ứng dụng thực tế, thiết kế sơ đồ đấu nối/vận hành rõ ràng, tính toán khả năng bảo vệ chính xác, có chế độ hỗ trợ - bảo hành chuyên nghiệp và cung cấp đầy đủ tài liệu kỹ thuật sau bàn giao.
Đây là những yếu tố cực kỳ quan trọng - quyết định trực tiếp tính ổn định của hệ thống trong suốt vòng đời.
MUA TỦ ĐIỀU KHIỂN Ở ĐÂU UY TÍN - CHÍNH HÃNG - GIÁ TỐT?
Hy vọng bài viết đã mang đến cho bạn đọc những thông tin bổ ích liên quan đến cách lựa chọn tủ điều khiển/thiết kế tủ điều khiển.
Nếu bạn đang có nhu cầu tìm kiếm một đơn vị cung ứng tủ điều khiển/tủ điện điều khiển/tủ điều khiển công nghiệp/tủ điều khiển động cơ/tủ điều khiển PLC/tủ điều khiển relay chuyên nghiệp - chính hãng - giá tốt thì đừng ngần ngại mà hãy liên hệ trực tiếp cho Sensors Việt Nam.
Chúng tôi cung cấp sản phẩm chính hãng, chất lượng, với đầy đủ CO/CQ, chế độ bảo hành uy tín, giá cả cạnh tranh và có dịch vụ hỗ trợ tận tình - hoàn toàn miễn phí trước, trong, sau mua hàng.
Tham khảo một số dòng tủ điều khiển chất lượng - giá tốt tại Sensors Việt Nam:
Mọi thông tin tư vấn và nhu cầu đặt hàng tủ điều khiển, bạn vui lòng liên hệ trực tiếp đến hotline hoặc truy cập website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/ để được hỗ trợ nhanh chóng nhất!