Giám sát nhiệt độ nhà máy khác hẳn một phép đo trên bàn thí nghiệm. Nó chạy liên tục nhiều tuần, không ai ngồi canh, và sự cố thường xảy ra lúc 2 giờ sáng: tủ sấy quá nhiệt, máy nén kho lạnh dừng, một pha trong tủ điện quá tải. Giá trị của hệ ghi là bắt được những lúc đó, báo cho người cần biết và giữ dữ liệu để truy nguyên.
Bài này đi theo bài toán chứ không theo model. Mỗi mục là một tình huống có thật trong nhà máy hoặc phòng thử nghiệm, kèm cấu hình đề xuất với các bộ ghi PicoLog của Pico Technology. Phần so sánh model đã có ở bài chọn bộ ghi dữ liệu PicoLog theo tín hiệu, còn quy trình đấu cặp nhiệt, PT100 và bóc tách sai số nằm ở bài ghi nhiệt độ nhiều kênh bằng TC-08 và PT-104.
Ghi dữ liệu dài hạn khác một phép đo ngắn ở ba điểm
Có ba chuyện chỉ lộ ra khi ghi dữ liệu dài hạn.
Thứ nhất, máy tính sẽ tắt vào lúc nào đó. PicoLog 6 lưu dữ liệu vào một cơ sở dữ liệu thay vì ghi vào một tệp đơn, nên theo tài liệu của Pico, khi máy tính tắt và khởi động lại thì chỉ mất phần dữ liệu trong khoảng gián đoạn; việc lưu tiếp tục khi phần mềm được mở lại. Quy trình vận hành phải quy định ai mở lại phần mềm sau sự cố.
Thứ hai, dữ liệu tích luỹ nhanh hơn người ta nghĩ. Một bộ ghi nhiệt độ TC-08 tám kênh ghi mỗi 10 giây tạo ra 8 640 mẫu mỗi kênh mỗi ngày, tức 69 120 mẫu mỗi ngày cho cả máy và 2 073 600 mẫu sau 30 ngày. Với PicoLog 6 ở chế độ lưu cục bộ, Pico nêu rằng dung lượng tập dữ liệu gần như chỉ bị giới hạn bởi ổ cứng. Không ai lướt hai triệu điểm bằng mắt, nên phải có cảnh báo và kênh tính toán làm thay.
Thứ ba, người cần xem dữ liệu không ngồi cạnh máy tính. Đây là chỗ PicoLog Cloud và kết nối Ethernet vào cuộc, được bàn ở phần kiến trúc bên dưới.
PicoLog ứng dụng theo ngành: năm bài toán thường gặp
Sơ đồ dưới đây gom năm bài toán mà các nhà máy và phòng thử nghiệm hay đặt ra, cùng đại lượng cần ghi và bộ ghi tương ứng.
Bài toán 1 — Tủ sấy, lò nhiệt và buồng thử: phân bố nhiệt nhiều điểm
Một tủ sấy có đồng hồ hiển thị một con số, nhưng đó là nhiệt độ ở vị trí cảm biến điều khiển, thường gần quạt hoặc gần thanh gia nhiệt. Khi quy trình nội bộ hoặc khách hàng yêu cầu chứng minh rằng toàn bộ không gian làm việc nằm trong dung sai, cách làm là đặt nhiều đầu đo ở các vị trí đại diện và ghi đồng thời.
TC-08 hợp với bài toán này vì hai thông số trong datasheet — tám kênh cặp nhiệt trên một máy, và dải của cặp nhiệt loại K từ −270 đến 1370 °C phủ gần như mọi tủ sấy và lò công nghiệp — cộng một lý do thực tế: dây cặp nhiệt mảnh, luồn được qua khe cửa. Cấu hình điển hình cho một tủ:
- Tám điểm đo: bốn góc trên, bốn góc dưới của không gian làm việc, hoặc bảy điểm cộng một điểm ở tâm. Khi cần thêm điểm, ghép thêm máy: PicoLog 6 chạy tối đa 20 thiết bị trên một máy tính, trần là 160 kênh cặp nhiệt.
- Nhịp ghi 10 đến 30 giây. Một vòng quét đủ tám kênh cộng kênh bù đầu lạnh mất 900 ms, nên thiết bị dư sức; giới hạn thật là quán tính nhiệt của tủ, vốn thay đổi theo phút.
- Kênh tính toán: PicoLog 6 có bộ soạn biểu thức với các hàm min, max, mean. Một kênh “max − min” của tám điểm cho ngay độ đồng đều của tủ theo thời gian, và đặt cảnh báo trên chính kênh đó.
Một chi tiết hay bị bỏ qua: TC-08 vận hành trong khoảng 0 đến 50 °C và chỉ đạt độ chính xác công bố khi bản thân máy nằm trong khoảng 20 đến 30 °C. Đừng đặt bộ ghi lên nóc tủ sấy.
Bài toán 2 — Kho lạnh và tủ bảo quản: ghi liên tục, cảnh báo sớm
Ở kho lạnh, điều quan trọng nhất không phải con số trung bình mà là thời điểm nhiệt độ bắt đầu trôi. Máy nén hỏng thì nhiệt độ không nhảy vọt; nó leo dần vài phần mười độ mỗi phút.
Với yêu cầu sai số chặt, bộ ghi nhiệt độ PT100 PT-104 là lựa chọn tự nhiên: bốn kênh PT100 hoặc PT1000, dải −200 đến +800 °C, độ chính xác 0,015 °C + 0,01% số đọc. Ở −20 °C, phần sai số của thiết bị là khoảng ±0,017 °C, nhỏ hơn nhiều so với dung sai của bất kỳ kho lạnh nào. Nếu ngân sách hoặc số điểm là ưu tiên, TC-08 với cặp nhiệt loại T cũng dùng được, đổi lại phần sai số lớn hơn.
Điểm quyết định ở kho lạnh thường là vị trí đặt máy tính. PT-104 có cổng Ethernet hỗ trợ PoE, nên có thể đặt bộ ghi ngay cạnh kho, cấp nguồn qua cáp mạng, và máy tính ghi ở phòng điều khiển. Lưu ý rằng PicoLog 6 chỉ hỗ trợ kết nối Ethernet của PT-104 trên Windows. Và như mọi bộ ghi khác trong dòng, chỉ đầu đo đi vào kho; thân bộ ghi ở bên ngoài.
Cảnh báo cho kho lạnh nên đặt ba lớp: một ngưỡng nhiệt độ cao, một cảnh báo khi bộ ghi mất kết nối — PicoLog 6 hỗ trợ sẵn loại cảnh báo này — và một biểu thức logic tự đặt, ví dụ nhiệt độ vượt ngưỡng cảnh giới trong khi tín hiệu công tắc cửa — nếu có ghi qua một kênh điện áp — báo cửa đang đóng. Cảnh báo có thể phát âm thanh, hiện thông báo, chạy một ứng dụng hoặc đánh dấu thời điểm lên đồ thị.
Bài toán 3 — Dòng điện tủ điện, máy nén và cân bằng pha
Nhiệt độ chỉ kể một nửa câu chuyện. Khi kho lạnh ấm lên, câu hỏi tiếp theo là máy nén có chạy không, và chạy với dòng bao nhiêu. Bộ ghi dòng điện PicoLog CM3 trả lời câu đó: ba kênh, đo dòng AC qua kìm dòng nên không phải cắt dây hay chạm vào điểm có điện áp cao. Datasheet của CM3 liệt kê đúng các ứng dụng quen thuộc trong nhà máy: giám sát dòng lưới, cân bằng tải ba pha, ghi năng lượng dài hạn, và giám sát phục vụ tiết kiệm năng lượng hoặc ISO 14001.
Ba kênh khớp với ba pha của một tuyến cấp điện. Kìm TA138 đi kèm bộ kit có tỉ lệ 1 mV/A, đo từ 0,1 đến 200 A AC RMS, ôm dây dẫn đường kính tối đa 16 mm, định mức 600 V CAT II hoặc 300 V CAT III.
Cần hiểu đúng giới hạn sai số. Riêng kìm TA138 có sai số ±2% ±0,5 A. Ở 50 A, con số này là ±1,5 A, tức 3% giá trị đo — đủ tốt để so sánh ba pha và theo dõi xu hướng. Ở 5 A, nó thành ±0,6 A, tức 12% giá trị đo, và thành phần ±0,5 A cố định chiếm gần hết. Kìm này hợp cho tải từ vài chục ampe trở lên; với tải nhỏ, cần một kìm có dải thấp hơn. Sai số của bản thân bộ ghi cộng thêm vào phần này.
Về nhịp ghi: CM3 cần 720 ms cho mỗi kênh đang bật, nên một vòng ba kênh mất 2,16 giây. Nhịp 5 hoặc 10 giây là hợp lý cho giám sát năng lượng. Và CM3 đo dòng, không đo điện áp lưới hay hệ số công suất, nên nếu muốn quy ra kW thì phải giả định điện áp và cos φ; kết quả khi đó là ước lượng chứ không phải số đo.
Chỗ đáng giá nhất là ghi chung một dòng thời gian: PT-104 ở kho lạnh và CM3 ở tủ điện máy nén trong cùng một phiên PicoLog 6. Nhiệt độ leo đúng lúc dòng máy nén về không, hay dòng vẫn bình thường mà nhiệt độ vẫn leo — hai kịch bản dẫn tới hai hướng sửa chữa khác nhau.
Bài toán 4 — Phòng thử nghiệm: thử lão hoá và ghi điện áp nhiều kênh
Trong phòng thử nghiệm, bài toán dài hạn điển hình là thử lão hoá: một lô bo mạch, nguồn hoặc pin chạy liên tục nhiều ngày trong khi điện áp các đường nguồn được ghi lại để bắt thời điểm một mẫu bắt đầu lệch.
PicoLog 1012 và 1216 có 12 và 16 kênh đơn cực 0 đến 2,5 V, ghi tới 1 kS/s mỗi kênh trong PicoLog. Với đường nguồn cao hơn 2,5 V, bảng đấu dây của dòng 1000 có sẵn chỗ hàn điện trở chia áp; cùng cách đó cho phép đọc cảm biến công nghiệp 4–20 mA qua điện trở shunt. Bộ ghi còn có ngõ ra nguồn 2,5 V cho cảm biến, và ngõ ra số điều khiển bằng phần mềm: 1012 có 2 ngõ, 1216 có 4 ngõ và thêm một ngõ PWM.
Khi tín hiệu nhỏ cỡ milivolt — điện áp trên điện trở shunt, cảm biến có ngõ ra mV — thì ADC-20 và ADC-24 phù hợp hơn: 20 và 24 bit, khử nhiễu 50/60 Hz điển hình 120 dB. Hai máy này có cách ly galvanic tới ±30 V giữa đầu vào và đất, điều có ích khi mẫu thử nằm ở một điện thế khác máy tính. Nhưng các đầu vào không cách ly với nhau.
Bài toán 5 — Bảo trì động cơ và kiểm tra nối đất
Bài toán này là đo lặp lại theo kỳ bảo trì chứ không ghi liên tục. Máy đo milliohm MT03A đo điện trở tự chuyển thang tới 5 Ω, phân giải 10 µΩ, độ chính xác điển hình ±(0,5% + 100 µΩ), và đo toàn bộ cuộn dây một động cơ ba pha trong chưa tới một phút. Máy còn đo được liên kết nối đất theo UN ECE R100, quy định dùng trong kiểm tra xe điện.
Giá trị của MT03A trong bảo trì nằm ở xu hướng: điện trở ba pha lệch nhau dần qua các kỳ bảo trì là dấu hiệu sớm của mối nối lỏng hay cuộn dây có vấn đề. Điện trở đồng đổi theo nhiệt độ, nên MT03A đo kèm nhiệt độ và tự bù nhiệt để hai lần đo so sánh được. Lưu ý MT03A dùng phần mềm riêng chạy trên Windows 10/11 64 bit, không chạy trong PicoLog 6, nên dữ liệu của nó không nằm chung đồ thị với các bộ ghi khác.
Bảng tổng hợp: bài toán, cấu hình và cảnh báo
| Bài toán | Đại lượng | Bộ ghi | Nhịp ghi gợi ý | Cảnh báo nên đặt |
|---|---|---|---|---|
| Phân bố nhiệt tủ sấy, lò | Nhiệt độ 8–160 điểm | TC-08, cặp nhiệt K | 10–30 s | Ngưỡng cao; kênh max − min vượt dung sai |
| Kho lạnh, tủ bảo quản | Nhiệt độ sai số chặt | PT-104 qua Ethernet PoE | 30–60 s | Ngưỡng; mất kết nối; biểu thức logic |
| Tủ điện, máy nén, ba pha | Dòng AC 3 kênh | CM3 + kìm TA138 | 5–10 s | Dòng về không; lệch pha |
| Thử lão hoá | Điện áp 12–16 kênh | PicoLog 1012, 1216 | 1–10 s | Đường nguồn lệch khỏi dải |
| Tín hiệu mV, shunt | Điện áp nhỏ | ADC-20, ADC-24 | 1–10 s | Ngưỡng trên kênh tính toán |
| Bảo trì động cơ, nối đất | Điện trở mΩ | MT03A | Theo kỳ bảo trì | So sánh với lần đo trước |
Nhịp ghi trong bảng là điểm khởi đầu, không phải quy định. Nhịp ghi đủ nhanh để thấy hiện tượng nhanh nhất cần bắt, và không nhanh hơn thế nhiều.
Kiến trúc bộ ghi dữ liệu công nghiệp chạy 24/7
Một bộ ghi dữ liệu công nghiệp tốt đến đâu cũng chỉ là một mắt xích. Hệ chạy 24/7 cần bốn lớp: đầu đo, bộ ghi, máy tính ghi và nơi người khác xem dữ liệu.
Lớp máy tính ghi
Mọi bộ ghi USB trong dòng cần một máy tính chạy PicoLog 6 ở gần. PicoLog 6 có bản cho Windows, macOS, Linux và Raspberry Pi OS, nên một máy tính nhỏ đặt cố định trong tủ kỹ thuật là phương án khả thi cho một điểm giám sát — nhưng kiểm tra danh sách hệ điều hành hỗ trợ của từng bộ ghi trước khi chọn. Với PT-104 và CM3, cổng Ethernet cho phép tách xa bộ ghi khỏi máy tính; CM3 hỗ trợ PoE theo 802.3af và tiêu thụ dưới 2 W qua cổng mạng.
Lớp xem từ xa: PicoLog Cloud
PicoLog Cloud là nâng cấp miễn phí của PicoLog 6. Khi bật chế độ cloud, dữ liệu được đẩy lên tài khoản của bạn và xem được từ trình duyệt tại picolog.app trên điện thoại, máy tính bảng hay máy tính khác. Các giới hạn cần biết trước khi thiết kế:
- Tốc độ tối đa ở chế độ cloud là 1 mẫu mỗi giây mỗi kênh. Cần nhanh hơn thì dùng chế độ lưu cục bộ.
- Mỗi lần ghi trên cloud dài tối đa 30 ngày; có thể đặt ghi đè liên tục dữ liệu cũ nhất hoặc dừng sau một khoảng thời gian. Muốn giữ lâu hơn, datasheet gợi ý dùng API của PicoLog Cloud để chuyển dữ liệu về cơ sở dữ liệu riêng.
- Nếu máy tính ghi mất mạng, PicoLog Cloud chuyển sang lưu vào ổ cứng của máy và đồng bộ phần thiếu lên cloud khi có mạng trở lại.
Cảnh báo ra ngoài phòng điều khiển
Cảnh báo của PicoLog 6 chạy trên máy tính ghi: âm thanh, thông báo trên màn hình, chạy một ứng dụng, đánh dấu lên đồ thị. Muốn cảnh báo đi xa hơn có hai hướng: tận dụng khả năng chạy một ứng dụng khi cảnh báo kích hoạt, hoặc dùng API của PicoLog Cloud để tự thêm chức năng — gửi email cảnh báo là ví dụ chính datasheet của Pico nêu ra. Dù chọn cách nào, hãy thử cảnh báo bằng một sự cố giả trước khi tin vào nó — rút một đầu đo ra, xem ai nhận được tin và sau bao lâu.
Bốn lỗi hay gặp khi chạy giám sát dài ngày
- Máy tính tự ngủ hoặc tự khởi động lại để cập nhật. PicoLog chỉ mất dữ liệu trong khoảng gián đoạn, nhưng khoảng đó dài bằng thời gian cho tới khi có người mở lại phần mềm. Tắt chế độ ngủ, lên lịch cập nhật, và đặt cảnh báo mất kết nối.
- Bộ ghi đặt trong môi trường nóng. TC-08 và CM3 vận hành tới 50 °C nhưng chỉ đạt độ chính xác công bố quanh nhiệt độ phòng — tủ điện kín giữa mùa hè có thể vượt khoảng đó.
- Kênh không được đặt tên. Sau ba tuần không ai nhớ kênh 5 là góc nào của tủ. Đặt tên kênh theo vị trí vật lý ngay từ đầu.
- Không ghi chú sự kiện. PicoLog 6 cho phép ghi chú cho cả tập dữ liệu và chú thích tại từng điểm trên đồ thị. Lần mở cửa kho, lần bảo trì máy nén — ghi lại ngay, nếu không một bậc thang trên đồ thị sẽ không bao giờ giải thích được.
Các model trong dòng PicoLog
Tám sản phẩm dưới đây là toàn bộ dòng PicoLog đang phân phối tại Techmaster, kèm vai trò của từng máy trong các bài toán giám sát ở trên.
| Model | Đại lượng | Vai trò trong giám sát |
|---|---|---|
| PicoLog TC-08 | Cặp nhiệt, 8 kênh | Phân bố nhiệt tủ sấy, lò, buồng thử |
| PicoLog PT-104 | PT100/PT1000, 4 kênh | Kho lạnh, tủ bảo quản, điểm cần sai số chặt |
| PicoLog CM3 | Dòng AC, 3 kênh | Tủ điện, máy nén, cân bằng ba pha |
| PicoLog 1012 | Điện áp, 12 kênh, 10 bit | Thử lão hoá, cảm biến 0–2,5 V |
| PicoLog 1216 | Điện áp, 16 kênh, 12 bit | Thử lão hoá nhiều kênh, cảm biến 4–20 mA |
| ADC-20 | Điện áp, 20 bit | Tín hiệu mV, điện áp shunt |
| ADC-24 | Điện áp, 24 bit | Tín hiệu rất nhỏ, dải nhỏ nhất ±39 mV |
| MT03A | Điện trở mΩ, nhiệt độ | Bảo trì động cơ, kiểm tra nối đất |
Hiệu chuẩn và khi nào cần hệ thu thập dữ liệu để bàn
Pico khuyến nghị hiệu chuẩn lại PT-104 hằng năm, và các hồ sơ chất lượng thường đòi bằng chứng rằng thiết bị ghi đã được hiệu chuẩn trong thời hạn. Techmaster vận hành dịch vụ hiệu chuẩn thiết bị đo theo ISO/IEC 17025; toàn bộ sản phẩm Pico Technology được giới thiệu tại trang Pico Technology.
Khi hệ vượt quá vài chục điểm đo, cần trộn nhiệt độ, điện áp và điện trở trên cùng một khung thời gian với nhiều loại mô-đun ghép kênh, hoặc cần một thiết bị độc lập không phụ thuộc máy tính, bài toán chuyển sang hệ thu thập dữ liệu để bàn. Phần so sánh các cấu hình đó nằm ở bài so sánh hệ thống thu thập dữ liệu Keysight DAQ970A.
Câu hỏi thường gặp
PicoLog có ghi liên tục nhiều tuần được không?
Được. PicoLog 6 lưu vào cơ sở dữ liệu, dung lượng gần như chỉ giới hạn bởi ổ cứng. Nếu máy tính tắt, chỉ mất dữ liệu trong khoảng gián đoạn và việc lưu tiếp tục khi mở lại phần mềm.
Xem dữ liệu giám sát nhiệt độ nhà máy từ xa bằng cách nào?
Dùng PicoLog Cloud, bản nâng cấp miễn phí của PicoLog 6: dữ liệu xem được qua trình duyệt tại picolog.app. Chế độ cloud giới hạn 1 mẫu mỗi giây mỗi kênh và tối đa 30 ngày cho mỗi lần ghi.
Mất mạng thì dữ liệu trên PicoLog Cloud có mất không?
Không. Theo Pico, khi máy tính ghi mất mạng, phần mềm chuyển sang lưu vào ổ cứng của máy và đồng bộ phần thiếu lên cloud khi có mạng trở lại.
PicoLog CM3 có đo được công suất tiêu thụ không?
CM3 đo dòng điện AC qua kìm, không đo điện áp lưới hay hệ số công suất. Quy ra kW cần giả định điện áp và cos φ, nên kết quả là ước lượng. CM3 hợp cho theo dõi dòng tải, cân bằng ba pha và xu hướng năng lượng.
Có đặt được bộ ghi TC-08 bên trong tủ sấy không?
Không nên. TC-08 vận hành từ 0 đến 50 °C và chỉ đạt độ chính xác công bố khi máy ở 20 đến 30 °C. Chỉ đưa đầu cặp nhiệt vào tủ, thân máy đặt bên ngoài ở nơi thoáng.
