Thiết kế, tích hợp bộ cảm biến mức siêu âm trong hệ thống Scada

P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 5 (Oct 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 27
THIẾT KẾ, TÍCH HỢP BỘ CẢM BIẾN MỨC SIÊU ÂM 
TRONG HỆ THỐNG SCADA 
DESIGN, INTEGRATE ULTRASONIC LEVEL SENSOR IN SCADA SYSTEM 
Nguyễn Đức Dương 
TÓM TẮT 
Bài báo trình bày việc nghiên cứu, xây dựng một bộ cảm biến mức dùng 
sóng siêu âm với tín hiệu đầu ra dạng chuẩn 4 - 20mA. Bộ cảm biến được tích hợp 
với tính linh động, độ tin cậy cao và không phải tiếp xúc trực tiếp với môi trường 
dẫn điện. Bài báo cũng trình bày một giải pháp điều khiển và giám sát mức nước 
sử dụng bộ cảm biến trên kết hợp giải pháp truyền thông Modbus RTU để nâng 
cao độ ổn định, độ chính xác khi điều khiển và đảm bảo an toàn cho hệ thống 
điều khiển. Các nghiên cứu này sẽ là cơ sở để hoàn thiện bộ cảm biến mức dùng 
sóng siêu âm cũng như các thuật toán điều khiển để có thể áp dụng trong công 
nghiệp và quân sự. 
Từ khóa: Cảm biến siêu âm, hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu, 
vi điều khiển STM32. 
ABSTRACT 
The paper aims at the research, building of an ultrasonic level sensor with 
standard output ranging 4 - 20 mA. This sensor is integrated with high flexibility, 
reliability and does not have direct contact with the conductive environment. 
The paper also presents a solution to control and supervise the water level which 
uses this sensor and is combined with communication solution Modbus RTU to 
improve the stability, accuracy when controlling and ensuring safety for the 
control system. The research results will be the basis for improvement of the 
ultrasonic level sensor and the establishment of control algorithms to apply in 
the industry and army. 
Keywords: Ultrasonic sensor, Supervisory Control And Data Acquisition, 
STM32 microchip. 
Khoa Điện, Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp 
Email: ndduong86.ddt@uneti.edu.vn 
Ngày nhận bài: 25/7/2020 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 25/8/2020 
Ngày chấp nhận đăng: 21/10/2020 
1. GIỚI THIỆU 
Trong hệ thống SCADA của dây chuyền sản xuất công 
nghiệp cũng như trong đời sống thường nhật, với các chất 
lỏng, để lưu trữ cũng như vận chuyển, đòi hỏi việc hiển thị 
mức chất lỏng. Có nhiều công nghệ được dùng để đo mức 
trong điều khiển quá trình và việc chọn lựa loại cảm biến 
thích hợp là yêu cầu thiết yếu. Một lưu chất làm ẩm ướt hay 
bám vào cảm biến sẽ có thể dẫn đến việc hiển thị sai giá trị 
quá trình. Do đó các nhà máy công nghiệp sử dụng khá 
phổ biến phương pháp đo mức chất lỏng mà không cần 
tiếp xúc với chất lỏng cần đo, cần kể đến là phương pháp 
đo mức chất lỏng bằng sóng siêu âm. Phương pháp này 
dựa trên sóng âm thanh tần số cao (40kHz ÷ 50kHz) [1]. 
Hiện nay, các trường đại học kỹ thuật đang từng bước 
trang bị các mô hình điều khiển điều khiển quá trình để 
sinh viên có thể nâng cao trình độ và kỹ năng thực hành và 
để đáp ứng cuộc cách mạng công nghiệp. Tuy nhiên nhiều 
trường đại học chưa trang bị được các mô hình này do các 
mô hình này thường phải nhập khẩu và có giá thành khá 
cao. Gần đây, một số nhóm nghiên cứu chế tạo bộ cảm 
biến siêu âm dùng bộ vi xử lý Arduino Uno R3 cho thiết bị 
đo mưa [2]. Tuy nhiên những nhóm này chưa kết nối bộ 
cảm biến với các thiết bị công nghiệp và phần mềm công 
nghiệp để tạo hành một hệ thống điều khiển quá trình 
hoàn chỉnh. Nắm bắt được nhu cầu này, tác giả mạnh dạn 
nghiên cứu, chế tạo bộ cảm biến mức bằng sóng siêu âm 
dùng bộ vi xử lý STM32F091RC NUCLEO với tín hiệu đầu ra 
dạng chuẩn 4 ÷ 20mA và tích hợp vào mô hình mạch vòng 
kín điều chỉnh mức chất lỏng mà tác giả tự lắp. 
 Sơ đồ công nghệ của mô hình điều khiển mức nước 
được minh họa như trong hình 1. 
1F
2F
spH

3F
Hình 1. Sơ đồ mô hình điều chỉnh mức 
Các thông số và các biến quá trình của mô hình bao gồm: 
F1 : Lưu lượng thể tích của nước cấp (m3/h) 
F2 : Lưu lượng thể tích của nước đầu ra (m3/h) 
H : Chiều cao mức nước bình; Hmax = 0,6 (m) 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 5 (10/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 28
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
ρ : Khối lượng riêng của nước; ρ =1000 (kg/m3) 
V : Thể tích lượng nước trong bình 
R : Bán kính của bình; R = 0,3 (m) 
ω : Tốc độ của bơm Pu01 (rad/s) 
Nguyên lý hoạt động: cấp nước từ thùng vào bình trụ 
tròn thẳng đứng bằng tuyến 1 thông qua bơm ba pha Pu01 
và van SV01 (van solenoid); bằng tuyến 2 thông qua bơm 
một pha Pu02 và van SV03. Nước từ bình chứa được đưa ra 
ngoài thông qua van SV02. Mức trong bình được đo bằng 
bộ cảm biến siêu âm LT và đưa về bộ điều khiển mức LIC 
kết hợp biến tần để điều chỉnh tốc độ bơm Pu01, từ đó điều 
chỉnh ổn định mức. Một số yêu cầu kỹ thuật chung được 
đặt ra đối với mô hình này: đảm bảo chạy an toàn, ổn định; 
độ chính xác của bộ cảm biến: lệch không quá 5%; bộ cảm 
biến linh hoạt, dễ ghép nối với các thiết sẵn có. 
2. XÂY DỰNG PHẦN CỨNG BỘ ĐO MỨC VÀ THUẬT TOÁN 
ĐO 
 ... ), U - điện áp đầu ra 
(V), St - thời gian sóng siêu âm được phát từ cảm biển và 
quay trở lại. Tiến hành triển khai thuật toán đo mức trong vi 
điều khiển này thông qua phần mềm Arduino IDE. 
3. XÂY DỰNG PHẦN CỨNG TỦ ĐIỀU KHIỂN MỨC, CƠ CẤU 
CHẤP HÀNH 
Cơ cấu chấp hành trong mô hình điều khiển mức dùng 
hai bơm ly tâm. Chọn bơm Pu01 loại DWO 037 dạng đầu 
inox với động cơ ba pha công suất 370W (hình 4). Đây là cơ 
cấu chấp hành chính, là một trong những loại bơm ba pha 
có công suất nhỏ, phù hợp với mô hình thực hành, thí 
nghiệm. Bơm Pu02 được chọn loại JSWm 1CX với động cơ 
một pha công suất 370W. Ngoài ra, ba van SV01, SV02, 
SV03 được chọn loại van UNI-D có cuộn hút 24VDC. Hệ 
thống điều khiển của mô hình điều khiển mức (hình 4) dựa 
trên việc ghép nối các module công nghiệp qua các dây nối 
và cáp nối truyền thông. 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 5 (Oct 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 29
IndustrialIT 800xA là một hệ thống điều khiển sản xuất 
của hãng ABB, tích hợp cho các ứng dụng điều khiển quá 
trình, phù hợp với các nhà máy công nghiệp So với hệ 
thống của các hãng khác như Mitsubishi,Omron, IndustrialIT 
800xA có nhiều ưu điểm vượt trội, cụ thể là: cơ chế dự 
phòng, linh hoạt, hỗ trợ nhiều loại truyền thông, đặc biệt là 
ethernet, modbus RTU và cáp quang [4]. Do đó trong mạch 
điều khiển, tác giả dùng CPU AC800M PM864; các module 
vào, ra số DI810, DO810; module vào tương tự AI810 để kết 
nối với cảm biến siêu âm; nguồn 24VDC, máy tính PC; 
aptomat một pha; cầu dao có chì, rơle trung gian. 
Hình 4. Phần cứng hệ thống điều khiển mức và cơ cấu chấp hành 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
Data +
Data -
VCC
GND
COM3 của AC800M
RS485
Cổng RJ45 
của biến 
tần SS2
RS232 R485 
BỘ CHUYỂN ĐỔI Xanh 
dương
Trắng 
xanh 
dương
1
2
3
4
TD
0V
0V
RD
Xanh dương
Xanh lá
Trắng xanh lá
Trắng xanh dương
Xanh lá
Trắng xanh lá
Trắng xanh dương
Xanh dương
RS232 
Hình 5. Sơ đồ kết nối truyền thông Modbus RTU giữa biến tần và bộ AC800M 
Với mô hình điều khiển mức, lưu lượng nước cấp F1 là 
biến điều khiển. F1 được điều khiển thông qua điều khiển 
tốc độ bơm ba pha Pu01 với biến tần SS2-043-3.7K (2,2kW) 
[7]. Tín hiệu điều khiển F1 được điều chỉnh thông qua 
truyền thông modbus RTU giữa biến tần và CPU AC800M. 
Do cổng truyền thông com 3 của CPU là RS232, cổng 
truyền thông của biến tần là RS485 nên ta cần dùng một bộ 
chuyển đổi với sơ đồ nối dây được minh họa ở hình 5. 
4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG MẠCH VÒNG ĐIỀU CHỈNH MỨC 
Trên cơ sở của mô hình điều khiển mức ở hình 1, chúng 
ta xác định được các biến quá trình bao gồm các biến điều 
khiển, biến được điều khiển và nhiễu như minh họa trong 
hình 6. 
F1 H
Bình chứa 
chất lỏng
Nhiễu quá trình
Biến điều 
khiển
Biến cần 
điều khiển
F2 F3
Hình 6. Các biến quá trình của mô hình điều khiển mức 
f (s)2
1
Ts
H*(s)f (s)1
Hình 7. Sơ đồ cấu trúc mô hình điều khiển mức 
Theo định luật bảo khối lượng, ta có biến thiên thể tích 
phần nước trong bình được mô tả ở phương trình (1): 
1 3 2
dV F F F
dt
(1) 
Với V là thể tích nước trong bình trụ tròn thẳng đứng, 
2V R H ta có phương trình vi phân mô tả bình chứa (2): 
 ; 21 3 2
dH 1 F F F g A R const
dt A
(2) 
Từ (2), xét trạng thái xác lập, ta có phương trình (3): 
 1 3 2F F F 0 
(3) 
Từ (2) và (3), ta có phương trình sai phân mô tả bình 
chứa (4): 
 1 3 2
1H F F F
A
(4) 
Từ (4, ta có phương trình Laplace mô tả bình chứa (5): 
 *( ) ( ) ( )1 2
1H s f s f s
Ts
(5) 
với * 2 3 max11 2
max max max max
F F A.HFHH ; f ; f ; T
H F F F
(6) 
và ký hiệu ngang trên (*) để chỉ giá trịc của một biến tại 
điểm làm việc, ký hiệu (Δ*) biểu diễn biến chênh lệch so với 
giá trị tại điểm làm việc; f1, f2 - giá trị tương đối của lưu lượng đầu vào, đầu ra của bình (%); Fmax - lưu lượng thể tích 
cực đại; Hmax - chiều cao cực đại (m); H* - giá trị mức tương 
đối (%). 
Từ (5), ta có sơ đồ khối mô tả quá trình mức được minh 
họa ở hình 7. 
W
W
M
Biến 
tần
1W 2W
~Điều khiển
1v 2v
2h
2P
1h
1P

Hình 8. Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh lưu lượng dùng bơm 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 5 (10/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 30
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
P1, P2 : Áp suất môi chất ở đầu vào, đầu ra của bơm 
(N/m2) 
v1, v2
 : Thể tích riêng môi chất ở đầu vào, đầu ra của 
bơm (m3/kg) 
h1, h2
 : Hàm enthalpy môi chất ở đầu vào, đầu ra của 
bơm 
W1, W2
 : Lưu lượng khối lượng môi chất ở đầu vào, 
đầu ra của bơm (kg/s) 
Q1, Q2
 : Lưu lượng thể tích môi chất ở đầu vào, đầu ra 
của bơm (m3/s) 
Φ : Thông lượng nhiệt đưa vào trên đơn vị chiều 
dài (W/m), 0 
ω : Tốc độ quay của động cơ bơm (rad/s) 
PS : Công suất cấp của bơm (W) 
u1, u2 : Nội năng đơn vị môi chất ở đầu vào, đầu ra của bơm 
η : Hiệu suất của bơm 
Trong trường hợp này: 
, , 11 2 1 2 1 1 2
1
Fv v Q Q F W W W
v
Theo định luật bảo toàn năng lương, ta có biến thiên 
năng lượng của hệ thống bơm (hình 8) được mô tả ở 
phương trình (7): 
( ) ( )S 1 2 1 2 1
dE P F P P W u u
dt
(7) 
Theo tài liệu [5], ta có phương trình vi phân tốc độ quay 
của động cơ bơm (10): 
s 1P FPdJ k
dt

 
(8) 
với: m đ
P
M


 là thành phần sinh momen động cơ bơm. 
( )1 12 1 C
F F PP P M 
  
là thành phần momen tải cần có 
để làm chuyển động dung dịch. 
Điều chỉnh lưu lượng F1 bằng điều khiển tốc độ bơm tức 
là điều khiển công suất bơm Pu01. Khi thay đổi lưu lượng 
bằng thay đổi tốc độ bơm, ta có động học quá trình phi 
tuyến có quán tính lớn [1]. Từ (8), ta có phương trình sai 
phân mô tả bơm ly tâm (9): 
___ ___ ___ ______
s 1 1
s 12
P F P FPJ P F P
  
   
   
(9) 
Từ (9), ta có phương trình Laplace mô tả bơm ly tâm 
như phương trình (10): 
 ( )1 1 s 2 2 3f s K P K 1 sT K P  
(10) 
với
___ ___ ___
, ,s 11 2
max max
P F P
K K
PF PF
 

___
___ ___ ___
,
2
1
3 2
max
s 1
F JK T
PF P F P

 
Kết hợp (5) và (10), ta có phương trình Laplace mô tả 
quá trình điều khiển mức kết hợp bơm ly tâm (11): 
 *( ) ( )1 s 2 2 3 2
1H s K P K 1 sT K P f s
Ts
  
(11) 
Sơ đồ khối mô tả quá trình điều khiển mức này được 
minh họa ở hình 9. 
 2 21 K sT
1K 3K
 
 sP P
 1f s
 2f s
1
Ts
Hình 9. Sơ đồ khối mô hình điều khiển mức kết hợp điều chỉnh lưu lượng 
dùng bơm 
5. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MỨC 
Áp dụng phương pháp điều khiển phản hồi vào đối 
tượng trên ta có sơ đồ khối mạch vòng điều chỉnh mức như 
hình 10. 
 2 21 K sT
1K 3K
 
 sP P
 1f s
 2f s
1
Ts
HR
*
spH
( )INVG s
( )LTG s 
Hình 10. Mạch vòng điều chỉnh mức 
Bộ cảm biến mức dùng sóng siêu âm có hàm truyền 
GLT(s) ≈ 1. 
Biến tần được dùng để điều khiển tốc độ bơm, được cài 
đặt chạy theo chế độ điều khiển tốc độ theo phương pháp 
tựa từ thông rotor - FOC kết hợp sensorless, bộ điều khiển 
tốc độ được tổng hợp theo tiêu chuẩn tối ưu module, theo 
[6], ta có hàm truyền của toàn bộ khâu điều khiển tốc bơm 
bằng biến tần có dạng công thức (12): 
 INV 2 2
ss s
1 1G s
1 2sT1 2sT 2s T  
(12) 
do 2sT là thành phần vô cùng bé bậc cao. 
Theo kinh nghiệm, chọn ,s 2T 0 5T , ta có hàm truyền 
đạt đối tượng có dạng (13): 
 20 INV 2 2
K1 1S G K 1 sT
Ts T s
(13) 
So với các phương pháp Astron/Shei, Tyreus-Luyben, 
Nichols-Zigler, IMC-PID theo Skogesfad (SIMC-PID) có độ ổn 
định bền vững tốt hơn, chỉ tiêu lượng điều khiển tốt hơn 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 5 (Oct 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 31
[1]. Áp dụng luật chỉnh định SIMC-PID, ta có bộ điều khiển 
mức như công thức (14): 
, ,H P i c P
i c 2
1 2TR K 1 2 K
s K
   
  
(14) 
Với τc là hằng số thời gian bộ lọc mong muốn. 
Xét mô hình điều khiển quá trình trên với các thông số: 
3
max 1 2 maxR 0,3m,F 10m / h, F F 0,5F , 
2 2
max 1 2 1H 0,6m, P 1N / m , P 1,1P , J 0,005kgm 
S cn 2800rpm P 370W 10s  , , 
Triển khai mô hình điều chỉnh mức (hình 10) trong 
Matlab/Simulink, ta có mô hình mô phỏng hệ thống điều 
chỉnh mức như hình 11 và các đáp ứng điều chỉnh mức 
nước như hình 12. 
Hình 11. Mô hình mô phỏng hệ thống điều chỉnh mức sử dụng Matlab/Simulink 
Hình 12. Đáp ứng mức nước bằng mô phỏng trên phần mềm Matlab/Simulink 
Các kết quả ở hình 12 cho thấy: giá trị mức đặt (đường 
nét đứt màu đỏ) thay đổi từ 5% lên 20% trong khoảng thời 
gian từ 30s đến 300s, từ 20% lên 40% trong khoảng thời 
gian từ 300s đến 600s, sau đó lên 60% trong khoảng thời 
gian từ 600s đến 900s và giảm xuống còn 50% trong 
khoảng thời gian từ 900s đến 1200s. Với bộ điều khiển mức 
dạng tỷ lệ tích phân PI, mức nước trong bình bám khá sát 
giá trị mức đặt. 
6. KẾT QUẢ CHẠY THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 
Như đã trình bày trong phần trên, bộ cảm biến mức đã 
được lắp ráp và tích hợp thành công gồm ba mô-đun: mạch 
đo; mạch điều khiển với tính năng thu nhận, phân tích và 
xử lý thông tin; mạch hiển thị được minh họa ở hình 13. 
Ngoài ra, tác giả đã tiến hành lắp đặt toàn bộ mô hình 
(như ở hình 4) , tích hợp cảm biển mức LT01 vào mô hình. 
Bên cạnh đó, trong mô hình, tác giả lắp đặt thêm một bộ 
cảm biển mức thứ hai LT02 loại UB2000-F42-U-V15 của 
hãng Pepperl. Tiến hành chạy thực nghiệm trên mô hình và 
hệ thống phần cứng, phần mềm của ABB ta có đường đặc 
tính tín hiệu đo khoảng cách từ mỗi bộ cảm biến đến bề 
mặt nước, được minh họa như hình 14. 
Hình 13. Bộ cảm biến mức dùng sóng siêu âm LT01 
Hình 14. Tín hiệu đo của hai bộ cảm biến siêu âm 
Chú thích: Tín hiệu đo của bộ cảm biến công nghiệp LT02 
 Tín hiệu đo của bộ cảm biến LT01 tự tích hợp 
Đường đặc tính của LT01 bám khá sát đường đặc tính 
của LT02, sai lệch đo của LT01 so với LT02 có nhưng khá 
nhỏ, không đáng kể, đảm đảm yêu cầu của bộ đo mức. 
Để kiểm tra tính ổn định của bộ đo mức siêu âm LT01, 
tác giả tiến hành thiết lập mạch vòng kín điều khiển mức 
nước. Chương trình điều khiển được thiết lập trên phần 
mềm Control Builder M Profession V5.1 (CBM), được minh 
họa ở hình 15. Chương trình này được lập trình dựa trên các 
Single Control Module và các Control Module với các 
Parameter kết nối với nhau thông qua các biến toàn cục, 
được minh họa ở hình 16. 
Chương trình truyền thông Single Control Module 
MODBUS RTU giữa CPU AC800M với biến tần SS2 được 
minh họa như hình 17. Chương trình truyền thông được 
thực hiện thông qua các thanh ghi và các hàm MBConnect, 
MBWrite, MBRead Thanh ghi H1001 (hệ cơ số 16) chuyển 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 5 (10/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 32
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
thành 4097 (hệ cơ số 10). Đây là thanh ghi để truyền lệnh 
start/stop cho biến tấn. Thanh ghi H1009 chuyển thành 
4105 (hệ cơ số 10). Đây là thanh ghi để truyền tần số đặt từ 
bộ điều khiển mức LIC (AC800M) xuống biến tần. 
Hình 15. Code chương trình điều khiển trên CBM 
Pv ControlConnection
Sp ControlConnection
InteractionPar
PIDPar
Out 
ControlConnection
FeedForward
ControlConnection
Pid: PidCC
GV02.PID.LC_IN_C
GV02.PID.LC_SP
GV02.PID.LC_IN_PAR
GV02.PID.LC_OUT
MODBUS
Out 
ControlConnection
AnalogInput 
RealIO
LT01: AnalogInCC
GV02.AIS.LT01.Norm
GV02.PID.LC_IN_C
GV02.PID.LC_OUT
AI810/Ch.2
Single Control Module
Cáp truyền thông
RS232
Hình 16. Sơ đồ kết nối các khối Control Module trong chương trình điều khiển 
Hình 17. Chương trình truyền thông Modbus RTU giữa AC800M với biến tần 
Hình 18. Màn hình giao diện điều khiển mức chất lỏng 
Phần giao diện vận hành, điều khiển, giám sát được 
thiết lập trên phần mềm Process Portal A, được minh họa 
như ở hình 18. 
Tiến hành chạy thực nghiệm hệ thống với bộ tham số 
bộ điều chỉnh được chỉnh định từ công thức (16), ta có các 
đáp ứng mức nước bình chứa như ở hình 19. 
Các kết quả ở hình 19 cho thấy: khi giá trị mức đặt 
(đường màu đỏ) thay đổi từ 0 lên 20%, từ 20% lên 40%, sau 
đó lên 60% và giảm xuống còn 50% thì thông qua bộ điều 
khiển mức nước trong bình đo được (lấy từ cảm biến LT01) 
luôn bám theo giá trị mức đặt, có sự quá điều chỉnh tại 
những thời điểm mức đặt thay đổi, sai lệch ở trạng thái ổn 
định khá nhỏ (<5%). Điều này chứng tỏ cảm biến siêu âm 
LT01 của tác giả hoạt động khá ổn định, thỏa mãn các yêu 
kỹ thuật đã đưa ra, có thể dùng cho các hệ thống điều 
khiển quả trình đòi hỏi việc đo mức và điều chỉnh mức. 
Hình 19. Đáp ứng mức nước trong bình khi chạy thực nghiệm 
 giá trị mức trong bình LT01(%) 
 giá trị mức đặt (%) 
 tần số biến tần điều khiển bơm Pu01 (Hz) 
7. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 
Vấn đề nghiên cứu, tích hợp và xây dựng bộ cảm biến 
mức dùng sóng siêu âm nói riêng và tự xây dựng và tích 
hợp mô hình điều khiển quá trình là việc rất cần thiết và có 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 5 (Oct 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 33
nhiều ý nghĩa do chi phí nhập các mô hình thực hành điều 
khiển quá trình của nước ngoài khá cao. Trong bài báo này, 
tác giả đã giới thiệu và trình bày vấn đề tích hợp một bộ 
cảm biến dạng sóng siêu âm để đo mức trong một mô hình 
điều khiển quá trình đơn biến mà tác giả tự lắp đặt, tích 
hợp. Cảm biến này cũng như mô hình hiện đang triển khai 
cho các học phần thực hành, thí nghiệm trong một số 
trường đại học. Hướng nghiên cứu tiếp theo: tác giả sẽ bổ 
sung tính năng truyền thông của bộ cảm biến mức này. 
Trong thời gian tới, tác giả sẽ triển khai thử nghiệm cảm 
biến mức này tại một số nhà máy công nghiệp với đối 
tượng là quá trình đa biến. Với những gì đã làm được, tác 
giả tin tưởng sẽ có thể triển khai bộ cảm biến này và mô 
hình điều khiển quá trình này trên diện rộng, tại các trường 
đại học cũng như trong các nhà máy công nghiệp, từ đó 
góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa của 
nước ta. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Bùi Quốc Khánh, Phạm Quang Đăng, Nguyễn Huy Phương, 2014. Điều 
khiển quá trình. NXB Khoa học & Kỹ thuật, tr. 119-121, 203-208. 
[2]. Nguyễn Đình Chinh, Giản Quốc Anh, Mai Thế Phú Quý, Nguyễn Tuấn 
Linh, Nguyễn Tiến Anh, Trần Đức Tân, 2016. Nghiên cứu phát triển thiết bị đo mưa 
hỗ trợ cảnh báo trượt lở đất. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, số 43, tr. 94-101. 
[3]. STMicroelectronics, STM32 Nucleo-64 boards (MB1136) user manual 
[4]. ABB, 2010. System 800xA 5.1 Documents 
[5]. Philip J. Thomas, 1999. Simulation of Industrial Processes for Control 
Engineers. Elsevier Science & Technology Books, pp 222 - 224. 
[6]. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi, 
2016. Điều chỉnh tự động truyền động điện. NXB Khoa học & Kỹ thuật, tr 306 - 
318. 
[7]. Shihlin Electric, 2012. Compact design vector control SS2 series inverter. 
AUTHOR INFORMATION 
Nguyen Duc Duong 
Faculty of Electricity, University of Economics - Technology for Industries