Optisko šķiedru sensori rūpnieciskās automatizācijas sistēmās

Konveijera daļas klātbūtnes noteikšana uz automatizētas līnijas, informācijas iegūšana par apgaismes ierīces darbību, kompaktas, bet efektīvas mašīnas vadīšana .. Visur ir nepieciešams minimāls kļūdu skaits procesa kontrolē, un, ja atteice notiek, ir svarīgi zināt darbības traucējumu cēloni, lai turpmāk kļūdas neatkārtotos, jo mūsdienu tehnoloģiskie procesi nepieļauj sliktu kvalitāti. Šeit palīgā nāk sensori.

Ir daudz veidu sensoru: magnētiskie, induktīvie, fotoelektriskie, kapacitatīvie — katram no tiem ir savas priekšrocības un trūkumi. Fotoelements ir viens no daudzpusīgākajiem. Šeit ir lāzers un infrasarkanais, viens stars un atstarojošs. Bet mēs apskatīsim optiskos sensorus, jo tiem ir visplašākās konfigurācijas iespējas un tie ir ideāli piemēroti pat visgrūtāk sasniedzamajām vietām.

Optiskais optiskais sensors ir sadalīts ierīču pāros: optiskais fotoelektriskais pastiprinātājs un optiskais kabelis ar optisko galviņu. Kabelis izlaiž gaismu no pastiprinātāja.

Princips ir vienkāršs.Izstarotājs un uztvērējs darbojas kopā: uztvērējs nosaka emitētāja izstaroto gaismas viļņu. Tehnoloģiski šis process tiek veikts dažādos veidos: izsekojot gaismas viļņa leņķi, mērot gaismas daudzumu vai mērot gaismas viļņa atgriešanās laiku, lai izmērītu attālumu līdz objektam.

Optiskais avots un uztvērējs var atrasties vienkārši galvā (izkliedētie vai atstarojošie bloki), vai arī tos var izgatavot atsevišķi - divas galviņas (viena stara). Optisko šķiedru sensora galviņā ir iekšā elektronika, savukārt uztvērējs ir savienots ar elektroniku tieši caur optisko šķiedru. Saņemtie un pārraidītie viļņi pārvietojas pa šķiedru līdzīgi ātrgaitas datu pārraidei optiskajos tīklos.

Šīs atdalīšanas priekšrocība ir tā, ka uztvērējs ir uzstādīts uz izmērāmā objekta. Optisko šķiedru kabelis tiek izvadīts un savienots ar pastiprinātāju, kas ir ievietots speciālā vadības skapī, kas pasargā pastiprinātāju no nereti skarbās ražotnes āra vides. Opciju izvēle ir daudzveidīga. Pastiprinātāji ir vienkārši un sarežģīti, jo īpaši daudzfunkcionāli, ar iespēju veikt loģikas un pārslēgšanas darbības.

Optisko šķiedru sensoru pastiprinātāju pamatkomplektā ir minimāls elektronisko komponentu un funkcionalitātes līmenis, un vismodernākie ir plug-and-play, un elektronika ir pilnībā pielāgota. Dažas sensoru elektronikas spēj apstrādāt vairāk nekā 10 ievades šķiedras. Protams, ir arī norāde. Indikatori parāda, vai sensors darbojas pareizi. Tam ir arī citas funkcijas.

Kontroliera saskarni nosaka izvades formāts.Šeit tiek nodrošināta gan sensora iestatīšana, gan pastiprinātāja atiestatīšana. Izejas parasti ir atvērtas, parasti aizvērtas, kolektors, emitētājs, spiedējs. Savienojumi tiek veikti ar daudzdzīslu kabeli. Programmēšana tiek veikta, izmantojot pogas vai vienkārši potenciometru.

Papildu elastību nodrošina tādas sensoru iespējas kā: ieslēgšanas/izslēgšanas aizkave, impulsu izejas, intermitējošu signālu novēršana, — panākt lielāku brīvību pastiprinātāja parametru detalizēšanā un pielāgošanā atkarībā no ražošanas procesa individuālajām prasībām. Kavēšanās ļauj aizkavēt darba ķermeņa reakciju, pārtraucošie signāli kalpo kā zīme, ka tiek pārkāpti darba apstākļi. Viss ir personalizēts.

Izejas statusa LED indikācija vai displeja klātbūtne ar informāciju par signāliem un izvades stāvokļiem ir uzlabotas opcijas, kas ļauj veikt diagnostiku un programmēt raidītāju uz lauka.

Lai iegūtu stabilākus mērījumus mainīgā vidē, ir piemērots sensors ar palielinātu paraugu ņemšanas ātrumu un signāla filtrēšanu. Lai gan ierīce joprojām darbosies zemā frekvencē PLC tas noderēs. Ieslēgšanas/izslēgšanas aizkave palīdz saskaņot izejas un ievades signālus.

Papildu bloku izmantošana paplašinās programmēšanas iespējas, piemēram, jūs varat pielāgot mērelementa jutību, strādājot ar īpašiem materiāliem, piemēram, stiklu vai programmām izslēgšanai / ieslēgšanai starp pārslēgšanas punktiem: sagataves pozīcijas izsekošana un tā pozicionēšana telpā.

Optisko šķiedru kabeļu skaistums ir tāds, ka tie pārraida gaismu, nevis strāvu.Iespējamas dažādu materiālu konfigurācijas ar dažādu galvas jutības pakāpi.

Izkliedētais optiskās šķiedras kabelis sastāv no šķautņu pāra, no kurām viena nonāk pastiprinātājā, bet otra - sensora galviņā. Tajā pašā laikā jutīgajai galvai ir pievienoti divi kabeļi — viens gaismas avotam, otrs elektronikai.

Viena stara optiskās šķiedras kabelis satur identisku kabeļu pāri, katrs ir savienots ar pastiprinātāju un kam ir sava optiskā galva. Viens kabelis tiek izmantots gaismas pārraidīšanai, bet otrs - uztveršanai.

Pašas šķiedras parasti ir stikls vai plastmasa. Plastmasa — plānāka, lētāka, elastīgāka. Stikls ir stiprāks un var darboties augstākā temperatūrā. Plastmasu var sagriezt pēc garuma, bet stiklu sagriež tikai ražošanas stadijā. Šķiedru apvalks — no ekstrudētas plastmasas līdz izturīgai nerūsējošā tērauda pinumam.

Vissvarīgākais, izvēloties optisko sensoru, ir izvēlēties pareizo optisko galviņu. Galu galā tieši ar galvas jutīgumu ir saistīta mazu, nekustīgu vai kustīgu daļu noteikšanas precizitāte. Kādā leņķī uztvērējs un izstarotājs atradīsies attiecībā pret objektu, kāda ir pieļaujamā izkliede. Neatkarīgi no tā, vai ir nepieciešams apaļš šķiedru kūlis, lai izveidotu apaļu siju, vai pagarināts kūlis, lai izveidotu horizontālu projekciju.

Kas attiecas uz apļveida sijām, difūzajā galviņā tās var būt vienmērīgi sazarotas ar visām izejas šķiedrām vienā pusē un uztverošajām šķiedrām otrā pusē. Šis dizains ir izplatīts, taču tas var izraisīt aizkavēšanos, nolasot informāciju no daļas, kas virzās taisnā leņķī pret bifurkācijas līniju.

Vienmērīgs avota un uztvērēja šķiedru sadalījums rada vienmērīgākus starus. Vienoti stari ļauj izlīdzināt sūtīšanas un saņemšanas viļņu efektus, un noteikšana izrādīsies neatkarīgi no objekta kustības virziena.

Optiskās galviņas veids, kabeļa garums un pastiprinātājs būtiski ietekmē optisko skatīšanās attālumu. Precīzu aplēsi ir grūti sniegt, taču ražotāji norāda šos datus. Viena stara sensoram ir plašāks diapazons nekā difūzajam sensoram. Garākas šķiedras, mazāks diapazons. Labāks pastiprinātājs — spēcīgāks signāls, lielāks diapazons.

Sadalīto I/O arvien vairāk izmanto rūpnieciskajā automatizācijā, un ir iespējams pieslēgt vairākus optisko sensoru kabeļus vienam kolektoram.

Optiskie pastiprinātāji bieži vien ir atsevišķas, vienkanāla DIN sliedes montāžas ierīces, viegli montējamas uz paneļa, un vienīgais trūkums ir savienojumu maršrutēšana no atsevišķiem pastiprinātājiem.

Kolektors var grupēt vairākus optiskos kanālus vienā vadības centrā: kolektori ir aprīkoti ar izvēlnes vadītiem displejiem, un katrs kanāls ir individuāli programmējams. Konfigurētos kanālus var izmantot UN / VAI loģika, kas ievērojami vienkāršo PLC vadību.

Optisko šķiedru izmantošana labi darbojas sistēmās, kas darbojas augsta elektriskā trokšņa apstākļos. Optiskās šķiedras neuztver elektriskos trokšņus, un elektroniskais pastiprinātājs ir aizsargāts ar skapi. Mazas montāžas līnijas ar automatizētu detaļu noteikšanu uz konveijeriem ierīces montāžas procesā ir vēl viens ļoti perspektīvs un jau diezgan plaši izplatīts optisko sensoru pielietojums.

Galvas ar dažādu orientāciju, dažādiem izmēriem, dažādu izkliedi, lai nodrošinātu vēlamo fokusēšanas precizitātes pakāpi, neatkarīgi no sensora izmēra — tas viss kopā ar vadības loģiku paver milzīgu iespēju potenciālu. Piemēram, viens sensors nosaka detaļas klātbūtni, kurā sākas montāža, bet otrs apstiprina montāžas beigas.

Tāpat neatkarīgi no pielietojuma ir svarīgi izvēlēties sensoru un galvu ar parametriem, kas ir piemēroti lietotāja nepieciešamajam lietojumam: izkliedes, attāluma, paraugu ņemšanas ziņā, opciju attiecībā uz iestatījumiem un programmēšanu.

Vienīgais trūkums ir tas, ka jūs nevarat pārmērīgi saliekt šķiedras. Nepieciešams nedaudz vairāk saliekt, un radīsies neatgriezeniska šķiedru plastiskā deformācija, caurlaidspēja samazināsies vai pilnībā izzudīs. Pieļaujamais lieces rādiuss ir atkarīgs no šķiedras veida un šķiedru izmēra un izkliedes saišķī. Šīs īpašības ir jāņem vērā, izvēloties sensoru savam lietojumam.