Optični senzorji v sistemih industrijske avtomatizacije

Ugotavljanje prisotnosti dela transporterja na avtomatizirani liniji, pridobivanje informacij o delovanju svetlobne naprave, upravljanje kompaktnega, a učinkovitega stroja.. Povsod je zahtevan minimum napak pri nadzoru procesa, če pride do okvare. pride, je pomembno poznati vzrok okvare, da se napake v prihodnje ne ponavljajo, saj sodobni tehnološki procesi ne prenesejo slabe kakovosti. Tu na pomoč priskočijo senzorji.

Obstaja veliko vrst senzorjev: magnetni, induktivni, fotoelektrični, kapacitivni - vsak od njih ima svoje prednosti in slabosti. Fotovoltaika je ena najbolj vsestranskih. Tukaj so laserski in infrardeči, enojni žarki in odsevni. Toda pogledali bomo optične senzorje, saj imajo najširše možnosti konfiguracije in so idealni tudi za najtežje dostopna mesta.

Optični optični senzor je razdeljen na par naprav: optični fotovoltaični ojačevalnik in optični kabel z optično glavo. Kabel prepušča svetlobo iz ojačevalnika.

Princip je preprost.Oddajnik in sprejemnik delujeta skupaj: sprejemnik zazna svetlobni val, ki ga oddaja oddajnik. Tehnološko se ta proces izvaja na različne načine: s sledenjem kota svetlobnega vala, z merjenjem količine svetlobe ali z merjenjem povratnega časa svetlobnega vala za merjenje razdalje do predmeta.

Optični vir in sprejemnik sta lahko nameščena preprosto v glavi (difuzne ali odsevne enote) ali pa sta izdelana ločeno — dve glavi (enojni žarki). Glava senzorja iz optičnih vlaken vsebuje elektroniko v notranjosti, medtem ko je sprejemnik povezan z elektroniko kar prek optičnega vlakna. Sprejeti in oddani valovi potujejo po vlaknu na način, podoben hitremu prenosu podatkov v optičnih omrežjih.

Prednost tega ločevanja je, da je sprejemnik nameščen na merjenem objektu. Kabel iz optičnih vlaken je napeljan in povezan z ojačevalnikom, ki je nameščen v posebni krmilni omarici, ki ščiti ojačevalnik pred pogosto težkim zunanjim okoljem proizvodnega obrata. Izbira možnosti je pestra. Ojačevalniki so preprosti in kompleksni, zlasti večnamenski, z možnostjo izvajanja logičnih in preklopnih operacij.

Osnovni nabor senzorskih ojačevalnikov z optičnimi vlakni ima minimalno število elektronskih komponent in funkcionalnosti, najbolj izpopolnjeni pa so plug-and-play, pri čemer je elektronika popolnoma prilagojena. Nekatera senzorska elektronika je sposobna obdelati več kot 10 vhodnih vlaken. Seveda obstaja tudi indikacija. Indikatorji kažejo, ali senzor deluje pravilno. Ima tudi druge lastnosti.

Vmesnik za krmilnik je določen z izhodnim formatom.Tu sta na voljo nastavitev senzorja in ponastavitev ojačevalnika. Izhodi so normalno odprti, normalno zaprti, kolektor, emiter, potisni. Priključki so izvedeni z večžilnim kablom. Programiranje poteka s pomočjo gumbov ali preprosto s potenciometrom.

Dodatno prilagodljivost zagotavljajo možnosti senzorjev, kot so: zakasnitev vklopa / izklopa, impulzni izhodi, odprava prekinitvenih signalov, — za doseganje večje svobode pri določanju podrobnosti in prilagajanju parametrov ojačevalnika glede na posamezne zahteve proizvodnega procesa. Zamude vam omogočajo, da odložite reakcijo delovnega telesa, prekinitveni signali služijo kot znak, da so delovni pogoji kršeni. Vse je personalizirano.

LED indikacija stanja izhoda ali prisotnost zaslona z informacijami o signalih in izhodnih stanjih sta napredni možnosti, ki omogočata diagnostiko in programiranje oddajnika na terenu.

Za stabilnejše meritve v spremenljivem okolju je primeren senzor s povečano hitrostjo vzorčenja in filtriranjem signala. Čeprav bo naprava vseeno delovala pri nizki frekvenci za PLC-je koristno bo. Zakasnitve vklopa/izklopa pomagajo uskladiti izhodni in vhodni signal.

Uporaba pomožnih blokov bo razširila možnosti programiranja, na primer lahko prilagodite občutljivost merilnega elementa pri delu s posebnimi materiali, kot je steklo ali programe za izklop / vklop med preklopnimi točkami: sledenje položaju obdelovanca in njegovo umestitev v prostor.

Lepota optičnih kablov je v tem, da prepuščajo svetlobo namesto toka.Možne so konfiguracije iz različnih materialov z različnimi stopnjami občutljivosti glave.

Kabel z difuznimi optičnimi vlakni je sestavljen iz para faset, od katerih ena gre do ojačevalnika, druga pa do senzorske glave. Istočasno sta na občutljivo glavo priključena dva kabla — eden za svetlobni vir, drugi za elektroniko.

Enožarkovni optični kabel vsebuje par enakih kablov, od katerih je vsak povezan z ojačevalnikom in ima svojo optično glavo. En kabel se uporablja za prenos svetlobe, drugi pa za sprejem.

Sama vlakna so običajno steklena ali plastična. Plastika — tanjša, cenejša, bolj prožna. Steklo je močnejše in lahko deluje pri višjih temperaturah. Plastiko je mogoče razrezati na določeno dolžino, steklo pa se razreže šele v fazi izdelave. Plašč iz vlaken — od ekstrudirane plastike do pletenice iz nerjavečega jekla za težke obremenitve.

Najpomembnejša stvar pri izbiri optičnega senzorja je izbira prave optične glave. Navsezadnje je ravno z občutljivostjo glave povezana natančnost zaznavanja delov, bodisi majhnih, mirujočih ali premikajočih se. Pod kakšnim kotom bosta sprejemnik in oddajnik nameščena glede na predmet, kakšna je dopustna disperzija. Ali je za izdelavo okroglega žarka potreben okrogel snop vlaken ali podaljšan snop za vodoravno projekcijo.

Kar zadeva krožne žarke, so lahko v difuzni glavi enakomerno razvejani z vsemi izhodnimi vlakni na eni polovici in sprejemnimi vlakni na drugi. Ta oblika je običajna, vendar lahko povzroči zamudo pri branju informacij iz dela, ki se premika pravokotno na bifurkacijsko črto.

Enakomerna porazdelitev izvornih in sprejemnih vlaken povzroči bolj enakomerne žarke. Enotni žarki vam omogočajo, da izenačite učinke pošiljanja in sprejemanja valov, zaznavanje pa se bo izkazalo ne glede na smer gibanja predmeta.

Vrsta optične glave, dolžina kabla in ojačevalnik pomembno vplivajo na optično razdaljo gledanja. Težko je dati natančno oceno, vendar proizvajalci navajajo te podatke. Senzor z enim žarkom ima širši razpon kot difuzni senzor. Daljša vlakna, krajši doseg. Boljši ojačevalnik — močnejši signal, večji doseg.

Porazdeljeni V/I se vse pogosteje uporablja v industrijski avtomatizaciji in možno je povezati več kablov iz optičnih senzorjev na en razdelilnik.

Optični ojačevalniki so pogosto samostojne, enokanalne naprave za montažo na DIN letev, ki jih je enostavno namestiti na ploščo, edina pomanjkljivost pa je usmerjanje povezav iz posameznih ojačevalnikov.

Zbiralnik lahko združi več optičnih kanalov v en nadzorni center: zbiralniki so opremljeni z menijskimi zasloni in vsak kanal je mogoče individualno programirati. Konfigurirane kanale lahko uporablja logika IN/ALI, kar močno poenostavi krmiljenje PLC-ja.

Uporaba optičnih vlaken se dobro obnese v sistemih, ki delujejo v pogojih visokega električnega šuma. Optična vlakna ne zaznavajo električnega šuma in elektronski ojačevalnik je zaščiten z ohišjem. Majhne montažne linije z avtomatsko detekcijo delov na tekočih trakovih v procesu sestavljanja naprav so še ena zelo obetavna in že precej razširjena uporaba optičnih senzorjev.

Glave z različno usmerjenostjo, različnimi velikostmi, različno disperzijo za zagotavljanje želene stopnje natančnosti ostrenja, ne glede na velikost senzorja — vse to skupaj s krmilno logiko odpira ogromen potencial možnosti. Na primer, en senzor zazna prisotnost dela, kjer se sestavljanje začne, drugi pa potrdi konec sestavljanja.

Prav tako je pomembno, ne glede na aplikacijo, izbrati senzor in glavo s parametri, primernimi za uporabnikovo zahtevano aplikacijo: glede razpršitve, razdalje, vzorčenja, možnosti glede nastavitev in programiranja.

Edina pomanjkljivost je, da vlaken ne morete pretirano upogniti. Treba se je nekoliko bolj upogniti in prišlo bo do nepopravljive plastične deformacije vlaken, pretok se bo zmanjšal ali popolnoma izginil. Dovoljeni radij upogiba je odvisen od vrste vlakna ter velikosti in razpršenosti vlaken v snopu. Te značilnosti je treba upoštevati pri izbiri senzorja za vašo aplikacijo.