Fiberoptiske sensorer i industrielle automasjonssystemer

Bestemme tilstedeværelsen av en del av transportøren på en automatisert linje, innhente informasjon om driften av en belysningsenhet, administrere en kompakt, men effektiv maskin .. Overalt kreves et minimum av feil i kontrollen av prosessen, og hvis en feil oppstår, er det viktig å vite årsaken til feilen, slik at feil ikke gjentas i fremtiden, fordi moderne teknologiske prosesser ikke tolererer dårlig kvalitet. Det er her sensorer kommer til unnsetning.

Det er mange typer sensorer: magnetiske, induktive, fotoelektriske, kapasitive - hver av dem har sine egne fordeler og ulemper. Solcelle er en av de mest allsidige. Her er laser og infrarød, enkeltstråle og reflekterende. Men vi vil se på optiske sensorer, siden de har de bredeste konfigurasjonsmulighetene og er ideelle selv for de mest vanskelig tilgjengelige stedene.

Den optiske optiske sensoren er delt inn i et par enheter: en optisk fotovoltaisk forsterker og en optisk kabel med et optisk hode. Kabelen sender lys fra forsterkeren.

Prinsippet er enkelt.Sender og mottaker jobber sammen: Mottakeren oppdager lysbølgen som sendes ut av senderen. Teknologisk utføres denne prosessen på forskjellige måter: sporing av vinkelen til en lysbølge, måling av lysmengden, eller måling av returtiden til en lysbølge for å måle avstanden til et objekt.

Den optiske kilden og mottakeren kan enkelt plasseres i hodet (diffuse eller reflekterende enheter), eller de kan lages separat - to hoder (enkeltstråler). Det fiberoptiske sensorhodet inneholder elektronikken inni, mens mottakeren er koblet til elektronikken rett gjennom en optisk fiber. De mottatte og overførte bølgene går gjennom fiberen på en måte som ligner høyhastighets dataoverføring i optiske nettverk.

Fordelen med denne separasjonen er at mottakeren er installert på det målte objektet. Fiberoptisk kabel føres og kobles til forsterkeren, som er plassert i et spesielt styreskap som beskytter forsterkeren mot det ofte tøffe utemiljøet i produksjonsanlegget. Valget av alternativer er variert. Forsterkere er enkle og komplekse, spesielt multifunksjonelle, med evnen til å utføre logikk og svitsjeoperasjoner.

Det grunnleggende settet med fiberoptiske sensorforsterkere har et minimum av elektroniske komponenter og funksjonalitet, og de mest sofistikerte er plug-and-play, med elektronikken som er fullstendig tilpasset. Noen sensorelektronikk er i stand til å håndtere mer enn 10 inngangsfibre. Selvfølgelig er det også en indikasjon. Indikatorene viser om sensoren fungerer som den skal. Den har også andre funksjoner.

Grensesnittet for kontrolleren bestemmes av utdataformatet.Både sensoroppsett og forsterkerreset er gitt her. Utganger er normalt åpne, normalt lukkede, kollektor, emitter, push. Tilkoblinger gjøres med en flerkjernekabel. Programmering gjøres ved hjelp av knapper eller bare et potensiometer.

Ytterligere fleksibilitet er gitt av sensoralternativer som: på/av-forsinkelse, pulsutganger, eliminering av intermitterende signaler, — for å oppnå større frihet i detaljering og justering av forsterkerparametrene avhengig av de individuelle kravene til produksjonsprosessen. Forsinkelser lar deg forsinke reaksjonen til arbeidskroppen, avbrytende signaler tjener som et tegn på at arbeidsforholdene er krenket. Alt er personlig tilpasset.

LED-indikasjon på utgangsstatus eller tilstedeværelse av et display med informasjon om signaler og utgangstilstander er avanserte alternativer som tillater diagnostikk og programmering av senderen i felt.

For mer stabile målinger i et skiftende miljø er en sensor med økt samplingshastighet og signalfiltrering egnet. Selv om enheten fortsatt vil fungere på en lav frekvens for PLS-er det vil være nyttig. På/av-forsinkelser hjelper til med å matche utgangs- og inngangssignalene.

Bruk av hjelpeblokker vil utvide mulighetene for programmering, for eksempel kan du justere følsomheten til måleelementet når du arbeider med spesialmaterialer som glass eller programmer for å slå av/på mellom koblingspunkter: spore arbeidsstykkets posisjon og sin plassering i rommet.

Det fine med fiberoptiske kabler er at de sender lys i stedet for strøm.Konfigurasjoner av forskjellige materialer er mulig, med forskjellige grader av hodefølsomhet.

En diffus fiberoptisk kabel består av et par fasetter, hvorav den ene går til forsterkeren og den andre til følehodet. Samtidig er to kabler koblet til det følsomme hodet — en for lyskilden, den andre for elektronikken.

En enkeltstråle fiberoptisk kabel inneholder et par identiske kabler, hver koblet til en forsterker og har sitt eget optiske hode. Den ene kabelen brukes til å sende lys og den andre til å motta.

Fibrene i seg selv er vanligvis glass eller plast. Plast — tynnere, billigere, mer fleksibel. Glasset er sterkere og kan fungere ved høyere temperaturer. Plast kan kuttes i lengde, men glass kuttes kun på produksjonsstadiet. Fiberkappe - fra ekstrudert plast til kraftig flette i rustfritt stål.

Det viktigste når du velger en optisk sensor er å velge riktig optisk hode. Tross alt er det nettopp med hodets følsomhet at nøyaktigheten til å oppdage deler, enten de er små, stasjonære eller bevegelige, er relatert. I hvilken vinkel vil mottakeren og senderen være plassert i forhold til objektet, hva er den tillatte spredningen. Hvorvidt det kreves en rund bunt av fibre for å produsere en rund bjelke eller en utvidet bunt for å produsere en horisontal fremspring.

Når det gjelder de sirkulære bjelkene, kan de i det diffuse hodet være jevnt forgrenet med alle utgangsfibrene på den ene halvdelen og mottaksfibrene på den andre. Denne utformingen er vanlig, men kan forårsake en forsinkelse ved lesing av informasjon fra en del som beveger seg i rette vinkler til bifurkasjonslinjen.

Den jevne fordelingen av kilde- og mottakerfibre resulterer i jevnere stråler. Ensartede stråler lar deg utjevne effekten av å sende og motta bølger, og deteksjonen vil vise seg uavhengig av bevegelsesretningen til objektet.

Type optisk hode, kabellengde og forsterker har en betydelig effekt på den optiske visningsavstanden. Det er vanskelig å gi et eksakt estimat, men produsenter angir disse dataene. En enkeltstrålesensor har et bredere område enn en diffus sensor. Lengre fibre, kortere rekkevidde. Bedre forsterker — sterkere signal, større rekkevidde.

Distribuert I/O brukes i økende grad i industriell automasjon og det er mulig å koble flere kabler fra optiske sensorer til en enkelt manifold.

Optiske forsterkere er ofte frittstående, enkanals DIN-skinnemonterte enheter, lett panelmonterte, og den eneste ulempen er å dirigere tilkoblinger fra individuelle forsterkere.

Samleren kan gruppere flere optiske kanaler i ett kontrollsenter: Samlerne er utstyrt med menydrevne skjermer og hver kanal er individuelt programmerbar. De konfigurerte kanalene kan brukes av OG/ELLER-logikken, noe som i stor grad forenkler kontrollen av PLS-en.

Bruken av optiske fibre fungerer godt i systemer som opererer under forhold med høy elektrisk støy. Optiske fibre fanger ikke opp elektrisk støy og den elektroniske forsterkeren er beskyttet av et kabinett. Små samlebånd med automatisert gjenkjenning av deler på transportører i enhetens monteringsprosess er en annen meget lovende og allerede ganske utbredt anvendelse av optiske sensorer.

Hoder med ulik orientering, ulik størrelse, ulik spredning for å gi ønsket grad av fokuseringsnøyaktighet, uavhengig av størrelsen på sensoren — alt dette, sammen med kontrolllogikken, åpner for et stort potensiale av muligheter. For eksempel oppdager en sensor tilstedeværelsen av en del der monteringen begynner, og den andre bekrefter slutten av monteringen.

Også, uavhengig av applikasjonen, er det viktig å velge sensor og hode med parametrene som passer for brukerens nødvendige applikasjon: når det gjelder spredning, avstand, prøvetaking, valgmuligheter når det gjelder innstillinger og programmering.

Den eneste ulempen er at du ikke kan bøye fibrene for mye. Det er nødvendig å bøye litt mer og uopprettelig plastisk deformasjon av fibrene vil oppstå, gjennomstrømningen vil avta eller forsvinne helt. Den tillatte bøyeradiusen avhenger av typen fiber og størrelsen og spredningen av fibrene i bunten. Disse egenskapene bør vurderes når du velger en sensor for din applikasjon.