Svjetlovodni senzori u industrijskim sustavima automatizacije

Utvrđivanje prisutnosti dijela transportera na automatiziranoj liniji, dobivanje informacija o radu rasvjetnog uređaja, upravljanje kompaktnim, ali učinkovitim strojem.. Svugdje je potreban minimum grešaka u kontroli procesa, a ako dođe do kvara Ako se dogodi, važno je znati uzrok kvara, kako se greške ne bi ponovile u budućnosti, jer suvremeni tehnološki procesi ne toleriraju lošu kvalitetu. Tu u pomoć dolaze senzori.

Postoje mnoge vrste senzora: magnetski, induktivni, fotoelektrični, kapacitivni — svaki od njih ima svoje prednosti i nedostatke. Fotonaponski je jedan od najsvestranijih. Ovdje su laser i infracrveni, jednozračni i reflektirajući. Ali mi ćemo pogledati optičke senzore, jer oni imaju najšire mogućnosti konfiguracije i idealni su čak i za najteže dostupna mjesta.

Optički optički senzor podijeljen je na par uređaja: optičko fotonaponsko pojačalo i optički kabel s optičkom glavom. Kabel propušta svjetlost iz pojačala.

Princip je jednostavan.Emiter i prijamnik rade zajedno: prijemnik detektira svjetlosni val koji emitira emiter. Tehnološki se ovaj proces odvija na različite načine: praćenjem kuta svjetlosnog vala, mjerenjem količine svjetlosti ili mjerenjem vremena povratka svjetlosnog vala kako bi se izmjerila udaljenost do objekta.

Optički izvor i prijamnik mogu se nalaziti jednostavno u glavi (difuzne ili reflektirajuće jedinice) ili mogu biti izvedeni odvojeno — dvije glave (pojedinačne zrake). Glava senzora od optičkih vlakana sadrži elektroniku unutra, dok je prijemnik povezan s elektronikom direktno preko optičkog vlakna. Primljeni i odaslani valovi putuju vlaknom na način sličan prijenosu podataka velikom brzinom u optičkim mrežama.

Prednost ovog odvajanja je u tome što se prijemnik postavlja na mjerni objekt. Optički kabel je usmjeren i spojen na pojačalo, koje je smješteno u posebnom kontrolnom ormariću koji štiti pojačalo od često oštrog vanjskog okruženja proizvodnog pogona. Izbor opcija je raznolik. Pojačala su jednostavna i složena, posebice višenamjenska, s mogućnošću izvođenja logičkih i sklopnih operacija.

Osnovni set optičkih senzorskih pojačala ima minimum elektroničkih komponenti i funkcionalnosti, a oni najsofisticiraniji su plug-and-play, pri čemu je elektronika potpuno prilagođena. Neka senzorska elektronika može rukovati s više od 10 ulaznih vlakana. Naravno, postoji i naznaka. Indikatori pokazuju radi li senzor ispravno. Također ima i druge značajke.

Sučelje za kontroler određeno je izlaznim formatom.Ovdje su dostupni i postavljanje senzora i resetiranje pojačala. Izlazi su normalno otvoreni, normalno zatvoreni, kolektor, emiter, potisni. Spajanje se vrši višežilnim kabelom. Programiranje se vrši tipkama ili jednostavno potenciometrom.

Dodatnu fleksibilnost pružaju opcije senzora kao što su: odgoda uključivanja/isključivanja, pulsni izlazi, eliminacija isprekidanih signala, — kako bi se postigla veća sloboda u detaljima i podešavanju parametara pojačala ovisno o individualnim zahtjevima proizvodnog procesa. Kašnjenja vam omogućuju da odgodite reakciju radnog tijela, prekidajući signali služe kao znak da su radni uvjeti prekršeni. Sve je personalizirano.

LED indikacija statusa izlaza ili prisutnost displeja s informacijama o signalima i stanjima izlaza su napredne opcije koje omogućuju dijagnostiku i programiranje odašiljača na terenu.

Za stabilnija mjerenja u promjenjivom okruženju prikladan je senzor s povećanom brzinom uzorkovanja i filtriranjem signala. Iako će uređaj i dalje raditi na niskoj frekvenciji za PLC-ove bit će korisno. Odgode uključivanja/isključivanja pomažu uskladiti izlazne i ulazne signale.

Korištenje pomoćnih blokova proširit će mogućnosti programiranja, na primjer, možete prilagoditi osjetljivost mjernog elementa pri radu s posebnim materijalima kao što je staklo ili programe za isključivanje / uključivanje između točaka uključivanja: praćenje položaja obratka i njegovo pozicioniranje u prostoru.

Ljepota optičkih kabela je u tome što propuštaju svjetlost umjesto struje.Moguće su konfiguracije od različitih materijala, s različitim stupnjevima osjetljivosti glave.

Difuzni optički kabel sastoji se od para faseta, od kojih jedna ide do pojačala, a druga do senzorske glave. Istodobno su dva kabela spojena na osjetljivu glavu — jedan za izvor svjetla, drugi za elektroniku.

Jednosnopni optički kabel sadrži par identičnih kabela, od kojih je svaki spojen na pojačalo i ima svoju optičku glavu. Jedan kabel služi za prijenos svjetlosti, a drugi za prijem.

Sama vlakna su obično staklena ili plastična. Plastika — tanja, jeftinija, fleksibilnija. Staklo je jače i može raditi na višim temperaturama. Plastika se može rezati na željenu duljinu, ali staklo se reže samo u fazi proizvodnje. Plašt od vlakana — od ekstrudirane plastike do otporne pletenice od nehrđajućeg čelika.

Kod odabira optičkog senzora najvažnije je odabrati pravu optičku glavu. Uostalom, upravo je s osjetljivošću glave povezana točnost detekcije dijelova, bilo malih, nepokretnih ili pokretnih. Pod kojim kutom će se prijemnik i odašiljač nalaziti u odnosu na objekt, koja je dopuštena disperzija. Je li potreban okrugli snop vlakana za proizvodnju okrugle grede ili produženi snop za proizvodnju horizontalne projekcije.

Što se tiče kružnih greda, one u difuznoj glavi mogu biti ravnomjerno razgranate sa svim izlaznim vlaknima na jednoj polovici i primajućim vlaknima na drugoj. Ovaj dizajn je uobičajen, ali može uzrokovati kašnjenje pri čitanju informacija iz dijela koji se kreće pod pravim kutom u odnosu na bifurkacijsku liniju.

Jednolika raspodjela vlakana izvora i prijamnika rezultira ujednačenijim zrakama. Ujednačene zrake omogućuju izjednačavanje učinaka slanja i primanja valova, a detekcija će se pokazati bez obzira na smjer kretanja objekta.

Vrsta optičke glave, duljina kabela i pojačalo imaju značajan utjecaj na optičku udaljenost gledanja. Teško je dati točnu procjenu, ali proizvođači navode te podatke. Senzor s jednom zrakom ima širi raspon od difuznog senzora. Duža vlakna, kraći domet. Bolje pojačalo — jači signal, veći domet.

Distribuirani I/O sve se više koristi u industrijskoj automatizaciji i moguće je spojiti više kabela od optičkih senzora na jedan razdjelnik.

Optička pojačala su često samostalni, jednokanalni uređaji za montažu na DIN tračnicu, lako se montiraju na ploču, a jedini nedostatak je usmjeravanje veza iz pojedinačnih pojačala.

Kolektor može grupirati više optičkih kanala u jedan kontrolni centar: kolektori su opremljeni zaslonima upravljanim izbornikom i svaki kanal se može zasebno programirati. Konfigurirani kanali mogu se koristiti logikom I/ILI, što uvelike pojednostavljuje upravljanje PLC-om.

Korištenje optičkih vlakana ima dobre rezultate u sustavima koji rade u uvjetima visokog električnog šuma. Optička vlakna ne hvataju električni šum, a elektroničko pojačalo zaštićeno je kućištem. Male montažne linije s automatiziranom detekcijom dijelova na transporterima u procesu montaže uređaja još su jedna vrlo obećavajuća i već prilično raširena primjena optičkih senzora.

Glave različite orijentacije, različite veličine, različite disperzije kako bi se osigurao željeni stupanj točnosti fokusiranja, bez obzira na veličinu senzora — sve to, zajedno s upravljačkom logikom, otvara ogroman potencijal mogućnosti. Na primjer, jedan senzor detektira prisutnost dijela na kojem počinje montaža, a drugi potvrđuje kraj montaže.

Također, bez obzira na primjenu, važno je odabrati senzor i glavu s parametrima prikladnim za potrebnu aplikaciju korisnika: u smislu raspršenja, udaljenosti, uzorkovanja, opcija u pogledu postavki i programiranja.

Jedina mana je što vlakna ne možete pretjerano saviti. Potrebno je malo više savijati i doći će do nepopravljive plastične deformacije vlakana, propusnost će se smanjiti ili potpuno nestati. Dopušteni radijus savijanja ovisi o vrsti vlakana te veličini i raspršenosti vlakana u snopu. Ove karakteristike treba uzeti u obzir pri odabiru senzora za vašu primjenu.