Сензори с оптични влакна в системите за промишлена автоматизация

Определяне наличието на част на конвейера на автоматизирана линия, получаване на информация за работата на осветително устройство, управление на компактна, но ефективна машина .. Навсякъде се изискват минимум грешки при контрола на процеса и ако възникне повреда, той Важно е да се знае причината за неизправността, така че грешките да не се повтарят в бъдеще, тъй като съвременните технологични процеси не търпят лошо качество. Тук сензорите идват на помощ.

Има много видове сензори: магнитни, индуктивни, фотоелектрически, капацитивни — всеки от тях има свои собствени предимства и недостатъци. Фотоволтаичната е една от най -универсалните. Тук са лазерни и инфрачервени, еднолъчеви и отразяващи. Но ще разгледаме оптични сензори, тъй като те имат най-широките възможности за конфигуриране и са идеални дори за най-трудно достъпните места.

Оптичният оптичен сензор е разделен на двойка устройства: оптичен фотоволтаичен усилвател и оптичен кабел с оптична глава. Кабелът пропуска светлина от усилвателя.

Принципът е прост. Излъчвателят и приемникът работят заедно: приемникът открива светлинната вълна, излъчвана от излъчвателя. Технологично този процес се осъществява по различни начини: проследяване на ъгъла на светлинна вълна, измерване на количеството светлина или измерване на времето на връщане на светлинна вълна с цел измерване на разстоянието до обект.

Оптичният източник и приемник могат да бъдат разположени просто в главата (дифузни или отразяващи единици), или могат да бъдат направени отделно — две глави (единични лъчи). Главата на сензора за оптични влакна съдържа електрониката вътре, докато приемникът е свързан към електрониката точно чрез оптично влакно. Приетите и излъчваните вълни преминават през влакното по подобен начин на високоскоростното предаване на данни в оптични мрежи.

Предимството на това разделяне е, че приемникът е инсталиран върху измерения обект. Оптичният оптичен кабел е насочен и свързан към усилвателя, който се помещава в специален шкаф за управление, който предпазва усилвателя от често суровата външна среда на производствения завод. Изборът на опции е разнообразен. Усилвателите са прости и сложни, по -специално многофункционални, с възможност за извършване на логически и превключващи операции.

Основният комплект оптични сензорни усилватели с оптични влакна имат минимум електронни компоненти и функционалност, а най-сложните от тях са plug-and-play, като електрониката е напълно персонализирана. Някои сензорни електроники са в състояние да обработват повече от 10 входни влакна. Разбира се, има и индикация. Индикаторите показват дали сензорът работи правилно. Освен това има и други функции.

Интерфейсът за контролера се определя от изходния формат. Тук са предвидени както настройка на сензора, така и нулиране на усилвателя. Изходите са нормално отворени, нормално затворени, колектор, емитер, натискане. Връзките се осъществяват с многожилен кабел. Програмирането се извършва с помощта на бутони или просто потенциометър.

Допълнителна гъвкавост се осигурява от такива сензорни опции като: закъснение за включване / изключване, импулсни изходи, елиминиране на прекъсващи сигнали, — за постигане на по -голяма свобода при детайлизиране и регулиране на параметрите на усилвателя в зависимост от индивидуалните изисквания на производствения процес. Забавянията ви позволяват да забавите реакцията на работното тяло, прекъсващите сигнали служат като знак, че условията на работа са нарушени. Всичко е персонализирано.

LED индикацията за изходното състояние или наличието на дисплей с информация за сигналите и изходните състояния са разширени опции, които позволяват диагностика и програмиране на предавателя на полето.

За по -стабилни измервания в променяща се среда е подходящ сензор с повишена честота на дискретизация и филтриране на сигнала. Въпреки че устройството все още ще работи на ниска честота, все пак за PLC ще бъде полезно. Закъсненията за включване / изключване помагат за съвпадение на изходните и входните сигнали.

Използването на спомагателни блокове ще разшири възможностите за програмиране, например можете да регулирате чувствителността на измервателния елемент при работа със специални материали като стъкло или програми за изключване / включване между точките на превключване: проследяване на позицията на детайла и неговия позициониране в пространството.

Красотата на оптичните кабели е, че те предават светлина вместо ток. Възможни са конфигурации от различни материали, с различна степен на чувствителност на главата.

Дифузният оптичен кабел се състои от чифт фасети, едната от които отива към усилвателя, а другата към чувствителната глава. В същото време към чувствителната глава са свързани два кабела — единият за източника на светлина, другият за електрониката.

Оптичен оптичен кабел с един лъч съдържа чифт идентични кабели, всеки от които е свързан с усилвател и има своя собствена оптична глава. Един кабел се използва за предаване на светлина, а другият за приемане.

Самите влакна обикновено са стъклени или пластмасови. Пластмаса — по -тънка, по -евтина, по -гъвкава. Стъклото е по -силно и може да работи при по -високи температури. Пластмасата може да се реже до необходимата дължина, но стъклото се реже само на етапа на производство. Влакнеста обвивка — от екструдирана пластмаса до плитка от неръждаема стомана, за тежки условия.

Най -важното при избора на оптичен сензор е да изберете правилната оптична глава. В края на краищата, точно с чувствителността на главата е свързана точността на откриване на части, малки, неподвижни или движещи се. Под какъв ъгъл ще бъдат разположени приемникът и излъчвателят спрямо обекта, каква е допустимата дисперсия. Дали е необходим кръгъл сноп от влакна, за да се получи кръгла греда, или разширен сноп, за да се получи хоризонтална проекция.

Що се отнася до кръглите греди, в дифузната глава те могат да бъдат равномерно разклонени с всички изходни влакна от едната половина и с приемните влакна от другата. Този дизайн е често срещан, но може да причини забавяне при четене на информация от част, движеща се под прав ъгъл към бифуркационната линия.

Равномерното разпределение на източните и приемните влакна води до по -равномерни лъчи. Еднородните лъчи ви позволяват да изравните ефектите от изпращането и приемането на вълни, а откриването ще се окаже независимо от посоката на движение на обекта.

Типът на оптичната глава, дължината на кабела и усилвателят оказват значително влияние върху оптичното разстояние за наблюдение. Трудно е да се даде точна оценка, но производителите посочват тези данни. Сензорът с един лъч има по-широк обхват от дифузния. По -дълги влакна, по -къс обхват. По -добър усилвател — по -силен сигнал, по -голям обхват.

Разпределеният I / O се използва все повече в индустриалната автоматизация и е възможно да се свържат множество кабели от оптични сензори към един колектор.

Оптичните усилватели често са самостоятелни, едноканални устройства с монтаж на DIN шина, лесно се монтират в панел, а единственият недостатък е в маршрутизирането на връзки от отделни усилватели.

Колекторът може да групира множество оптични канали в един контролен център: колекторите са оборудвани с управлявани от меню дисплеи и всеки канал е индивидуално програмируем. Конфигурираните канали могат да се използват чрез логиката И / ИЛИ, което значително опростява управлението на PLC.

Използването на оптични влакна се показва добре в системи, работещи в условия на силен електрически шум. Оптичните влакна не улавят електрически шум и електронният усилвател е защитен от шкаф. Малките монтажни линии с автоматизирано откриване на части по конвейерите в процеса на сглобяване на устройства е друго много обещаващо и вече доста широко приложение на оптични сензори.

Глави с различна ориентация, различни размери, различна дисперсия, за да осигурят желаната степен на точност на фокусиране, независимо от размера на сензора — всичко това, заедно с логиката на управление, отваря огромен потенциал от възможности. Например, един сензор открива наличието на част на мястото, където започва сглобяването, а вторият потвърждава края на монтажа.

Освен това, независимо от приложението, е важно да изберете сензора и главата с параметрите, подходящи за необходимото приложение на потребителя: по отношение на разсейване, разстояние, вземане на проби, опция по отношение на настройките и програмирането.

Единственият недостатък е, че не можете да огъвате влакната прекомерно. Необходимо е да се огъне малко повече и ще възникне непоправима пластична деформация на влакната, пропускателната способност ще намалее или изчезне напълно. Допустимият радиус на огъване зависи от вида на влакното и размера и дисперсията на влакната в снопа. Тези характеристики трябва да се имат предвид при избора на сензор за вашето приложение.