Fiberoptiske sensorer i industrielle automationssystemer

Bestemmelse af tilstedeværelsen af ​​en del af transportøren på en automatiseret linje, indhentning af information om driften af ​​en belysningsenhed, styring af en kompakt, men effektiv maskine .. Overalt kræves et minimum af fejl i styringen af ​​processen, og hvis en fejl opstår, er det vigtigt at kende årsagen til fejlen, så fejl ikke gentages i fremtiden, fordi moderne teknologiske processer ikke tolererer dårlig kvalitet. Det er her, sensorer kommer til undsætning.

Der er mange typer sensorer: magnetiske, induktive, fotoelektriske, kapacitive - hver af dem har sine egne fordele og ulemper. Solcelleanlæg er en af ​​de mest alsidige. Her er laser og infrarød, enkeltstråle og reflekterende. Men vi vil se på optiske sensorer, da de har de bredeste konfigurationsmuligheder og er ideelle selv til de mest vanskeligt tilgængelige steder.

Den optiske optiske sensor er opdelt i et par enheder: en optisk fotovoltaisk forstærker og et optisk kabel med et optisk hoved. Kablet sender lys fra forstærkeren.

Princippet er enkelt.Sender og modtager arbejder sammen: Modtageren registrerer lysbølgen, der udsendes af senderen. Teknologisk udføres denne proces på forskellige måder: sporing af en lysbølges vinkel, måling af mængden af ​​lys eller måling af returtiden for en lysbølge for at måle afstanden til et objekt.

Den optiske kilde og modtager kan være placeret i hovedet (diffuse eller reflekterende enheder), eller de kan laves separat - to hoveder (enkeltstråler). Det fiberoptiske sensorhoved indeholder elektronikken indeni, mens modtageren er forbundet til elektronikken lige gennem en optisk fiber. De modtagne og transmitterede bølger bevæger sig gennem fiberen på en måde svarende til højhastighedsdatatransmission i optiske netværk.

Fordelen ved denne adskillelse er, at modtageren er installeret på det målte objekt. Fiberoptisk kabel føres og tilsluttes forstærkeren, som er anbragt i et særligt styreskab, der beskytter forstærkeren mod det ofte barske udendørs miljø på produktionsanlægget. Valget af muligheder er varieret. Forstærkere er enkle og komplekse, især multifunktionelle, med evnen til at udføre logik og switching operationer.

Det grundlæggende sæt af fiberoptiske sense-forstærkere har et minimum af elektroniske komponenter og funktionalitet, og de mest sofistikerede er plug-and-play, hvor elektronikken er helt tilpasset. Nogle sensorelektronik er i stand til at håndtere mere end 10 inputfibre. Der er selvfølgelig også en indikation. Indikatorerne viser, om sensoren fungerer korrekt. Det har også andre funktioner.

Interfacet til controlleren bestemmes af outputformatet.Både sensoropsætning og forstærkernulstilling findes her. Udgange er normalt åbne, normalt lukkede, kollektor, emitter, push. Tilslutninger foretages med et flerlederkabel. Programmering sker ved hjælp af knapper eller blot et potentiometer.

Yderligere fleksibilitet er tilvejebragt af sådanne sensormuligheder som: tænd/sluk-forsinkelse, pulsudgange, eliminering af intermitterende signaler — for at opnå større frihed til at detaljere og justere forstærkerparametrene afhængigt af de individuelle krav til produktionsprocessen. Forsinkelser giver dig mulighed for at forsinke reaktionen fra arbejdskroppen, afbrydelsessignaler tjener som et tegn på, at arbejdsforholdene er overtrådt. Alt er personligt.

LED-indikation af udgangsstatus eller tilstedeværelsen af ​​et display med information om signaler og udgangstilstande er avancerede muligheder, der tillader diagnostik og programmering af senderen i marken.

Til mere stabile målinger i et foranderligt miljø er en sensor med øget samplingshastighed og signalfiltrering velegnet. Selvom enheden stadig vil fungere ved en lav frekvens, dog til PLC'er det vil være nyttigt. Tænd/sluk-forsinkelser hjælper med at matche output- og inputsignalerne.

Brugen af ​​hjælpeblokke vil udvide mulighederne for programmering, for eksempel kan du justere følsomheden af ​​måleelementet, når du arbejder med specielle materialer som glas eller programmer til at slukke/tænde mellem skiftepunkter: sporing af emnets position og dens placering i rummet.

Skønheden ved fiberoptiske kabler er, at de transmitterer lys i stedet for strøm.Konfigurationer af forskellige materialer er mulige med forskellige grader af hovedfølsomhed.

Et diffust fiberoptisk kabel består af et par facetter, hvoraf den ene går til forstærkeren og den anden til følehovedet. Samtidig er to kabler forbundet til det følsomme hoved — det ene til lyskilden, det andet til elektronikken.

Et enkeltstråle fiberoptisk kabel indeholder et par identiske kabler, der hver er forbundet til en forstærker og har sit eget optiske hoved. Det ene kabel bruges til at transmittere lys og det andet til at modtage.

Selve fibrene er normalt glas eller plastik. Plast — tyndere, billigere, mere fleksibel. Glasset er stærkere og kan arbejde ved højere temperaturer. Plast kan skæres i længden, men glas skæres kun i fremstillingsfasen. Fiberkappe - fra ekstruderet plastik til kraftig fletning af rustfrit stål.

Det vigtigste, når du skal vælge en optisk sensor, er at vælge det rigtige optiske hoved. Det er jo netop med hovedets følsomhed, at nøjagtigheden af ​​at detektere dele, hvad enten de er små, stationære eller bevægelige, er relateret. I hvilken vinkel vil modtageren og senderen være placeret i forhold til objektet, hvad er den tilladte spredning. Om der kræves et rundt bundt af fibre for at producere en rund bjælke eller et forlænget bundt for at producere et vandret fremspring.

Hvad angår de cirkulære bjælker, kan de i det diffuse hoved være ensartet forgrenede med alle udgangsfibrene på den ene halvdel og modtagefibrene på den anden. Dette design er almindeligt, men kan forårsage en forsinkelse ved læsning af information fra en del, der bevæger sig vinkelret på bifurkationslinjen.

Den ensartede fordeling af kilde- og modtagerfibre resulterer i mere ensartede stråler. Ensartede stråler giver dig mulighed for at udligne virkningerne af at sende og modtage bølger, og detekteringen vil vise sig uanset objektets bevægelsesretning.

Typen af ​​optisk hoved, kabellængde og forstærker har en betydelig effekt på den optiske synsafstand. Det er svært at give et nøjagtigt skøn, men producenterne angiver disse data. En enkeltstrålesensor har et bredere område end en diffus sensor. Længere fibre, kortere rækkevidde. Bedre forstærker — stærkere signal, større rækkevidde.

Distribueret I/O bruges i stigende grad i industriel automation, og det er muligt at forbinde flere kabler fra optiske sensorer til en enkelt manifold.

Optiske forstærkere er ofte enkeltstående, enkelt-kanals DIN-skinnemonterede enheder, der er lette at montere på panelet, og den eneste ulempe er at dirigere forbindelser fra individuelle forstærkere.

Samleren kan gruppere flere optiske kanaler i ét kontrolcenter: Samlerne er udstyret med menudrevne displays, og hver kanal kan programmeres individuelt. De konfigurerede kanaler kan bruges af OG/ELLER-logikken, hvilket i høj grad forenkler styringen af ​​PLC'en.

Brugen af ​​optiske fibre fungerer godt i systemer, der opererer under forhold med høj elektrisk støj. Optiske fibre opfanger ikke elektrisk støj, og den elektroniske forstærker er beskyttet af et kabinet. Små samlebånd med automatiseret detektering af dele på transportører i enhedssamlingsprocessen er en anden meget lovende og allerede ret udbredt anvendelse af optiske sensorer.

Hoveder med forskellig orientering, forskellige størrelser, forskellig spredning for at give den ønskede grad af fokuseringsnøjagtighed, uanset størrelsen på sensoren — alt dette åbner sammen med kontrollogikken op for et enormt potentiale af muligheder. For eksempel registrerer en sensor tilstedeværelsen af ​​en del, hvor samlingen begynder, og den anden bekræfter afslutningen af ​​samlingen.

Ligeledes, uanset applikationen, er det vigtigt at vælge sensor og hoved med de parametre, der passer til brugerens krævede applikation: med hensyn til spredning, afstand, sampling, mulighed med hensyn til indstillinger og programmering.

Den eneste ulempe er, at du ikke kan bøje fibrene for meget. Det er nødvendigt at bøje lidt mere, og der vil forekomme uoprettelig plastisk deformation af fibrene, gennemløbet vil falde eller forsvinde helt. Den tilladte bøjningsradius afhænger af fibertypen og størrelsen og spredningen af ​​fibrene i bundtet. Disse egenskaber bør overvejes, når du vælger en sensor til din applikation.