Glasvezelsensoren in industriële automatiseringssystemen

Het vaststellen van de aanwezigheid van een deel van de lopende band op een geautomatiseerde lijn, het verkrijgen van informatie over de werking van een verlichtingsinrichting, het aansturen van een compacte maar efficiënte machine.. Overal is een minimum aan fouten vereist in de besturing van het proces, en als er een storing optreedt, is het belangrijk om de oorzaak van de storing te kennen, zodat fouten in de toekomst niet worden herhaald, omdat moderne technologische processen geen slechte kwaliteit tolereren. Hier komen sensoren te hulp.

Er zijn veel soorten sensoren: magnetisch, inductief, foto-elektrisch, capacitief - elk heeft zijn eigen voor- en nadelen. Fotovoltaïsche is een van de meest veelzijdige. Hier zijn laser en infrarood, enkele straal en reflecterend. Maar we zullen kijken naar optische sensoren, omdat ze de breedste configuratie-opties hebben en zelfs ideaal zijn voor de moeilijkst bereikbare plaatsen.

De optische optische sensor is verdeeld in een paar apparaten: een optische fotovoltaïsche versterker en een optische kabel met een optische kop. De kabel laat het licht van de versterker door.

Het principe is eenvoudig.Zender en ontvanger werken samen: de ontvanger detecteert de lichtgolf die door de zender wordt uitgezonden. Technologisch wordt dit proces op verschillende manieren uitgevoerd: de hoek van een lichtgolf volgen, de hoeveelheid licht meten of de terugkeertijd van een lichtgolf meten om de afstand tot een object te meten.

De optische bron en ontvanger kunnen eenvoudig in de kop worden geplaatst (diffuse of reflecterende eenheden), of ze kunnen afzonderlijk worden gemaakt - twee koppen (enkele bundels). De glasvezelsensorkop bevat de elektronica binnenin, terwijl de ontvanger via een optische vezel met de elektronica is verbonden. De ontvangen en verzonden golven reizen door de vezel op een manier die vergelijkbaar is met snelle gegevensoverdracht in optische netwerken.

Het voordeel van deze scheiding is dat de ontvanger op het gemeten object wordt geïnstalleerd. Glasvezelkabel wordt geleid en aangesloten op de versterker, die is ondergebracht in een speciale schakelkast die de versterker beschermt tegen de vaak barre buitenomgeving van de fabriek. De keuze aan opties is gevarieerd. Versterkers zijn eenvoudig en complex, in het bijzonder multifunctioneel, met de mogelijkheid om logische en schakelhandelingen uit te voeren.

De basisset glasvezel-sense-versterkers heeft een minimum aan elektronische componenten en functionaliteit, en de meest geavanceerde zijn plug-and-play, waarbij de elektronica volledig op maat wordt gemaakt. Sommige sensorelektronica kan meer dan 10 invoervezels aan. Natuurlijk is er ook een indicatie. De indicatoren geven aan of de sensor goed werkt. Het heeft ook andere kenmerken.

De interface voor de controller wordt bepaald door het uitvoerformaat.Hier vindt u zowel de sensorinstelling als de versterkerreset. Uitgangen zijn normaal open, normaal gesloten, collector, emitter, push. Verbindingen worden gemaakt met een meeraderige kabel. Programmeren gebeurt met behulp van knoppen of gewoon een potentiometer.

Extra flexibiliteit wordt geboden door sensoropties zoals: aan/uit-vertraging, pulsuitgangen, eliminatie van intermitterende signalen, — om meer vrijheid te bereiken bij het detailleren en aanpassen van de versterkerparameters, afhankelijk van de individuele vereisten van het productieproces. Vertragingen stellen u in staat de reactie van het werkende lichaam uit te stellen, onderbrekende signalen dienen als een teken dat de werkomstandigheden worden geschonden. Alles is gepersonaliseerd.

LED-indicatie van de uitgangsstatus of de aanwezigheid van een display met informatie over signalen en uitgangsstatussen zijn geavanceerde opties die diagnose en programmering van de zender in het veld mogelijk maken.

Voor stabielere metingen in een veranderende omgeving is een sensor met een verhoogde sampling rate en signaalfiltering geschikt. Hoewel het apparaat nog steeds op een lage frequentie zal werken voor PLC's het zal nuttig zijn. Aan/uit-vertragingen helpen de uitvoer- en invoersignalen op elkaar af te stemmen.

Door het gebruik van hulpblokken worden de programmeermogelijkheden uitgebreid, zo kunt u bijvoorbeeld de gevoeligheid van het meetelement aanpassen bij het werken met speciale materialen zoals glas of programma's voor het in- en uitschakelen tussen schakelpunten: het volgen van de positie van het werkstuk en zijn positionering in de ruimte.

Het mooie van glasvezelkabels is dat ze licht doorlaten in plaats van stroom.Configuraties van verschillende materialen zijn mogelijk, met verschillende gradaties van kopgevoeligheid.

Een diffuse glasvezelkabel bestaat uit een paar facetten, waarvan er één naar de versterker gaat en de andere naar de sensorkop. Tegelijkertijd zijn er twee kabels aangesloten op de gevoelige kop - een voor de lichtbron, de andere voor de elektronica.

Een single-beam glasvezelkabel bevat een paar identieke kabels, elk aangesloten op een versterker en met een eigen optische kop. De ene kabel wordt gebruikt om licht door te laten en de andere om te ontvangen.

De vezels zelf zijn meestal van glas of plastic. Kunststof — dunner, goedkoper, flexibeler. Het glas is sterker en kan bij hogere temperaturen werken. Kunststof kan op lengte worden gesneden, maar glas wordt pas in de productiefase gesneden. Vezelmantel - van geëxtrudeerd plastic tot heavy-duty roestvrijstalen vlechtwerk.

Het belangrijkste bij het kiezen van een optische sensor is het kiezen van de juiste optische kop. Het is immers precies met de gevoeligheid van het hoofd dat de nauwkeurigheid van het detecteren van onderdelen, of ze nu klein, stilstaand of bewegend zijn, verband houdt. Onder welke hoek staan ​​de ontvanger en zender ten opzichte van het object, wat is de toegestane spreiding. Of er nu een ronde bundel vezels nodig is om een ​​ronde bundel te produceren of een verlengde bundel om een ​​horizontale projectie te produceren.

Wat betreft de cirkelvormige bundels, in de diffuse kop kunnen ze uniform vertakt zijn met alle uitgangsvezels aan de ene helft en de ontvangstvezels aan de andere. Dit ontwerp is gebruikelijk, maar kan een vertraging veroorzaken bij het lezen van informatie van een onderdeel dat haaks op de bifurcatielijn beweegt.

De uniforme verdeling van bron- en ontvangervezels resulteert in meer uniforme bundels. Uniforme bundels stellen u in staat om de effecten van het verzenden en ontvangen van golven gelijk te maken, en de detectie zal blijken ongeacht de bewegingsrichting van het object.

Het type optische kop, kabellengte en versterker hebben een significant effect op de optische kijkafstand. Het is moeilijk om een ​​exacte schatting te geven, maar fabrikanten geven deze gegevens aan. Een single beam sensor heeft een groter bereik dan een diffuse sensor. Langere vezels, korter bereik. Betere versterker — sterker signaal, groter bereik.

Gedistribueerde I/O wordt steeds vaker gebruikt in de industriële automatisering en het is mogelijk om meerdere kabels van optische sensoren aan te sluiten op één spruitstuk.

Optische versterkers zijn vaak stand-alone apparaten voor montage op een DIN-rail met één kanaal, die gemakkelijk op een paneel kunnen worden gemonteerd, en het enige nadeel is het routeren van verbindingen van individuele versterkers.

De collector kan meerdere optische kanalen in één controlecentrum groeperen: de collectoren zijn uitgerust met menugestuurde displays en elk kanaal is individueel programmeerbaar. De geconfigureerde kanalen kunnen worden gebruikt door de EN/OF-logica, wat de besturing van de PLC enorm vereenvoudigt.

Het gebruik van optische vezels presteert goed in systemen die werken onder omstandigheden van hoge elektrische ruis. Optische vezels vangen geen elektrische ruis op en de elektronische versterker wordt beschermd door een kast. Kleine assemblagelijnen met geautomatiseerde detectie van onderdelen op transportbanden in het assemblageproces van apparaten is een andere veelbelovende en reeds vrij wijdverbreide toepassing van optische sensoren.

Koppen met verschillende oriëntatie, verschillende maten, verschillende spreiding om de gewenste mate van scherpstelnauwkeurigheid te bieden, ongeacht de grootte van de sensor - dit alles, samen met de besturingslogica, opent een enorm potentieel aan mogelijkheden. Eén sensor detecteert bijvoorbeeld de aanwezigheid van een onderdeel waar de montage begint, en de tweede bevestigt het einde van de montage.

Ongeacht de toepassing is het ook belangrijk om de sensor en kop te selecteren met de parameters die geschikt zijn voor de gewenste toepassing van de gebruiker: in termen van verstrooiing, afstand, bemonstering, optie in termen van instellingen en programmering.

Het enige nadeel is dat je de vezels niet te veel kunt buigen. Het is nodig om iets meer te buigen en er zal onherstelbare plastische vervorming van de vezels optreden, de doorvoer zal afnemen of volledig verdwijnen. De toegestane buigradius is afhankelijk van het type vezel en de grootte en spreiding van de vezels in de bundel. Met deze kenmerken moet rekening worden gehouden bij het selecteren van een sensor voor uw toepassing.