Senzori cu fibră optică în sistemele de automatizare industriale

Determinarea prezenței unei părți a transportorului pe o linie automatizată, obținerea de informații despre funcționarea unui dispozitiv de iluminat, gestionarea unei mașini compacte, dar eficiente.. Peste tot este necesar un minim de erori în controlul procesului, iar în cazul unei defecțiuni apare, este important să se cunoască cauza defecțiunii, pentru ca greșelile să nu se repete în viitor, deoarece procesele tehnologice moderne nu tolerează calitatea proastă. Aici senzorii vin în ajutor.

Există multe tipuri de senzori: magnetici, inductivi, fotoelectrici, capacitivi - fiecare dintre ei are propriile sale avantaje și dezavantaje. Fotovoltaica este una dintre cele mai versatile. Aici sunt laser și infraroșu, un singur fascicul și reflectorizante. Dar ne vom uita la senzorii optici, deoarece au cele mai largi opțiuni de configurare și sunt ideali chiar și pentru locurile cele mai greu accesibile.

Senzorul optic optic este împărțit într-o pereche de dispozitive: un amplificator optic fotovoltaic și un cablu optic cu cap optic. Cablul trece lumina de la amplificator.

Principiul este simplu.Emițătorul și receptorul lucrează împreună: receptorul detectează unda luminoasă emisă de emițător. Din punct de vedere tehnologic, acest proces se desfășoară în diferite moduri: urmărirea unghiului unei unde luminoase, măsurarea cantității de lumină sau măsurarea timpului de întoarcere a unei unde luminoase pentru a măsura distanța până la un obiect.

Sursa optică și receptorul pot fi amplasate pur și simplu în cap (unități difuze sau reflectorizante) sau pot fi realizate separat - două capete (fasciuri simple). Capul senzorului din fibră optică conține electronica în interior, în timp ce receptorul este conectat la electronică direct printr-o fibră optică. Undele primite și transmise călătoresc prin fibră într-un mod similar cu transmisia de date de mare viteză în rețelele optice.

Avantajul acestei separări este că receptorul este instalat pe obiectul măsurat. Cablul de fibră optică este direcționat și conectat la amplificator, care este găzduit într-un dulap de control special care protejează amplificatorul de mediul exterior adesea dur al fabricii de producție. Alegerea opțiunilor este variată. Amplificatoarele sunt simple și complexe, în special multifuncționale, având capacitatea de a efectua operații logice și de comutare.

Setul de bază de amplificatoare de simț cu fibră optică are un minim de componente electronice și funcționalitate, iar cele mai sofisticate sunt plug-and-play, electronica fiind complet personalizată. Unele componente electronice ale senzorilor sunt capabile să manipuleze mai mult de 10 fibre de intrare. Desigur, există și o indicație. Indicatorii arată dacă senzorul funcționează corect. Are și alte caracteristici.

Interfața pentru controler este determinată de formatul de ieșire.Atât configurarea senzorului, cât și resetarea amplificatorului sunt furnizate aici. Ieșirile sunt în mod normal deschise, normal închise, colector, emițător, push. Conexiunile se realizează cu un cablu multifilare. Programarea se face folosind butoane sau pur și simplu un potențiometru.

O flexibilitate suplimentară este oferită de astfel de opțiuni ale senzorului, cum ar fi: întârziere de pornire/oprire, ieșiri în impuls, eliminarea semnalelor intermitente, — pentru a obține o mai mare libertate în detalierea și ajustarea parametrilor amplificatorului în funcție de cerințele individuale ale procesului de producție. Întârzierile vă permit să întârziați reacția corpului de lucru, semnalele de întrerupere servesc ca semn că condițiile de lucru sunt încălcate. Totul este personalizat.

Indicarea cu LED-uri a stării ieșirii sau prezența unui afișaj cu informații despre semnale și stări de ieșire sunt opțiuni avansate care permit diagnosticarea și programarea transmițătorului în teren.

Pentru măsurători mai stabile într-un mediu în schimbare, este potrivit un senzor cu o rată de eșantionare crescută și filtrare a semnalului. Deși dispozitivul va funcționa în continuare la o frecvență joasă, totuși pentru PLC-uri va fi de folos. Întârzierile de pornire/oprire ajută la potrivirea semnalelor de ieșire și de intrare.

Utilizarea blocurilor auxiliare va extinde posibilitățile de programare, de exemplu, puteți regla sensibilitatea elementului de măsurare atunci când lucrați cu materiale speciale, cum ar fi sticla sau programe pentru oprirea / pornirea între punctele de comutare: urmărirea poziției piesei de prelucrat și poziționarea acestuia în spațiu.

Frumusețea cablurilor de fibră optică este că transmit lumină în loc de curent.Sunt posibile configurații din diferite materiale, cu diferite grade de sensibilitate a capului.

Un cablu de fibră optică difuză este format dintr-o pereche de fațete, dintre care una merge la amplificator și cealaltă la capul de detectare. În același timp, două cabluri sunt conectate la capul sensibil - unul pentru sursa de lumină, celălalt pentru electronică.

Un cablu de fibră optică cu un singur fascicul conține o pereche de cabluri identice, fiecare conectat la un amplificator și având propriul cap optic. Un cablu este folosit pentru a transmite lumina, iar celălalt pentru a primi.

Fibrele în sine sunt de obicei din sticlă sau plastic. Plastic - mai subțire, mai ieftin, mai flexibil. Sticla este mai rezistentă și poate funcționa la temperaturi mai ridicate. Plasticul poate fi tăiat la lungime, dar sticla este tăiată doar în etapa de fabricație. Înveliș din fibră — de la plastic extrudat până la împletitură rezistentă din oțel inoxidabil.

Cel mai important lucru atunci când alegeți un senzor optic este să alegeți capul optic potrivit. La urma urmei, tocmai cu sensibilitatea capului este legată acuratețea detectării pieselor, fie ele mici, staționare sau în mișcare. În ce unghi vor fi amplasate receptorul și emițătorul față de obiect, care este dispersia admisă. Indiferent dacă este necesar un mănunchi rotund de fibre pentru a produce un fascicul rotund sau un fascicul extins pentru a produce o proiecție orizontală.

În ceea ce privește grinzile circulare, în capul difuz ele pot fi ramificate uniform cu toate fibrele de ieșire pe o jumătate și fibrele receptoare pe cealaltă. Acest design este obișnuit, dar poate provoca o întârziere la citirea informațiilor dintr-o piesă care se deplasează în unghi drept față de linia de bifurcație.

Distribuția uniformă a fibrelor sursă și receptor are ca rezultat faze mai uniforme. Fasciculele uniforme vă permit să egalizați efectele trimiterii și recepționării undelor, iar detectarea se va dovedi indiferent de direcția de mișcare a obiectului.

Tipul de cap optic, lungimea cablului și amplificatorul au un efect semnificativ asupra distanței optice de vizualizare. Este dificil de dat o estimare exactă, dar producătorii indică aceste date. Un senzor cu un singur fascicul are o rază mai largă decât un senzor difuz. Fibre mai lungi, rază mai scurtă. Amplificator mai bun - semnal mai puternic, rază mai mare.

I/O distribuite este din ce în ce mai utilizat în automatizarea industrială și este posibilă conectarea mai multor cabluri de la senzori optici la un singur colector.

Amplificatoarele optice sunt adesea dispozitive de sine stătătoare, cu un singur canal, montate pe șină DIN, ușor de montat pe panou, iar singurul dezavantaj este rutarea conexiunilor de la amplificatoare individuale.

Colectorul poate grupa mai multe canale optice într-un singur centru de control: colectorii sunt echipați cu afișaje conduse de meniu și fiecare canal este programabil individual. Canalele configurate pot fi utilizate de logica AND/OR, ceea ce simplifică foarte mult controlul PLC-ului.

Utilizarea fibrelor optice are rezultate bune în sistemele care funcționează în condiții de zgomot electric ridicat. Fibrele optice nu captează zgomotul electric, iar amplificatorul electronic este protejat de un dulap. Liniile de asamblare mici cu detectarea automată a pieselor pe benzi transportoare în procesul de asamblare a dispozitivului este o altă aplicație foarte promițătoare și deja destul de răspândită a senzorilor optici.

Capete cu orientare diferită, dimensiuni diferite, dispersie diferită pentru a oferi gradul dorit de precizie de focalizare, indiferent de dimensiunea senzorului - toate acestea, împreună cu logica de control, deschid un potențial imens de posibilități. De exemplu, un senzor detectează prezența unei piese în care începe asamblarea, iar al doilea confirmă sfârșitul asamblarii.

De asemenea, indiferent de aplicație, este important să selectați senzorul și capul cu parametrii potriviți aplicației solicitate de utilizator: în ceea ce privește împrăștierea, distanța, eșantionarea, opțiunea în ceea ce privește setările și programarea.

Singurul dezavantaj este că nu poți îndoi excesiv fibrele. Este necesar să se îndoiască puțin mai mult și se va produce o deformare plastică ireparabilă a fibrelor, debitul va scădea sau va dispărea complet. Raza de îndoire admisă depinde de tipul de fibre și de dimensiunea și dispersia fibrelor din mănunchi. Aceste caracteristici trebuie luate în considerare atunci când selectați un senzor pentru aplicația dvs.