Utilizați dispozitive fotoelectrice avansate pentru a simplifica implementarea senzorilor de proximitate

Senzorii fotoelectrici (PE) sunt utilizați pe scară largă pentru detectarea proximității fără contact în sistemele de producție, industriale și comerciale datorită eficienței, robusteții și clarității principiilor lor de funcționare. Aplicațiile tipice includ detectarea sticlelor sau a dozelor pe o linie de producție de mare viteză, identificarea absenței sau a prezenței unui pachet într-o cutie de transport, verificarea unei uși deschise sau închise sau detectarea prezenței umane.

Senzorii de proximitate PE pot fi concepuți pentru diferite moduri de detectare optică, iar abordarea retro-reflexivă de bază este un aranjament tipic. În ciuda principiului simplu de funcționare, configurarea unui senzor PE poate necesita mai multe încercări de durată pentru inițializarea, reglarea fină și optimizarea configurației și a algoritmului de detectare în funcție de specificul aplicației sau pentru reajustarea acestuia pentru un alt ciclu de producție. Proiectanții de sisteme au nevoie de o soluție mai eficientizată pentru a evita configurarea asociată și implementările întârziate.

Articolul de față oferă o scurtă trecere în revistă a noțiunilor de bază ale PE. Apoi, prezintă senzorii de proximitate PE de la SICK, Inc. și arată cum pot fi aplicați folosind un proces de configurare simplificat unic.

Noțiuni de bază privind detectarea PE

Detectarea proximității PE se bazează pe o sursă de lumină cu un fascicul bine focalizat îndreptat spre obiectul care trebuie detectat. Acest fascicul de lumină este apoi utilizat în trei moduri, în funcție de cum este detectat de un receptor (Figura 1).

Figura 1: detectarea proximității PE poate utiliza un fascicul luminos transmis și un receptor fotosensibil corespunzător în trei aranjamente fizice. (Sursa imaginii: Proximity Switch)

• În detectarea prin reflexie difuză, emițătorul și receptorul sunt amplasate împreună, iar detecția are loc atunci când fasciculul de lumină de la emițător ricoșează în obiectul de interes.
• În cazul detecției retro-reflexive, emițătorul și receptorul se află, de asemenea, în aceeași carcasă, dar cu reflectorul pe partea îndepărtată a obiectului țintă.
• În cazul detecției prin fascicul traversant, fotosenzorul este situat pe cealaltă parte a obiectului, iar obiectul își indică prezența prin blocarea luminii de la emițător la receptor.

Detectarea proximității PE poate fi, de asemenea, utilizată în scopuri de siguranță, cum ar fi barierele sau perdelele optice, unde aceste dispozitive sunt montate strategic și servesc drept porți de siguranță (Figura 2). Atunci când este detectat un obstacol, bariera optică va trimite un semnal către un controler sau un circuit de siguranță cablat care va opri utilajul dacă obstacolul este neașteptat sau periculos.

Figura 2: Detectarea proximității poate fi utilizată într-o barieră sau cortină optică de siguranță. (Sursa imaginii: SICK, Inc.)

Detectarea PE este atractivă deoarece utilizează un principiu de funcționare și un aranjament fizic intuitiv. Abordările reflectorizante sunt, de asemenea, de dorit, deoarece necesită un dispozitiv cu fir pe o singură parte, simplificând logistica de instalare.

Un nou design și o nouă interfață de utilizare rezolvă multe provocări

În ciuda simplității sale conceptuale, detectarea proximității PE necesită o montare, instalare și aliniere atentă pe teren. Mediile cu zgomot vizual pot fi dificile și frustrante pentru tehnicieni, iar considerentele privind distanța și ținta afectează performanța și consecvența.

Detectarea PE este frecvent utilizată cu un controler logic programabil (PLC). Adesea, instalatorul trebuie să configureze, să testeze, să regleze și să re-testeze la PLC, care poate fi amplasat la o anumită distanță de unitatea PE. În plus, variațiile iluminatului, reflexiile nedorite și schimbătoare și alte distorsiuni din lumea reală pot afecta performanța și precizia.

Problemele care apar în timpul ciclurilor de producție sunt deosebit de supărătoare și sunt adesea agravate de urgența de a le rezolva rapid.

Pentru a depăși aceste probleme, SICK a dezvoltat familia W10 de senzori de proximitate (Figura 3).

Figura 3: Seria W10 oferă senzori de proximitate PE compleți și sofisticați într-o carcasă compactă și robustă. (Sursa imaginii: SICK, Inc.)

Unitățile se remarcă în special prin faptul că sunt primele astfel de dispozitive cu ecran tactil (Figura 4).

Figura 4: Ecranul tactil integrat unic al unităților W10 oferă o experiență de utilizare mult îmbunătățită. (Sursa imaginii: SICK, Inc.)

Această interfață de afișare oferă ușurință în utilizare, sprijină instalarea rapidă și accelerează adaptarea la fiecare aplicație. Navigarea sa ușoară reduce timpul necesar pentru punerea în funcțiune a dispozitivului și facilitează ajustările în timpul utilizării pentru diferite ținte, viteze sau probleme neașteptate. De asemenea, elimină nevoia de comutatoare fizice, butoane și reglaje pe unitate, sporind astfel fiabilitatea, integritatea incintei și securitatea.

Sursa de lumină laser de clasa 1 a seriei W10 oferă rezultate de detecție precise, cu o precizie ridicată de repetare. Fasciculul laser roșu focalizat produce un mic punct luminos pe un obiect și este combinat cu un sistem de triangulație laser de receptor rapid și precis și cu scanarea liniilor de evaluare.

Aceasta este baza pentru rezultate de detecție cu o precizie ridicată de repetare și decizii rapide. În modul de viteză, timpul de răspuns este de doar 1,8 milisecunde (ms), astfel încât comportamentul de comutare fiabil este garantat chiar și la viteze mari ale utilajului. Ledurile indicatoare cu două culori oferă feedback vizual imediat cu privire la starea detecției. În plus, unitățile oferă o detectare robustă și fiabilă a obiectelor cu proprietăți de suprafață diferite, cum ar fi luciul, culoarea sau structura.

Senzorii de proximitate PE oferă opțiuni individuale de „instrucțiuni integrate” (învățare) pentru adaptări specifice. Pe lângă modul obișnuit de învățare într-un punct, care detectează obiectele la o distanță definită, un mod de învățare în două puncte permite detectarea obiectelor de înălțimi diferite. Un mod manual extinde opțiunile de învățare și oferă și mai multă flexibilitate. Se pot activa trei moduri de operare optimizate pentru aplicații, utilizând afișajul pentru a permite suprimarea prim-planului sau a fundalului, dacă este necesar.

De pe ecranul tactil integrat, operatorul poate selecta, ajusta și salva intuitiv setările pentru viteză, modurile de funcționare standard sau de precizie, suprimarea mediului ambiant, setările individuale de învățare, parametrii preconfigurați și valorile limită. Funcția unică de blocare a ecranului de securitate a dispozitivului W10 protejează setările împotriva accesului terților.

Flexibilitatea interfeței de utilizare nu este limitată la ecranul tactil: aceleași funcții pot fi accesate prin intermediul funcției IO-Link a dispozitivului W10. Acest lucru oferă posibilitatea configurării de la distanță și a integrării eficiente a datelor înregistrate de senzori într-o rețea de automatizare existentă.

Opțiuni electrice și capsulare pentru W10

Ieșirea digitală a dispozitivelor cu senzori W10 este un aspect important de proiectare. Unitățile oferă o structură de ieșire reglabilă PNP/NPN în contratimp. Dacă ieșirea este setată pe PNP, aceasta are un semnal de ieșire pozitiv, iar ieșirea senzorului poate furniza curent pentru o placă de intrare cu absorbție de curent; dacă senzorul este setat pe NPN, semnalul de ieșire este negativ, iar ieșirea poate absorbi curent pentru conectarea la o placă de intrare cu alimentare de curent (Figura 5). Existența ambelor opțiuni asigură compatibilitatea la nivel de semnal de bază cu un PLC sau alte controlere de sistem.

Figura 5: Etajul de ieșire al unităților W10 poate oferi atât moduri de absorbție a curentului (sus), cât și moduri de alimentare a curentului (jos) pentru a garanta compatibilitatea cu PLC-ul asociat. (Sursa imaginii: www.realpars.com)

Ieșirea poate fi configurată pentru moduri de ieșire luminoase sau întunecate (activare la lumină sau activare la întuneric). În modul luminos, ieșirea senzorului va fi pornită atunci când lumina poate ajunge la receptor, și oprită atunci când lumina este blocată. În schimb, în modul întunecat, ieșirea senzorului va fi pornită atunci când lumina este blocată, și oprită atunci când lumina ajunge la receptor.

Capsularea fizică este importantă, deoarece aceste unități sunt utilizate, de obicei, în medii industriale. Unitățile W10 au un design robust cu o carcasă din oțel inoxidabil 316L și grade de protecție IP67 și IP69k. Acestea sunt oferite într-o capsulă de 18 × 57 × 42,2 milimetri (mm) și sunt specificate pentru funcționare în intervalul de temperaturi ambientale de la -10 °C la +55 °C.

Una dintre provocările senzorilor industriali este necesitatea de a sprijini diferite unități pe teren sau în fabrică. Această realitate complică inventarul și suportul intern. Cu toate acestea, datorită flexibilității seriei W10, familia necesită doar două stiluri de carcasă (Figura 6). Fiecare dintre acestea are două intervale de detecție pentru un total de numai patru modele distincte, simplificând procesul de selecție.

Figura 6: Unitățile similare din punct de vedere funcțional din familia W10 sunt disponibile în două stiluri de carcasă, fiecare cu două domenii de detecție. (Sursa imaginii: (SICK, Inc.)

Modelul 1133545 din seria W10 este disponibil într-o carcasă dreptunghiulară cu o gaură de montare standard de 2,54 cm (1 inch) și o distanță a obiectului de la 25 mm la 400 mm, în timp ce modelul similar 1133547 acceptă o distanță a obiectului de la 25 mm la 700 mm. Pentru instalațiile hibride, modelul 1133544 are un orificiu de montare M18 frontal sau lateral, filetat, de 2,54 cm (1 inch), cu o distanță a obiectului de la 25 mm la 400 mm, iar modelul corespunzător W10 1133546 are aceeași carcasă, dar cu o distanță a obiectului de la 25 mm la 700 mm.

Concluzie

Unitățile de senzori PE W10 oferă soluții versatile și robuste de reflectoare difuze pentru aplicații industriale. Caracteristicile lor avansate includ prima interfață de utilizare cu ecran tactil integrat din industrie, simplificând instalarea, configurarea și ajustarea, în timp ce algoritmii lor sofisticați oferă capacități și precizie îmbunătățite.