Цифровые датчики в промышленном оборудовании: функции, типы и лучшие практики

Промышленное оборудование и технологическое оборудование не будут работать без функционирующих датчиков. Плохой датчик остановит производство, не отправляя сигнал контроллеру или не обеспечивая движение или операцию. Еще хуже — датчик, отправляющий некорректные сигналы или сигналы в неправильное время. «Ложные срабатывания» подобного рода приводят к авариям и дорогостоящим столкновениям.

Датчики классифицируются как аналоговые или цифровые. Этот пост в блоге рассматривает использование цифровых датчиков и доступные типы. Он также предлагает некоторое руководство по выбору правильного цифрового датчика для конкретных приложений.

Как и где используются датчики

Цифровые датчики используются для передачи присутствия, отсутствия, уровня и позиции движения во что-то, что выполнит действие в ответ. Примеры включают обнаружение контейнера на конвейере, измерение уровней жидкости и распознавание того, что механизм достиг определенной позиции.

Выход от цифрового датчика обычно идет в модуль ввода-вывода ПЛК. В некоторых случаях он может подаваться в ПК через аппаратное обеспечение ввода-вывода, или в менее сложных реализациях он подключается непосредственно к реле.

Приложение может быть настолько простым, как включение света, чтобы сообщить оператору, что деталь в позиции. Более сложный пример — датчики присутствия детали в захvate робота, которые сообщают контроллеру, что деталь захвачена.

Электрические основы

Большинство промышленных датчиков используют 24 В постоянного тока. (Некоторые отрасли предпочитают 120 В переменного тока.) Это составляет два из трех проводов, идущих от корпуса датчика. Третий — сигнальный провод. Датчики описываются как PNP или NPN и как источающие или поглощающие. Независимо от того, заменяете ли вы существующие датчики, добавляете датчики в систему или начинаете с нуля, важно выбрать правильный тип.

1. Датчики PNP и NPN

PNP и NPN относятся к тому, как транзисторы внутри датчика переключают сигнал вкл и выкл. В датчике PNP сигнал идет высоким (+24 В) при включении, в то время как в датчике NPN он идет низким. Важно использовать правильный тип, потому что он должен дополнять входной модуль.

При замене датчиков обратите внимание, что европейские и североамериканские производители станков обычно предпочитают датчики PNP, в то время как азиатское оборудование часто использует NPN.

2. Источение и поглощение

Эти термины также относятся к транзисторам в датчике. В датчике PNP сигнал поднимается до +24 В, чтобы указать логическую истину, и течет в модуль DI ПЛК. Таким образом, датчик является источником, а модуль DI — стоком.

С датчиком NPN это становится стоком, а ПЛК — источником. Таким образом, 0 В от датчика является логической истиной.

3. Логика переключения

Датчики могут быть сконфигурированы как нормально открытые (NO) или нормально закрытые (NC). Например, фотосенсор на конвейере может выдавать низкий сигнал, когда деталь отсутствует, и переключаться на высокий, когда луч заблокирован, или наоборот.

Кроме того, датчики могут быть соединены последовательно или параллельно. Это дает возможность создавать функции И и ИЛИ, что уменьшает количество проводов, идущих к ПЛК, и количество программирования ПЛК, необходимое.

Типы цифровых датчиков

• Фотоэлектрические — используют фотоклетку для обнаружения луча света. Источник света может быть на некотором расстоянии, делая этот тип датчика подходящим для конвейерных приложений.
• Индуктивные — они включают катушку, излучающую колебающее электромагнитное поле. Металл, проходящий через поле, создает помеху, вызывающую выход. Индуктивные датчики предназначены для очень коротких диапазонов применений.
• Емкостные — используя тот же принцип, что и электрический конденсатор, они обнаруживают присутствие любого близкого материала. Они доступны как для проводящих, так и для непроводящих материалов.

Соображения при выборе цифрового датчика

Основные пункты:

• Позиция и расстояние цели — определяет, должен ли датчик быть контактным или бесконтактным типом
• Тип цели — металлический или неметаллический, твердый или жидкий, прозрачный или непрозрачный, отражающий или неотражающий
• Доступное пространство — многие, но не все, датчики доступны в корпусе диаметром 12 мм. Другие нуждаются в большем пространстве.
• Рабочая среда — промывка? Взрывостойкость? Высокие уровни пыли или влаги?
• Соединения — PNP или NPN? 24 В постоянного тока или 120 В переменного тока? NO или NC?
• Чувствительность, разрешение, точность и повторяемость — эти параметры определяют требуемую от датчика производительность.

Получите помощь с датчиками от JH Foster

Лучший датчик обеспечивает повторяемую, точную и надежную работу машины или другого устройства, на которое он установлен. И наоборот, плохой выбор может привести к нестабильной работе, ведущей к переменному качеству, частым остановкам и даже созданию опасных рабочих условий.

Специалисты JH Foster могут консультировать по лучшим датчикам для ваших приложений. Свяжитесь с нами для котировки.

John Henry Foster недавно приобрел Sensors Incorporated и Sensors Integration. Sensors — национальный лидер в интеграции промышленных датчиков, безопасности и машинного зрения с технической поддержкой для OEM, системных интеграторов и конечных пользователей. Хотя обе компании продолжают работать независимо друг от друга, обе имеют сильные интеллектуальные ресурсы и обмен знаниями друг с другом.

Изображения предоставлены Banner Engineering и Sensors Incorporated