Выбор датчиков, исполнительных устройств

Для управления ходом технологического процесса необходимо на соответствующем оборудовании расставить датчики. Количество и тип датчиков определяется исходя из следующих условий:

- количество датчиков должно быть достаточным, но не избыточным. При увеличении количества датчиков увеличивается стоимость системы вследствие необходимости установки дополнительных средств сопряжения (стабилизаторы, ограничители, оптроны, мультиплексоры и т. д.);

- тип датчика зависит от того, на какие действия он должен срабатывать (перемещение, вращение, угол поворота, наличие объекта в рабочей зоне, изменение различных физических параметров окружающей среды, таких как температура, освещённость, давление и проч.).

На конвейер-загрузки устанавливается два датчика – на наличие заготовки в начале конвейера и в конце (в позиции подъема тормозного барабана), соответственно датчики Х1, Х2.

На конвейер-разгрузки устанавливаются такие же датчики Х22, Х23.

На устройстве набора грузов устанавливаются следующие датчики:

Х3 – датчик, сигнализирующий о наличии маленьких балансировочных грузов в таре.

Х4 – датчик, сигнализирующий о наличии больших балансировочных грузов в таре.

Х5 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра толкателя маленьких грузов в крайнем левом положении;

Х6 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра толкателя маленьких грузов в крайнем правом положении;

Х7 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра толкателя больших грузов в крайнем правом положении;

Х8 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра толкателя больших грузов в крайнем левом положении;

Х9 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра контейнера в крайнем левом положении;

Х10 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра контейнера в среднем положении;

Х11– датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра контейнера в крайнем правом положении;

Х12 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра каретки во втянутом положении;

Х13 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра каретки в вытянутом положении;

На манипулятор устанавливаются следующие датчики:

Х14 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра манипулятора во втянутом положении;

Х15 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра манипулятора в вытянутом положении;

На устройство, фиксирующее балансировочные грузы во время сварки устанавливаются следующие датчики:

Х16 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра с электромагнитом фиксирующим грузы на барабане во втянутом положении;

Х17 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня пневмоцилиндра с электромагнитом фиксирующим грузы на барабане в вытянутом положении;

На устройство, устанавливающее тормозной барабан в положение, удобное для сварки устанавливаются следующие датчики:

Х18 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня переднего пневмоцилиндра подъемника во втянутом положении;

Х19 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня переднего пневмоцилиндра подъемника в вытянутом положении;

Х20 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня заднего пневмоцилиндра подъемника во втянутом положении;

Х21 – датчик, сигнализирующий о нахождении поршня переднего пневмоцилиндра подъемника в вытянутом положении;

В данной установке используются два вида бесконтактных датчиков:

- индуктивные

- магнитные

Индуктивные сенсоры

Индуктивный датчик предоставляет необходимые сигналы о конечных положениях объектов, а так же может служить в качестве импульсного датчика для задания численных значений или регистрации частоты вращения. В настоящее время индуктивные датчики (индуктивные сенсоры) незаменимы в промышленности. Преимущества в сравнении с механическими концевыми выключателями очевидны: бесконтактное срабатывание, абсолютная износоустойчивость, высокая частота, точность переключений. Кроме того, индуктивные датчики положения нечувствительны к вибрации, пыли и влажности. Индуктивные датчики приближения используют физический эффект изменения добротности резонансного контура, вызванного потерями на вихревые токи в проводящих материалах. Индуктивно-емкостный колебательный контур генерирует высокочастотное электромагнитное поле. Это поле распространяется с активной поверхности датчика. Если в это поле попадает электропроводящий материал (металл), то в соответствии с законом электромагнитной индукции возникают вихревые токи, поглощающие энергию колебательного контура. Вследствие этого амплитуда колебаний уменьшается. Это изменение преобразуется в коммутационный сигнал. Данный принцип действия позволяет обнаруживать все металлы, независимо от того, находятся они в подвижном состоянии или нет.

Для устройства набора грузиков нам необходимы бесконтактные индуктивные сенсоры не больших габаритов [5]. Выбираем бесконтактный датчик balluff BES 516-325-SA45.

Таблица 5 Технические характеристики бесконтактного датчика

Габариты корпуса	M12x1
Встраиваемые	Заподлицо
Номинальное расстояние срабатывания, мм	2
Гарантируемое расстояние срабатывания, мм	0…1,6
Номинальное напряжение питания, В DC	24
Напряжение питания, В DC	10…30
Падение напряжения, В	2,5
Номинальное изоляционное напряжение, В DC	75
Номинальный рабочий ток, мА	200
Ток холостого хода, мА	20
Ток состояния покоя, мкА	80
Стойкость к смене полярности	Есть
Стойкость к короткому замыканию	Есть
Входная емкость, мкФ	1
Точность повторения, %	5
Диапазон окружающей температуры, °С
Частота переключения, Гц	1000
Категории использования	DC13
Индикация функционирования	Есть
Степень защиты по IEC 60529	IP 67
Материал корпуса	Никелированная латунь
Материал активной поверхности	PA12
Способ подключения	Разъем

Сенсоры магнитного поля.

Серия сенсоров магнитного поля BMF широко используется для определения положения поршня цилиндров. Эти сенсоры могут использоваться в гидравлических и пневматических цилиндрах, стенки которых выполнены из алюминия, пластика или композитных материалов. Сенсоры BMF работают бесконтактно, не изнашиваются, также они не имеют несколько точек переключения, что является основной проблемой при использовании герконовых выключателей. В зависимости от типа сенсора, корпуса сенсоров BMF выполнены из полиамида, РВТР укрепленного стекловолокном или алюминия. Анодируемый алюминий используется для исполнений, применяемых в условиях сварки. Исполнения стойкие к сварке работают в полях силой до 200 кА/м. При этом не возникают ошибки или какие-либо электрические повреждения. Большинство сенсоров может быть установлено на различные типы цилиндров. Желтый светодиод показывает состояние выхода. BMF оснащены пермаллойным сенсором для определения поля внешнего магнита. В случае с цилиндрами на поршень надевается магнитное кольцо. Магнитное поле вызывает срабатывание сенсора. Срабатывание происходит только от основного магнитного поля, что позволяет решить проблему нескольких точек срабатывания. В исполнениях стойких к сварке переменные магнитные поля сварочных электродов не влияют на состояние выходного сигнала сенсора. Постоянные магниты встроены в поршень. BMF срабатывает на магниты через неметаллическую стенку цилиндра. Когда поршень подходит к сенсору, выход последнего переключается. При силе магнитного поля от 2 кА/м до 30 кА/м сенсор BMF не будет иметь несколько точек переключения. Активная зона остается практически постоянной во всем диапазоне силы поля.

Для пневмоцилиндров с магнитными кольцами на поршнях устройства набора грузиков нам необходимы бесконтактные магнитные сенсоры. Выбираем магнитные датчики Balluff BMF 303 [6] для пневмоцилиндров

Таблица 6 Технические характеристики магнитного датчика Balluff

Тип	Бесконтактный датчик положения
Принцип действия	Магнитный
Температура эксплуатации, °С
Функция на выходе	PNP(NPN) NO/NC
Частота переключений, Гц	До 10000
Питание	AC/DC
Материал корпуса	Полиамид/алюминий
Способ подключения	Кабель, разъем

Описание Магнитные датчики Balluff BMF 303 и BMF 305 для пневмоцилиндров.

 Датчики для пневмоцилиндров Balluff серии bmf 303иbmf 305предназначены для определения положения поршней в пневматических цилиндрах. Большая часть автоматизации процессов в промышленности реализована с помощью пневмоцилиндров Festo, Bosch, Camozzi и других. Цилиндры изготавливаются из ненамагничивающихся металлов (алюминий, медь и ее сплавы и др.), а на поршень устанавливается кольцевой магнит. Именно на эту метку реагируют магнитные датчики Balluff, определяя положение поршня, при этом, датчики для пневмоцилиндров Balluffbmf 303иbmf 305обладают высокой скоростью срабатывания и чувствительностью.

Магнитные датчики Balluff монтируются непосредственно на пневматический цилиндр. Balluff производит датчики магнитного поля для различных типов пневмоцилиндров. Сенсоры BMF работают бесконтактно, не изнашиваются, также они не имеют несколько точек переключения, что является основной проблемой при использовании герконовых выключателей. В зависимости от типа сенсора, корпуса сенсоров BMF выполнены из полиамида, РВТР укрепленного стекловолокном или алюминия. Анодируемый алюминий используется для исполнений, применяемых в условиях сварки. Исполнения стойкие к сварке работают в полях силой до 200 кА/м. При этом не возникают ошибки или какие-либо электрические повреждения. Большинство сенсоров может быть установлено на различные типы цилиндров. Желтый светодиод показывает состояние выхода. BMF оснащены пермаллойным сенсором для определения поля внешнего магнита. В случае с цилиндрами на поршень надевается магнитное кольцо. Магнитное поле вызывает срабатывание сенсора. Срабатывание происходит только от основного магнитного поля, что позволяет решить проблему нескольких точек срабатывания. В исполнениях стойких к сварке переменные магнитные поля сварочных электродов не влияют на состояние выходного сигнала сенсора. Постоянные магниты встроены в поршень. BMF срабатывает на магниты через неметаллическую стенку цилиндра. Когда поршень подходит к сенсору, выход последнего переключается. При силе магнитного поля от 2 кА/м до 30 кА/м сенсор BMF не будет иметь несколько точек переключения. Активная зона остается практически постоянной во всем диапазоне силы поля.