График работы

Пн - Пт 9.00 - 18.00

Киев

ул. Никольско-Слободская, 6б

+38 (044) 568 52 37

scontrol@skifcontrol.com.ua

Датчики процесса и обнаружения объектов

ГлавнаяКомплексные системы и компоненты автоматикиДатчики процесса и обнаружения объектов

Отображение 1–54 из 67

 

Датчики в производственном процессе

Ни один производственный процесс не обходится без датчиков. Датчик является составной частью каждой системы автоматизации. В зависимости от измеряемого параметра датчики отвечают за качество производственного процесса, его эффективность и безопасность.

Датчики являются одними из основных элементов систем автоматизации. Они позволяют изучать физико-химические свойства различных объектов и окружающей среды. Данные, полученные с использованием различных типов датчиков и, при необходимости, обработанные должным образом, составляют базу знаний об эффективности системы автоматизации. Они позволяют в реальном времени проверять правильность функционирования производственного процесса и позволяют надлежащим образом управлять исполнительными системами. Благодаря наличию датчиков в системах автоматизации, как в самых простых, так и в самых сложных, можно оптимизировать их работу, влиять на эффективность, контролировать безопасность и контролировать соответствие фактического состояния сделанным ранее предположениям.

Измерение неэлектрических величин

В приложениях промышленной автоматизации чрезвычайно распространено измерение неэлектрических величин. Этот тип включает, среди прочего, уровень, расход, давление и температура.

Измерение уровня

Уровень — одна из наиболее часто измеряемых физических величин в промышленных приложениях. На рынке есть два типа датчиков, которые контролируют этот размер — контактный и бесконтактный. Архаичные и редко используемые в настоящее время методы измерения уровня реализуются с помощью поплавка и грузила на веревке. Из-за высокой неточности эти методы заменяются более новыми, более точными методами. Первый метод измерения уровня, который используется довольно часто, — это гидростатическое измерение. Он заключается в проверке давления, создаваемого столбом жидкости. Ультразвуковые и лазерные методы являются примерами бесконтактных измерений уровня. Методы измерения электрического уровня — это в первую очередь резистивные и емкостные методы. Первый основан на показаниях зонда в виде металлического стержня, по которому течет ток, второй — на исследовании изменения емкости между измерительным зондом и стенкой резервуара. При выборе конкретной модели датчика уровня следует учитывать следующие свойства: используемый метод измерения, тип материала, корпус, степень защиты устройства и допустимая рабочая температура. Кроме того, важно проверить допустимый диапазон температур и давления измеряемой среды.

Измерение расхода

Другой неэлектрической измеряемой величиной является поток газов, жидкостей и порошков. Мониторинг потока обнаруживает утечки, предотвращает работу насосов всухую и позволяет проверять контуры смазки. В целом расходомеры можно разделить на механические и электрические. Первые бывают объемными, манометрическими, с переменным сечением и открытым каналом, а вторые — магнитными, импульсными, ультразвуковыми, кориолисовыми и вихревыми.

Объемные расходомеры позволяют проверять скорость потока, определяя скорость наполнения и опорожнения определенного объема. Из-за характера измерения объемные расходомеры подходят для измерения вязких жидкостей, например меда. Другая группа — манометрические расходомеры, принцип работы которых основан на определении разницы давлений между входом и выходом системы.

Ротаметры, то есть расходомеры переменного сечения, характеризуются конической конструкцией и наличием поплавка, положение которого определяется протеканием тока. Другая группа механических расходомеров — это расходомеры с открытым каналом, где расход определяется уровнем жидкости в вертикальной трубке. Электромагнитные расходомеры измеряют поток среды через определенную поверхность, перпендикулярную направлению магнитного поля. Преимуществами другой группы компонентов — ультразвуковых — являются: бесконтактное измерение и отсутствие перепада давления в резервуаре.

Массовые расходомеры Кориолиса отличаются невысокой стоимостью исполнения, высокой точностью и возможностью получения широкого диапазона измерений. Их недостаток — сложная калибровка и необходимость заполнения всей трубы расходомера среды.

Другая группа — вихревые расходомеры. Их принцип действия основан на измерении количества среды, протекающей через поверхность, перпендикулярную направлению потока. Преимущества этого типа измерительных решений: высокая динамика процесса, независимость результатов от изменений температуры, давления и вязкости, а недостаток — чувствительность к изменениям профиля скорости. Свойства, которые следует учитывать при выборе подходящей модели датчика потока: тип среды, поток которой может быть проверен с данным компонентом, его допустимая температура, максимальное значение потока, которое может проверять датчик, материал, из которого изготовлен компонент производится, а также степень защиты и допустимая температура окружающей среды, при которой датчик будет работать без перебоев.

Измерение давления

Давление — это неэлектрическая величина, которая довольно часто определяется в автоматических производственных процессах . Измерения давления производятся либо механическими методами, либо с помощью электронных компонентов. Компоненты, используемые для измерения давления, можно разделить на тензодатчики, пьезорезистивные компоненты и емкостные компоненты.

Принцип действия тензометрических датчиков давления основан на физических свойствах резистивной проволоки, которая деформируется при приложении силы, тем самым изменяя сопротивление. Достоинством тензодатчиков является высокая устойчивость к вибрациям и ударам, а недостатком — высокая зависимость чувствительности и точности измерения от расположения мембран и качества их сборки.

Следующая группа — пьезорезистивные датчики, принцип действия которых аналогичен, но поверхность кремния подвергается давлению заданной среды. Их преимущества — большая чувствительность и точность, а также способность измерять очень низкое давления в диапазоне миллибар. Недостатком пьезорезистивных датчиков является большое влияние температурного расширения жидкости на измерения.

Очередной тип датчиков давления — это емкостные датчики . Между облицовками помещена тонкая кремниевая диафрагма, образующая конденсатор. Достоинством емкостных датчиков давления является их высокая чувствительность. Они отличаются от ранее упомянутых групп сенсоров своей долговременной стабильностью. При выборе подходящей модели датчика давления следует учитывать следующие свойства: тип измеряемой среды, ее допустимая температура, максимальный диапазон измерения, тип корпуса, степень защиты и, конечно же, тип метода измерения.

Измерение температуры

Одним из наиболее часто контролируемых физических свойств является температура. Его правильный уровень играет важную роль в различных типах технологических процессов, в частности в таких отраслях, как пищевая, фармацевтическая и химическая. Важным аспектом также является контроль температуры компонентов автоматики во время их работы с целью предотвращения возможных сбоев и повреждений и своевременного обнаружения нарушений в работе устройства.

Бесконтактное измерение

Бесконтактные измерения широко используются в производственных процессах . Для этого типа измерения можно выделить несколько типов датчиков. У каждого из них есть определенные ограничения. Бесконтактное измерение можно использовать практически в любом приложении, связанном с автоматизацией, в частности, в тех, которые связаны с контролем качества.

Индуктивные датчики

Одним из видов датчиков, используемых для бесконтактных измерений, являются индукционные датчики. Принцип их действия основан на исследовании изменения электромагнитного поля, вызванного перемещением металлического элемента в зоне действия датчика. Специфика метода измерения резко ограничивает возможности использования рассматриваемого типа датчика в производственных процессах. Самое большое ограничение — это тип материала, из которого может быть изготовлен объект испытаний.

Емкостные датчики

Другой тип бесконтактных датчиков — это емкостные датчики. В высокочастотной колебательной системе используется конденсатор для создания электромагнитного поля. Появление объекта в этом поле вызывает изменение емкости, что, в свою очередь, изменяет коэффициент усиления в колебательной системе. Если пороговое значение превышено, генерируется сигнал переключения. Преимуществом емкостных датчиков является возможность их использования для обнаружения различных типов материалов, в том числе неметаллических, что делает их более универсальными. Более того, довольно легко настроить чувствительность того или иного емкостного датчика, что напрямую влияет на значение рабочего расстояния.

Ультразвуковые датчики

Принцип их действия основан на отправке ультразвуковой волны в ожидаемое положение тестируемого объекта. Появление объекта в данной точке пространства заставляет волну отражаться и возвращаться к датчику. Основой для анализа текущей ситуации является время, которое проходит от отправки до приема волны, потому что следует помнить, что волны могут отражаться от объектов, отличных от исследуемых, например, корпуса устройства. Описанный метод подходит для обнаружения любых материалов, что является неоспоримым преимуществом ультразвуковых датчиков.

Магнитные датчики

Магнитные датчики являются наиболее простыми из описанных, благодаря своей независимости от электроники. Контакты датчика управляются магнитным полем, которое может создаваться постоянным магнитом или электромагнитом. Простота имеет существенные ограничения — низкая чувствительность и необходимость использования вышеупомянутого постоянного магнита или электромагнита.

Оптические датчики

Лишним будет кого-либо убеждать, насколько важно зрение для человека. Стремление автоматизировать различные этапы производственных процессов способствовало поиску альтернативы этой способности. Эту роль взяли на себя системы технического зрения, благодаря которым можно проверить качество продукции, отразить окружающую обстановку и позаботиться о безопасности. Базовым элементом таких систем, конечно же, являются датчики. Широкий выбор оптических датчиков на рынке автоматизации способствует их быстрому развитию. Это еще одна группа датчиков, принцип действия которых основан на бесконтактном измерении.

В предложении производителей компонентов автоматизации представлены десятки типов видеодатчиков. Одними из самых популярных являются датчики цвета, принцип работы которых основан на сравнении параметров отраженного излучения с эталонными значениями.

Другой тип видеодатчиков — это датчики контраста, которые обнаруживают неподвижные элементы и маркеры на исследуемой поверхности.

Также датчики яркости и оттенков серого, принцип работы которых основан на обнаружении полей различных оттенков на тестируемой поверхности. Представителями этих типов датчиков являются датчики IVU2PRGI компании Turck, которые способны сохранять до 30 проверок во внутренней памяти. Фотоэлектрические датчики также можно найти среди датчиков технического зрения. Когда объект обнаруживается на пути между передатчиком и приемником, в результате изменения интенсивности света изменяется определенная электрическая величина. Это позволяет датчику обнаруживать различные элементы.

Очередной тип датчиков зрения — это лазерные датчики. Они используются, среди прочего в обнаружении геометрического профиля анализируемого объекта. Они позволяют изучить расстояние до заданного объекта. С помощью этих датчиков можно обнаруживать объекты, проверять их контуры и обнаруживать зазоры.

Часто полезным решением может быть использование датчика, который выполняет несколько функций. Такие датчики являются хорошим дополнением к немного более продвинутым системам автоматизации, где необходимо одновременно тестировать множество функций.

Безопасность

Чрезвычайно важным аспектом любой системы автоматизации является поддержание максимально возможного уровня безопасности. Датчики также широко используются в этой области. Их присутствие в различных типах компонентов безопасности делает их полезными.

Одной из таких групп устройств являются световые барьеры и шторы. Последние отличаются от первых большей плотностью испускаемых световых лучей. Принцип их действия основан на излучении световых лучей, прерывание которых на пути к приемнику воспринимается как нарушение схемы безопасности и запускает определенные действия, направленные на безопасное прерывание потенциально опасного процесса. Световые барьеры и шторы используются для контроля несанкционированного доступа к машинам, устройствам и определенным зонам. Чаще всего барьеры и завесы действуют попарно в отношениях передатчик-приемник. Однако бывает, что зеркало, отражающее луч под прямым углом, стоит на пути между ними, что позволяет одновременно контролировать безопасность взаимно перпендикулярных линий, обеспечивая доступ.

Полезная функция, которая есть у большинства барьеров и штор, — это приглушение. Это позволяет временно отключить безопасность данной линии доступа. Благодаря этому появляется возможность доставлять сырье и собирать готовые элементы. Еще один интересный и полезный функционал — это возможность заблокировать луч или несколько соседних лучей, чтобы обеспечить контролируемый доступ элемента в опасную зону. Примером использования такой функциональности является предоставление удлиненных элементов обрабатывающему устройству. При выборе подходящей модели защитного барьера или завесы обратите внимание на следующие параметры: заявленное разрешение, высоту защищаемой зоны, максимальную дальность действия зоны защиты, максимальное время срабатывания устройства и способ установки.

Подобно световым барьерам и шторам, принцип действия характерен для сканеров безопасности, которые контролируют зону, которая представляет собой отрезок круга. Их основные параметры — заявленные угол обзора и разрешение. При выборе конкретной модели сканера безопасности проверьте дальность действия зоны предупреждения и зоны защиты и обратите внимание на заявленное максимальное время реакции в случае нарушения любой из зон.

Какой выбрать датчик

Зачастую от специфики конкретного приложения зависит выбор метода измерения. Чтобы сделать оптимальную модель датчика, необходимо учитывать ряд аспектов, которые можно разделить на три этапа.

Первая этап, это специфика тестируемого объекта — размер, форма, тип материала и другие важные физические свойства, например, является ли объект статическим или динамическим.

Второй этап, это особенности самого датчика — способ монтажа, варианты подключения, размеры, форма, материал, из которого он изготовлен, рабочее напряжение, тип вывода.

Третий этап — это условия окружающей среды, в которых будет работать данный датчик — температура, влажность, запыленность, возможность установки во взрывоопасной зоне.

После того, как список параметров определен, на основе этих критериев, можно выбрать производителя и одну из серий его продуктов, а затем конкретную модель, которая будет оптимальным решением для данного приложения.