Automatyka przemysłowa występuje w każdej produkcji niemalże każdego produktu. Są systemy mniej lub bardziej zaawansowane, oparte na prostym lub zaawansowanym sterowaniu. Jeżeli lubisz filmy z serii „jak to jest zrobione?” to mam coś dla Ciebie. Film, na jaki natknąłem się w sieci to istna perełka automatyki, robotyki, sterowania, regulacji, mechatroniki itd. Rzekłbym – 2 minuty Inżynierskiego Porno.
Mistrzowskie zmontowanie filmu, który przedstawia produkcję kontrolera do gier Steam Controller od montażu najmniejszych elementów po zapakowanie produktów na owiniętą folią paletę. Trzymający w napięciu soundtrack i nowoczesny taniec robotów wprawią w zachwyt nawet najbardziej wymagających inżynierów. Przez te 2 minuty można zobaczyć jak zaawansowana staje się automatyka przemysłowa i dostrzec sens rozwoju w tym kierunku! Przerażające jednak jest to jak maleje czynnik ludzki na produkcjach technologicznych, choć w dzisiejszych czasach nikogo to już nie dziwi.
Oto filmik, w którym produkt jest składany całkowicie przez roboty – koniecznie oglądaj na pełnym ekranie!
Film okazuje się doskonałym materiałem na wyjaśnienie kilku podstawowych urządzeń automatyki przemysłowej. Choć nagranie jest wypchane różnymi podzespołami, to wybrałem 3 z nich: czujniki optyczne, bariera optyczna i czujnik indukcyjny.
AUTOMATYKA PRZEMYSŁOWA
Elementy z filmu
Roboty pracują osiągając różne, wcześniej ustalone pozycje, transportery startują i zatrzymują się a siłowniki się wysuwają i chowają. Kto tym steruje i na jakiej podstawie? Procesem technologicznym steruje komputer przemysłowy lub sterownik PLC a decyzję o wykonaniu jakiejś czynności podejmuje na podstawie sygnałów uzyskanych od sensorów, czyli czujników.
CZUJNIKI OPTYCZNE
Czujniki optyczne informują sterownik o wykryciu obiektu. Działanie takich czujników opiera się na zasadzie wysłania wiązki świetlnej przez nadajnik i odebranie jej przez odbiornik. Najczęściej spotykane czujniki optyczne to odbiciowe, refleksyjne i bariery świetlne.
Czujnik optyczny odbiciowy – Nadajnik i odbiornik umieszczone są w jednej obudowie. Czujnik wykrywa obiekt w konkretnym ustawionym zakresie odległości obiektu od czujnika. |
|
Czujnik optyczny refleksyjny – Nadajnik i odbiornik umieszczone są w jednej obudowie. Czujnik wykrywa obiekt, który pojawi się na drodze wiązki świetlnej od czujnika do odblasku. |
|
Bariera świetlna – Nadajnik i odbiornik umieszczone są w oddzielnych obudowach. Układ wykrywa obiekt, który pojawi się na drodze wiązki świetlnej od nadajnika do odbiornika. |
Przykład czujników optycznych pojawia się w 40 sekundzie filmu. Po lewej stronie znajduje się czujnik optyczny odbiciowy – reaguje dopiero jak pojawi się część kontrolera na swoim miejscu. Po prawej stronie, jak przypuszczam, znajduje się czujnik refleksyjny.
Chwilę później widać, że czujnik optyczny wykrywa obiekt na swojej drodze i sygnalizuje to lampką.
A jak sygnał dociera do komputera lub sterownika PLC? Już wyjaśniam. Na rysunku niżej ideowo przedstawiłem połączenia między czujnikiem optycznym (np. SICK WTF12G-3) i sterownikiem PLC. W chwili jak na rysunku, czyli przed podstawieniem obiektu na drogę wiązki świetlnej czujnika – sterownik PLC nie dostaje żadnego sygnału na wejście cyfrowe DI0.0. Dopiero po podstawieniu obiektu na drogę wiązki świetlnej układ elektroniczny czujnika optycznego zareaguje i zamknie obwód między zaciskami 1 i 4. W ten sposób potencjał 24VDC pojawi się na wejściu DI0.0 sterownika PLC i tym samym sterownik „wie”, że obiekt pojawił się w określonym miejscu.
Kolejny przykład czujnika odbiciowego pojawia się w minucie 1:22 filmu:
BARIERY ŚWIETLNE
Ostatnia część filmu to wyjazd palety gotowego produktu. Na rysunku niżej możemy zobaczyć jaką funkcję pełni wielowiązkowa bariera świetlna, a mianowicie stanowi zabezpieczenie przed wejściem człowieka na obszar maszyny podczas jej pracy automatycznej. W chwili wykrycia niekontrolowanego obiektu (człowieka), bariera poinformuje o tym moduł bezpieczeństwa, który natychmiast wyłączy maszynę.
Zaraz, zaraz! A skąd układ rozróżnia czy barierę optyczną przecina wyjeżdżająca paleta, czy człowiek? I tutaj pojawia się specjalny podukład zabezpieczający zwany „MUTINGiem”. Funkcja mutingu polega na wcześniejszym wykryciu produktu w taki sposób, w jaki człowiek nie zdołałby być zidentyfikowany. Może to się odbywać przez zastosowanie dodatkowych czujników optycznych, które montowane są w ściśle określony sposób. Zobaczcie sami na poniższym filmie:
Takie bariery optyczne zazwyczaj mają lampkę sygnalizacyjną, która kolorem informuje o swoim statusie:
CZUJNIKI INDUKCYJNE
Wróćmy do minuty 1:36 gdzie siłownik pneumatyczny jednym ruchem przez specjalną formę składa pudełko produktu. Niesamowite jak ten film wypełnia automatyka przemysłowa! Poniższy rysunek przedstawia siłownik w dwóch pozycjach: 1-pozycja podstawowa i 2-pozycja wysunięta. Oznaczony czujnik indukcyjny ma za zadanie wykryć drugą pozycję siłownika i robi to wykrywając metalowy „walec” przymocowany do tłoczyska. Ale po co? Na przykład po to:
- sterownik musi wiedzieć, kiedy ma cofnąć siłownik – a cofa go dopiero gdy siłownik jest wysunięty (czujnik o tym informuje) i jest pudełko złożone.
- jeżeli sterownik da rozkaz o wysunięciu siłownika (aby złożył kolejne pudełko), lecz po określonym czasie nie dostanie sygnału zwrotnego z czujnika indukcyjnego to składanie pudełek może się zatrzymać a na ekranie dla operatora pojawi się alarm „BŁĄD WYSUNIĘCIA SIŁOWNIKA S11”.
Korzystałem : sick.com