Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

Rodzaje systemów pozycjonowania, na podstawie urządzeń Pepperl+Fuchs

940 wyświetleń, autor: Agata Stadnicka • iAutomatyka.pl.

Wyjazd na wakacje bez „GPS-a”? W dzisiejszych czasach ciężko wyobrazić sobie podróż bez tego urządzenia. Jest to jeden z przykładów, który najszybciej przychodzi do głowy, kiedy mowa o pozycjonowaniu. Przyjrzyjmy się jednak temu pojęciu w kontekście automatyki przemysłowej.

Sterowanie ruchem urządzeń niewątpliwie towarzyszy nam każdego dnia, jednak coś musi nadzorować ten ruch i pilnować, by odbywał się według określonych zasad. Tę rolę pełnią często tzw. systemy pozycjonowania. Ich zastosowanie jest bardzo powszechne i znajdziemy je niemalże wszędzie, zaczynając od układów nadążnych w systemach fotowoltaicznych, przez maszyny rolnicze i leśne, a kończąc na drzwiach obrotowych, przez które wchodzisz do galerii handlowej. Tylko co to właściwie jest?

System pozycjonowania czy zwykły czujnik?

Najprościej mówiąc, systemy pozycjonowania umożliwiają określenie położenia obiektu w przestrzeni – wykrywają przemieszczenia liniowe i kąt obrotu. Jest to niezbędny element każdego układu sterowania ruchem urządzeń. Można pomyśleć, że przecież takie samo zadanie stoi przed zwykłymi czujnikami. Skojarzenie jest jak najbardziej słuszne, gdyż główną składową wszystkich systemów pozycjonowania jest urządzenie pomiarowe, którego funkcję pełnią właśnie wszelkiego rodzaju czujniki. Najczęściej stosuje się czujniki indukcyjne, optyczne czy też stare, dobre wyłączniki krańcowe. Coraz większą popularnością na rynku cieszą się również systemy wizyjne śledzące pozycję obiektu.

Producenci urządzeń branży automatyki przemysłowej stale prześcigają się w pomysłach i szukają coraz to nowszych rozwiązań żeby zoptymalizować pracę projektanta. Nowo powstałe produkty muszą być coraz bardziej uniwersalne, precyzyjne, cechować się coraz to lepszymi parametrami pracy – często w trudnych warunkach, a także powinny być wielofunkcyjne.

Warto przyjrzeć się kompletnym systemom, które poza powyższymi cechami posiadają jeszcze wiele innych zalet – chociażby fakt, że w jednym aparacie mogą łączyć kilka różnych urządzeń. Jak zapewne już się domyślasz, dostarcza to wielu korzyści… ale o tym za chwilę.

Jaki system wybrać?

Na rynku znajdziemy wiele ciekawych propozycji. Dostępne rozwiązania można podzielić na kilka kategorii. Każda z nich wykorzystuje inną metodę pomiaru położenia obiektu. Urządzenia te wspierają praktycznie wszystkie zadania pozycjonowania, są to:

  • Indukcyjne systemy pozycjonowania (PMI)
  • Czujniki pomiaru odległości
  • Systemy kodowania położenia (WCS)
  • Dwuwymiarowy system pozycjonowania (PXV, safePXV)
  • System pozycjonowania wizyjnego (PGV, safePGV)
  • Regulator z elektronicznym przełącznikiem krzywkowym (PAX)

Omówmy każdy z nich!

Indukcyjne systemy pozycjonowania (PMI)

Używane są do określania położenia liniowego i pomiaru kąta obrotu. Systemy te wykorzystują unikalną, opatentowaną przez Pepperl+Fuchs technologię multi-coil. Polega to na tym, że położenie bezwzględne obiektu określa się za pomocą interpretacji sygnałów pomiarowych z szeregu cewek umieszczonych w jednej obudowie.

Jedną z jego zalet jest możliwość zdefiniowania zakresu pomiarowego. Sprawia to, że pomiar przy jego użyciu staje się w pewnym zakresie bardziej precyzyjny. Dodatkowo, w jednym czujniku możemy wybrać kilka punktów przełączających. Urządzenie to może określić położenie dwóch elementów, a także odległość pomiędzy nimi. Dzięki temu często wystarczy zastosować tylko jeden czujnik zamiast kilku!

System ten wykorzystuje interfejs IO-Link, dzięki czemu mamy wgląd w logi ostatnich zdarzeń, możemy także odczytać komunikaty błędów. Zapewniając ciągły przepływ danych procesowych, śmiało może być stosowany w aplikacjach Przemysłu 4.0.

Takie rozwiązanie z pewnością sprawdzi się w środowisku, gdzie występuje duże zapylenie czy też zanieczyszczenia, gdyż cechuje się wysoką odpornością na trudne warunki pracy. Nie straszne są im też duże wahania temperatur.

Czujniki pomiaru odległości

Często zdarza się, że informacja o obecności bądź braku obiektu w polu widzenia czujnika nie jest wystarczająca – w takim przypadku najprostszy czujnik optyczny nie zda egzaminu. W bardziej zaawansowanych aplikacjach dużą rolę odgrywają urządzenia wykrywające obecność obiektu, a jednocześnie z możliwością określenia jego pozycji.

Czujniki od Pepperl+Fuchs zaprojektowane są wg najnowszej technologii impulsowej (PRT), która wykorzystuje impulsy świetlne o dużej intensywności. Dzięki temu zapewniona jest duża niezawodność pracy nawet w bardzo ciężkich warunkach, gdzie występuje oświetlenie – które to zawsze jest wyzwaniem dla czujników optycznych, oraz wysokie zapylenie.

Technologia PRT wykorzystuje prędkość światła w rewolucyjny sposób. Ze względu na to, że jest stała, stanowi solidną podstawę dla pomiaru odległości. Dzięki temu czujniki te cechują się wysoką dokładnością przy pomiarze bezpośrednim a jednocześnie mają duży zakres działania – pomiary można wykonywać na odległości od kilku centymetrów do kilkuset metrów!

Systemy kodowania położenia (WCS)

To system bezwzględnych enkoderów liniowych. System kodowania położenia WCS składa się z dwóch głównych komponentów: szyny kodowej, która jest nośnikiem informacji dla kodu absolutnego oraz z głowicy optoelektronicznej skanującej kod. Głowica ta może odczytywać każdą kolejną pozycję obiektu nawet co 0,8 mm.

System ten świetnie sprawdza się w przypadku określania pozycji na długich dystansach (odległość pomiarowa do 327 metrów) z powierzchnią z pochyleniami, skrzyżowaniami czy też łukami. Znajdzie zastosowanie w systemach składowania i przenośnikowych, w pozycjonowaniu dźwigów, w windach, stacjach galwanizerskich, czy też w technice studyjnej – systemach oświetlenia scenicznego.  Świetnie sprawdzi się w identyfikacji wózków w systemach przenośników, wraz z synchronizacją położenia tych wózków z dokładnością do ułamka milimetra.

Urządzenia te obsługują wiele standardowych interfejsów komunikacyjnych, takich jak np. Erthernet, Profibus DP, ProfiNet, Modbus-RTU, czy CANopen.

Dwuwymiarowy system pozycjonowania (PXV, safePXV)

Opiera się na kodach macierzy danych. System ten cechuje się wysoką precyzją w określaniu położenia. Jego główną częścią jest głowica odczytująca kod 2D, która zawiera moduł kamery z wbudowanym zespołem doświetlającym. Głowica odczytuje i dekoduje oznaczenia położenia nadrukowane w formie dwuwymiarowego kodu macierzy danych umieszczonego na samoprzylepnej taśmie kodowej.

System ten może być wykorzystywany w bardzo dużych obiektach, na odległościach nawet do 100 km i jest niezwykle odporny na zakłócenia. Taki system może być wykorzystany np. do określania położenia windy. Wówczas taśma kodowa zamocowana jest do ściany szybu windy, a głowica czujnika znajduje się na równolegle poruszającym się „pojeździe” w kabinie windy.

A co z bezpiecznym pozycjonowaniem absolutnym? System PXV dostępny jest także w opcji z funkcją bezpieczeństwa – safePXV. Jest to pierwszy system, który przy użyciu tylko jednego czujnika osiąga kategorię bezpieczeństwa SIL3/PL e.

System pozycjonowania wizyjnego (PGV, safePGV)

Głowica PGV to innowacyjny system pozycjonowania, śledzenia oraz sterowania, który oparty jest na macierzy danych. System PGV wykorzystuje zaawansowaną kamerę przemysłową 2D do prowadzenia pojazdu po ścieżce, a także do identyfikacji jego położenia. Dzięki temu możliwe jest kontrolowane poruszanie się, zatrzymywanie i skręcanie pojazdu. Zastosowany system kodowania umożliwia pozycjonowanie pojazdu z dokładnością co do milimetra.

 

Odporność na zanieczyszczenia oraz ścieranie, a także na zakłócenia wynikające z oświetlenia zewnętrznego to tylko kilka z zalet tego systemu.

Tak samo jak w przypadku systemu PXV, dostępna jest także wersja  w wykonaniu bezpiecznym – safePGV. Przy jej użyciu można realizować bezpieczne pozycjonowanie w kategorii SIL 3/PL e.

Regulator z elektronicznym przełącznikiem krzywkowym (PAX)

System ten składa się z dwóch głównych elementów – czujnika położenia oraz regulatora z elektronicznym przełącznikiem krzywkowym. Czujnik poprzez interfejs RS232 przesyła informacje o położeniu obiektu do regulatora. Dzięki temu, że regulator jest urządzeniem wieloobrotowym, może cyklicznie przekazywać dane o położeniu krzywki. Każde z wyjść cyfrowych i analogowych są konfigurowalne.

 

Konfiguracja regulatora PAX jest bardzo prosta dzięki temu, że posiada intuicyjny interfejs graficzny dla systemu operacyjnego Microsoft Windows™. Aplikacja nie wymaga instalacji, gdyż uruchamiana jest bezpośrednio w systemie PAX. Komunikacja między systemem PAX a komputerem realizowana jest przez port USB. Dzięki temu, że nasze ustawienia konfiguracyjne zapisywane są w systemie PAX na karcie micro-SD, mamy możliwość szybkiej wymiany ustawień bądź ich przeniesienia do kolejnego systemu PAX na drugim urządzeniu. Po zakończonym procesie konfiguracji, system PAX można odłączyć od komputera. Wówczas regulator z elektronicznym przełącznikiem krzywkowym będzie pracował niezależnie.

System ten z powodzeniem zastąpi tradycyjne mechaniczne przełączniki krzywkowe, zębate przełączniki krańcowe a także wielokrotne przełączniki krańcowe – w jednym urządzeniu możemy mieć do wykorzystania aż 16 programowalnych punktów przełączających.

Proces automatycznego pakowania

Przyjrzyjmy się bliżej procesowi automatycznego pakowania, który jest jednym z najbardziej powszechnych zagadnień automatyki przemysłowej. W zależności od tego czy mamy do czynienia z przemysłem farmaceutycznym, kosmetycznym czy spożywczym, wytyczne co do pakowania są tak zróżnicowane jak produkty, z którymi spotykamy się w życiu codziennym. Niektóre z wymogów stawianych urządzeniom to chociażby szybkie podawanie materiału, precyzja napełniania, czy też umieszczanie produktu we właściwym opakowaniu. Ciągłe określanie położenia obiektów w przestrzeni jest niezbędne w każdym procesie automatycznego pakowania.

Urządzenia od Pepperl+Fuchs z pewnością umożliwią kompletne zaplanowanie każdego procesu automatycznego pakowania.

Na podstawie katalogu ze strony Pepperl+Fuchs postaram się przedstawić na kilku przykładach użycie systemów pozycjonowania.

Enkoder inkrementalny RVI58

Jednym z przykładów może być linia pakująca do napełniania tubek. Na wejściu doprowadzane są puste tubki – wówczas sprawdzana jest obecność tubki. Po napełnieniu tubki następny w kolejności czujnik weryfikuje poziom napełnienia. Tubka po napełnieniu transportowana jest wówczas dalej, w stronę narzędzia zgrzewającego.

Istotną kwestią jest zachowanie określonej pozycji tubki podczas procesu zgrzewania. Zapewnienie właściwego jej położenia zostało zrealizowane za pomocą enkodera inkrementalnego typu RVI58. Dzięki temu, że urządzenie posiada duży zakres impulsów na obrót, możliwe jest uzyskanie pozycjonowania z bardzo dużą dokładnością.

Czujnik odległości VDM28

Drugim przykładem może być linia pakująca w przemyśle farmaceutycznym. W końcowym etapie procesu gotowe blistry z tabletkami umieszczane są w opakowaniach. Wówczas należy upewnić się, czy do opakowania trafiła odpowiednia ilość blistrów. Do tego zadania użyty został czujnik odległości VDM28, który wykonuje pomiar wysokości stosu blistrów, dzięki czemu weryfikuje poprawność pakowania.

 

 

Czujniki te zapewniają precyzyjny pomiar dzięki wykorzystaniu innowacyjnej technologii PRT. Co więcej, możemy mieć pewność, że pomiar będzie wysoko powtarzalny, niezależnie od koloru bądź wykończenia skanowanej powierzchni.

Podsumowanie

Pozycjonowanie może być oparte na wykorzystaniu prostych czujników, jednak w zaawansowanych aplikacjach dobrze jest sięgnąć po bardziej rozbudowane rozwiązania, czyli tak zwane kompletne systemy pozycjonowania. Urządzenia proponowane przez firmę Pepperl+Fuchs wspierają niemalże wszystkie procesy pozycjonowania i torują drogę do realizacji założeń Przemysłu 4.0. Podsumowując, wielofunkcyjność  to jedna z podstawowych cech jakie powinny charakteryzować nowoczesne podejście do pojęcia pozycjonowania.

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!

Zapoznałem się i akceptuję klauzulę informacyjną.
23 sierpnia 2019 / Kategoria: , , ,

Reklama

NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

>KLIKNIJ<

MAXOLUTION® – factory automation według SEW-EURODRIVE

MAXOLUTION® – factory automation według SEW-EURODRIVE

>KLIKNIJ<

Sterowanie ogrodem – LOGO 8 z web serwerem

Sterowanie ogrodem – LOGO 8 z web serwerem

>KLIKNIJ<

Automatyczny Podcast #20: Automatyczny Podcast od kuchni, czyli kulisy powstania audycji o automatyce

Automatyczny Podcast #20: Automatyczny Podcast od kuchni, czyli kulisy powstania audycji o automatyce

>KLIKNIJ<

Pomiary z wykorzystaniem promieniowania jonizującego? Rozpad atomowy w przemyśle

Pomiary z wykorzystaniem promieniowania jonizującego? Rozpad atomowy w przemyśle

>KLIKNIJ<

WARSZTATY SZKOLENIOWE: WPROWADZENIE DO CYBERBEZPIECZEŃSTWA SYSTEMÓW AUTOMATYKI WG IEC 62443

WARSZTATY SZKOLENIOWE: WPROWADZENIE DO CYBERBEZPIECZEŃSTWA SYSTEMÓW AUTOMATYKI WG IEC 62443

>KLIKNIJ<

VII Mistrzostwa Polski Branży Automatyki Przemysłowej w Piłce Nożnej – P+F Cup ’20

VII Mistrzostwa Polski Branży Automatyki Przemysłowej w Piłce Nożnej – P+F Cup ’20

>KLIKNIJ<

Gromadzenie danych w Przemyśle 4.0. to szansa dla polskich firm

Gromadzenie danych w Przemyśle 4.0. to szansa dla polskich firm

>KLIKNIJ<

Automatyka + IT w optymalizacji produkcji. Jak wykorzystałem easyE4 w aplikacji klasy OEE

Automatyka + IT w optymalizacji produkcji. Jak wykorzystałem easyE4 w aplikacji klasy OEE

>KLIKNIJ<

Łatwo i niedrogo – integrujemy system wizyjny

Łatwo i niedrogo – integrujemy system wizyjny

>KLIKNIJ<

Zdalne programowanie sterowników Beckhoff z użyciem chmury

Zdalne programowanie sterowników Beckhoff z użyciem chmury

>KLIKNIJ<

Małe, wielozadaniowe: wyświetlacze temperatury i wartości procesowych firmy akYtec

Małe, wielozadaniowe: wyświetlacze temperatury i wartości procesowych firmy akYtec

>KLIKNIJ<

Wykorzystaj Automaticon, żeby poszerzyć swoją wiedzę! Bezpłatne seminaria 18 marca

Wykorzystaj Automaticon, żeby poszerzyć swoją wiedzę! Bezpłatne seminaria 18 marca

>KLIKNIJ<

Co musisz wiedzieć o wykorzystaniu laserów w przemyśle? Wywiad z Panasonic Industry

Co musisz wiedzieć o wykorzystaniu laserów w przemyśle? Wywiad z Panasonic Industry

>KLIKNIJ<

Programowanie PLC od podstaw – kurs dla automatyków i elektryków odc. 5 – Jak odmierzać czas w programie sterującym i jak konfigurować timery?

Programowanie PLC od podstaw – kurs dla automatyków i elektryków odc. 5 – Jak odmierzać czas w programie sterującym i jak konfigurować timery?

>KLIKNIJ<

Mini-PLC w technologii chłodzenia

Mini-PLC w technologii chłodzenia

>KLIKNIJ<

Automatyczny Podcast #19: Silnik elektryczny

Automatyczny Podcast #19: Silnik elektryczny

>KLIKNIJ<

Odwiedź nas na targach Food Tech Expo w Nadarzynie | 3-5 marca 2020

Odwiedź nas na targach Food Tech Expo w Nadarzynie | 3-5 marca 2020

>KLIKNIJ<

„System nerwowy” Przemysłowego Internetu Rzeczy

„System nerwowy” Przemysłowego Internetu Rzeczy

>KLIKNIJ<

Systemy diagnostyki drgań silników i napędów

Systemy diagnostyki drgań silników i napędów

>KLIKNIJ<

Przekaźnik czasowy – działanie, budowa i zastosowanie

Przekaźnik czasowy – działanie, budowa i zastosowanie





MOŻESZ SIĘ TYM ZAINTERESOWAĆ




Pepperl Fuchs