Logika czujnika fotoelektrycznego: załączanie przy świetle i załączanie przy ciemności

Tryb aktywacji przy świetle i tryb aktywacji przy zaciemnieniu opisują, kiedy czujnik fotoelektryczny załącza swoje wyjście przełączające. Nie opisują polaryzacji tranzystora, rodzaju okablowania ani tego, czy obiekt jest fizycznie obecny. To rozróżnienie zapobiega wielu błędom podczas uruchamiania, ponieważ ten sam stan optyczny może oznaczać coś przeciwnego w układach z wiązką przechodzącą, refleksyjnych i rozproszonych.

Zacznij od odebranego światła

W trybie aktywacji przy świetle, często skracanym do LO, wyjście włącza się, gdy odbiornik wykryje wystarczająco dużo światła, aby przekroczyć próg przełączania. W trybie aktywacji przy zaciemnieniu, czyli DO, wyjście włącza się, gdy odebrane światło spadnie poniżej tego progu. Firma Banner Engineering podaje te same podstawowe definicje w swoich oficjalnych materiałach szkoleniowych dotyczących czujników fotoelektrycznych.

Terminy te odnoszą się do odbiornika optycznego, a nie do pomieszczenia. Ciemny obiekt w dobrze oświetlonej fabryce może zmniejszyć natężenie wiązki powrotnej poniżej progu. To samo może spowodować kurz na soczewce. Błyszczący obiekt może odbić więcej światła, niż oczekiwano. Dlatego podczas uruchamiania trzeba potwierdzić rzeczywisty zapas sygnału optycznego, a nie tylko zaobserwować jednorazową zmianę diody LED czujnika.

Geometria czujnika zmienia znaczenie wyjścia

Detekcja z wiązką przechodzącą

Para czujników z wiązką przechodzącą składa się z nadajnika i odbiornika umieszczonych naprzeciw siebie. Gdy między nimi nie ma obiektu, odbiornik zwykle widzi wiązkę. Dlatego tryb aktywacji przy świetle powoduje załączenie wyjścia przy nieprzerwanej wiązce, natomiast tryb aktywacji przy zaciemnieniu powoduje załączenie wyjścia, gdy obiekt zablokuje wiązkę.

Detekcja refleksyjna

Czujnik refleksyjny wysyła światło w kierunku reflektora i odbiera wiązkę powrotną w tej samej obudowie. Logika jest podobna jak w przypadku wiązki przechodzącej: niezasłonięty reflektor tworzy stan obecności światła, a obiekt przecinający tor zwykle tworzy stan zaciemnienia. Obiekty silnie odblaskowe, materiały przezroczyste, nieprawidłowe ustawienie lub uszkodzony reflektor mogą jednak komplikować ten prosty model.

Detekcja rozproszona

Czujnik rozproszony wykorzystuje sam obiekt do odbicia światła. W tym przypadku obiekt wchodzący do strefy detekcji zwykle tworzy stan obecności światła. Tryb aktywacji przy świetle może zatem odpowiadać obecności obiektu, co jest przeciwieństwem typowej instalacji z wiązką przechodzącą. Tłumienie tła i tłumienie pierwszego planu wprowadzają dodatkową geometrię optyczną, dlatego dokładne działanie przełączania należy sprawdzić w instrukcji wybranego modelu.

Nie myl LO/DO z PNP/NPN

LO i DO definiują stan optyczny, który steruje wyjściem. PNP i NPN opisują elektryczne działanie tranzystora wyjściowego. Aktywny czujnik PNP dostarcza prąd do wejścia sterownika PLC. Aktywny czujnik NPN odprowadza prąd z wejścia. Każdy z tych typów wyjścia elektrycznego może być skonfigurowany do pracy przy świetle lub przy zaciemnieniu.

Wspólny zacisk wejścia PLC musi odpowiadać wybranemu typowi wyjścia. Prawidłowo wybrany tryb światło/ciemność nie naprawi niezgodnego obwodu wejściowego. Przed włączeniem zasilania potwierdź napięcie zasilania, funkcję przewodów, typ wyjścia, prąd obciążenia, wspólny zacisk wejścia oraz to, czy czujnik ma jedno konfigurowalne wyjście, czy dwa wyjścia komplementarne.

Powiązane sterowniki i urządzenia wejściowe przedstawiono między innymi w kolekcji systemów PLC i PAC, zawierającej przykłady urządzeń odbierających te sygnały dyskretne. Program PLC powinien używać nazwy zmiennej opisującej znaczenie procesu, na przykład PartAtStop, zamiast surowej nazwy takiej jak SensorDark.

Wyjścia wybieralne i komplementarne

Niektóre czujniki mają przycisk konfiguracji, zdalne wejście uczenia, przełącznik lub parametr programowy umożliwiający wybór trybu LO albo DO. Inne udostępniają jednocześnie dwa wyjścia: jedno działa przy świetle, a drugie przy zaciemnieniu. Schemat okablowania określa, jakie działanie jest dostępne. Kolory przewodów są powszechnie stosowanymi konwencjami, ale nie stanowią dowodu funkcji.

Przewód zdalnego uczenia może, zależnie od czasu trwania impulsu i sposobu okablowania, wybierać tryb pracy, uruchamiać uczenie progu, blokować przyciski lub pełnić kilka funkcji. Pozostawienie tego przewodu niepodłączonego nie zawsze powoduje taki sam stan w różnych rodzinach produktów. Postępuj zgodnie z dokładną instrukcją danego produktu, zamiast przenosić założenia z podobnego czujnika.

Wybierz tryb na podstawie bezpiecznego stanu procesu

Inżynierowie czasem wybierają LO lub DO wyłącznie po to, aby uprościć logikę drabinkową. Lepsza metoda zaczyna się od określenia reakcji maszyny na utratę światła, zasilania, przerwany przewód, zabrudzoną soczewkę, uszkodzony nadajnik i uszkodzony odbiornik. Wiele z tych usterek pojawia się jako stan zaciemnienia, ale nie każde wyjście czujnika potrafi odróżnić je od prawidłowo zablokowanej wiązki.

W przypadku funkcji związanej z osłoną lub ochroną personelu standardowy czujnik fotoelektryczny i zwykła logika PLC nie zastępują certyfikowanej detekcji bezpieczeństwa ani logiki bezpieczeństwa. W przypadku detekcji procesowej wybrany tryb również powinien, gdy jest to praktyczne, uwidaczniać typowe usterki. Tam, gdzie pojedyncze wyjście nie może ujawnić wystarczającej ilości informacji, mogą być potrzebne bity diagnostyczne, kanały komplementarne, timery kontroli wiarygodności lub drugi czujnik.

Procedura uruchamiania

1. Najpierw przygotuj tabelę stanów

Wymień stan światła odbiornika, stan obiektu, diodę LED wyjścia czujnika, wyjście elektryczne, bit wejścia PLC oraz interpretację maszyny. Uwzględnij nieprzerwaną drogę wiązki, obecność obiektu, zasłoniętą soczewkę, odłączony przewód i odłączone zasilanie. Dzięki temu odwrócone założenia zostaną ujawnione, zanim maszyna zacznie się poruszać.

2. Sprawdź działanie elektryczne

Zmierz zasilanie czujnika i potwierdź zmianę stanu wejścia PLC na zacisku. Sprawdź napięcie zarówno w stanie aktywnym, jak i nieaktywnym. Zwróć uwagę na prąd upływu, próg wejściowy, wspólne zaciski oraz nieoczekiwane działanie lampek testowych lub urządzeń pośredniczących.

3. Wykonaj uczenie z użyciem próbek produkcyjnych

Użyj oczekiwanych elementów o najciemniejszej i najjaśniejszej powierzchni, najmniejszych, najbardziej przezroczystych lub najbardziej odblaskowych, a także rzeczywistego tła. Oficjalny przewodnik Banner dotyczący ustawiania trybu światła i zaciemnienia dla QS18 pokazuje, że uczenie ustala próg na podstawie zaobserwowanych warunków. Dokładna procedura i strategia ustalania progu zależą jednak od modelu.

4. Sprawdź zapas sygnału podczas pracy

Przesuń obiekt przez cały dozwolony zakres położenia, obracaj go, jeśli orientacja może się zmieniać, i wykonaj test przy maksymalnej odległości. Zanieczyszczaj soczewkę wyłącznie za pomocą kontrolowanej metody testowej. Czujnik, który przełącza się raz podczas konfiguracji, może nadal drgać przy wibracjach, zapyleniu lub zmianie koloru produktu zmniejszającej zapas wzmocnienia.

5. Sprawdź powrót do pracy i ponowne uruchomienie

Odłącz zasilanie czujnika, odłącz sygnał, zablokuj wiązkę i przywróć system do kontrolowanego stanu. Potwierdź działanie alarmów, czas eliminacji drgań styków, odzyskiwanie sekwencji i zapobieganie ponownemu uruchomieniu. Sprawdź, czy personel utrzymania ruchu potrafi określić, czy usterka ma charakter optyczny, elektryczny, sieciowy czy logiczny.

Usuwanie problemów z odwróconą lub niestabilną detekcją

Jeśli bit PLC wydaje się działać odwrotnie, najpierw sprawdź tryb optyczny, następnie obwód PNP/NPN, a na końcu ewentualne odwrócenie logiki w programie. Jeśli wyjście drga, sprawdź ustawienie, odległość detekcji, stan reflektora, kontrast obiektu, wibracje, zabrudzenia, stabilność zasilania i zapas uzyskany podczas uczenia. Zmiana LO na DO może odwrócić objaw, ale nie naprawi słabego sygnału optycznego.

Przy wymianie czujnika porównuj więcej niż tylko zasięg detekcji i typ złącza. Sprawdź zasadę detekcji, typ wiązki, polaryzację wyjścia, konfigurację LO/DO, czas reakcji, stopień ochrony, metodę uczenia i wyprowadzenia złącza. Biblioteka wiedzy zawiera dodatkowe wskazówki dotyczące okablowania i uruchamiania urządzeń polowych w systemach sterowania przemysłowego.

Wyraźnie określ znaczenie procesu

Tryb aktywacji przy świetle i tryb aktywacji przy zaciemnieniu są precyzyjnymi terminami optycznymi, jeśli inżynierowie rozdzielają je od obecności obiektu i polaryzacji wyjścia. Krótka tabela stanów, prawidłowe kontrole elektryczne, uczenie z użyciem próbek produkcyjnych i celowe testy usterek przekładają tę terminologię na przewidywalne działanie maszyny.