Logic cảm biến quang điện Bật sáng và Bật tối

Light-on và dark-on mô tả thời điểm cảm biến quang điện kích hoạt ngõ ra chuyển mạch. Chúng không mô tả cực tính transistor, kiểu đấu dây hay việc một vật thể có hiện diện về mặt vật lý hay không. Sự phân biệt này giúp ngăn ngừa nhiều lỗi chạy thử, vì cùng một điều kiện quang học có thể mang ý nghĩa trái ngược trong các bố trí cảm biến kiểu tia xuyên, phản xạ ngược và khuếch tán.

Bắt đầu với ánh sáng nhận được

Ở chế độ light-operate, thường viết tắt là LO, ngõ ra bật khi bộ thu nhận đủ ánh sáng để vượt ngưỡng chuyển mạch. Ở chế độ dark-operate, hay DO, ngõ ra bật khi ánh sáng nhận được giảm xuống dưới ngưỡng đó. Banner Engineering đưa ra cùng các định nghĩa cơ bản này trong tài liệu đào tạo chính thức về cảm biến quang điện.

Các thuật ngữ này đề cập đến bộ thu quang, không phải căn phòng. Một mục tiêu tối trong nhà máy được chiếu sáng tốt vẫn có thể làm giảm chùm tia phản hồi xuống dưới ngưỡng. Bụi trên thấu kính cũng có thể gây ra điều tương tự. Một vật thể sáng bóng có thể phản hồi nhiều ánh sáng hơn dự kiến. Vì vậy, quá trình chạy thử phải xác nhận biên độ quang học thực tế, chứ không chỉ quan sát xem đèn LED của cảm biến có đổi trạng thái một lần hay không.

Hình học cảm biến làm thay đổi ý nghĩa của ngõ ra

Cảm biến kiểu tia xuyên

Một cặp cảm biến kiểu tia xuyên đặt bộ phát và bộ thu đối diện nhau. Khi không có vật thể giữa chúng, bộ thu thường nhìn thấy chùm tia. Do đó, light-operate tạo ngõ ra bật khi đường tia thông suốt, còn dark-operate tạo ngõ ra bật khi vật thể chặn chùm tia.

Cảm biến phản xạ ngược

Cảm biến phản xạ ngược phát ánh sáng về phía gương phản xạ và nhận chùm tia phản hồi trong cùng một vỏ. Logic tương tự như cảm biến kiểu tia xuyên: gương phản xạ không bị che tạo ra điều kiện sáng, còn mục tiêu cắt ngang đường truyền thường tạo ra điều kiện tối. Các vật thể phản xạ mạnh, vật liệu trong suốt, căn chỉnh kém hoặc gương phản xạ bị hỏng có thể làm phức tạp mô hình đơn giản này.

Cảm biến khuếch tán

Cảm biến khuếch tán dựa vào chính mục tiêu để phản hồi ánh sáng. Ở đây, vật thể đi vào vùng cảm biến thường tạo ra điều kiện sáng. Vì vậy, light-operate có thể tương ứng với trạng thái có vật thể, trái ngược với một hệ thống kiểu tia xuyên điển hình. Khả năng khử nền và khử tiền cảnh bổ sung thêm các yếu tố hình học quang học, nên phải kiểm tra chính xác hành vi chuyển mạch theo hướng dẫn của mẫu đã chọn.

Không nhầm LO/DO với PNP/NPN

LO và DO xác định điều kiện quang học ra lệnh cho ngõ ra. PNP và NPN mô tả đặc tính điện của transistor ngõ ra. Cảm biến PNP cấp dòng đến ngõ vào PLC khi hoạt động. Cảm biến NPN kéo dòng xuống khi hoạt động. Cả hai kiểu ngõ ra điện đều có thể được cấu hình cho light-operate hoặc dark-operate.

Chân chung ngõ vào PLC phải phù hợp với kiểu ngõ ra đã chọn. Việc chọn đúng chế độ sáng/tối không thể khắc phục mạch ngõ vào không tương thích. Trước khi cấp nguồn, hãy xác nhận điện áp nguồn, chức năng dây dẫn, kiểu ngõ ra, dòng tải, chân chung ngõ vào và cảm biến có một ngõ ra cấu hình được hay hai ngõ ra bổ sung cho nhau.

Đối với bộ điều khiển và phần cứng ngõ vào liên quan, bộ sưu tập hệ thống PLC và PAC của trang web cung cấp các ví dụ về thiết bị nhận những tín hiệu rời rạc này. Chương trình PLC nên sử dụng tên thẻ mô tả ý nghĩa của quy trình, chẳng hạn như PartAtStop, thay vì tên thô như SensorDark.

Ngõ ra có thể chọn và ngõ ra bổ sung

Một số cảm biến có nút cài đặt, ngõ vào teach từ xa, công tắc hoặc tham số phần mềm để chọn LO hoặc DO. Một số khác cung cấp đồng thời hai ngõ ra: một hoạt động ở chế độ sáng và một hoạt động ở chế độ tối. Sơ đồ đấu dây quyết định hành vi nào khả dụng. Màu dây là quy ước phổ biến, không phải bằng chứng về chức năng.

Một dây teach từ xa có thể chọn chế độ hoạt động, bắt đầu quá trình teach ngưỡng, khóa các nút hoặc thực hiện nhiều chức năng tùy theo thời lượng xung và cách đấu dây. Để dây đó hở không phải lúc nào cũng tạo ra cùng một trạng thái giữa các dòng sản phẩm. Hãy làm theo đúng hướng dẫn của sản phẩm thay vì áp dụng giả định từ một cảm biến tương tự.

Chọn chế độ dựa trên trạng thái an toàn của quy trình

Đôi khi kỹ sư chọn LO hoặc DO chỉ để làm cho logic thang dễ lập trình hơn. Phương pháp tốt hơn là bắt đầu từ phản ứng của máy khi mất ánh sáng, mất nguồn, đứt cáp, thấu kính bẩn, bộ phát hỏng và bộ thu hỏng. Nhiều lỗi trong số đó biểu hiện như điều kiện tối, nhưng không phải mọi ngõ ra cảm biến đều có thể phân biệt chúng với tình trạng chùm tia bị chặn hợp lệ.

Đối với chức năng bảo vệ cửa chắn hoặc con người, cảm biến quang điện tiêu chuẩn và logic PLC thông thường không thể thay thế cảm biến đạt chuẩn an toàn cùng logic an toàn. Đối với phát hiện trong quy trình, chế độ đã chọn vẫn nên giúp nhận biết các lỗi thường gặp khi khả thi. Có thể cần các bit chẩn đoán, kênh bổ sung, bộ định thời kiểm tra tính hợp lý hoặc cảm biến thứ hai khi một ngõ ra đơn không thể cung cấp đủ thông tin.

Quy trình chạy thử

1. Lập bảng chân lý trước

Liệt kê trạng thái ánh sáng tại bộ thu, trạng thái mục tiêu, đèn LED ngõ ra của cảm biến, ngõ ra điện, bit ngõ vào PLC và cách máy diễn giải. Bao gồm đường truyền thông suốt, có mục tiêu, che thấu kính, ngắt kết nối cáp và tắt nguồn. Việc này làm lộ các giả định đảo ngược trước khi máy chuyển động.

2. Xác minh hành vi điện

Đo nguồn cấp cho cảm biến và xác nhận ngõ vào PLC thay đổi tại đầu nối. Kiểm tra điện áp ở cả trạng thái hoạt động và không hoạt động. Lưu ý dòng rò, ngưỡng ngõ vào, chân chung dùng chung và hành vi bất ngờ do đèn kiểm tra hoặc thiết bị trung gian gây ra.

3. Teach bằng mẫu sản xuất

Sử dụng các chi tiết dự kiến có màu tối nhất, sáng nhất, nhỏ nhất, trong suốt nhất hoặc phản xạ mạnh nhất, cùng với nền thực tế. Hướng dẫn cài đặt light và dark cho QS18 chính thức của Banner minh họa rằng quá trình teach thiết lập một ngưỡng dựa trên các điều kiện quan sát được. Quy trình và chiến lược ngưỡng cụ thể vẫn phụ thuộc vào từng mẫu.

4. Kiểm tra biên độ hoạt động

Di chuyển mục tiêu trong toàn bộ phạm vi vị trí cho phép, xoay mục tiêu khi hướng đặt thay đổi và kiểm tra ở khoảng cách tối đa. Chỉ làm bẩn thấu kính bằng phương pháp kiểm tra có kiểm soát. Một cảm biến chuyển mạch được một lần trong lúc cài đặt vẫn có thể bị rung tín hiệu khi rung động, bụi hoặc màu sản phẩm làm giảm độ lợi dư.

5. Kiểm tra khôi phục và khởi động lại

Ngắt nguồn cảm biến, ngắt kết nối tín hiệu, chặn chùm tia và khôi phục hệ thống trong trạng thái có kiểm soát. Xác nhận cảnh báo, thời gian chống dội, quá trình khôi phục trình tự và cơ chế ngăn khởi động lại. Đảm bảo nhân viên bảo trì có thể xác định lỗi thuộc về quang học, điện, mạng hay logic.

Xử lý sự cố phát hiện bị đảo ngược hoặc không ổn định

Nếu bit PLC có vẻ bị đảo ngược, trước tiên hãy kiểm tra chế độ quang học, sau đó kiểm tra mạch PNP/NPN và cuối cùng kiểm tra mọi phép đảo trong chương trình. Nếu ngõ ra bị rung, hãy kiểm tra căn chỉnh, khoảng cách cảm biến, tình trạng gương phản xạ, độ tương phản mục tiêu, rung động, nhiễm bẩn, độ ổn định nguồn và biên độ teach. Chuyển LO sang DO có thể đảo ngược triệu chứng nhưng không khắc phục tín hiệu quang yếu.

Khi thay cảm biến, đừng chỉ so sánh phạm vi cảm biến và kiểu đầu nối. Hãy xác minh nguyên lý cảm biến, kiểu chùm tia, cực tính ngõ ra, cấu hình LO/DO, thời gian đáp ứng, cấp bảo vệ, phương pháp teach và sơ đồ chân đầu nối. Thư viện kiến thức có thêm hướng dẫn về đấu dây và chạy thử để tích hợp thiết bị hiện trường vào hệ thống điều khiển công nghiệp.

Làm rõ ý nghĩa của quy trình

Light-operate và dark-operate là các thuật ngữ quang học chính xác khi kỹ sư tách chúng khỏi trạng thái có vật thể và cực tính ngõ ra. Một bảng chân lý ngắn, các kiểm tra điện chính xác, việc teach bằng mẫu sản xuất và các phép thử lỗi có chủ đích sẽ biến thuật ngữ đó thành hành vi máy móc có thể dự đoán.