Каково основное применение фотоэлектрических датчиков в автоматизации?

Автоматизация конвейерных систем с детектированием объектов в режиме реального времени

Обнаружение наличия объекта в режиме реального времени для синхронизированного пуска/остановки двигателя

Фотоэлектрические датчики обнаруживают предметы на конвейерных лентах без контакта, используя инфракрасные лучи для определения объектов по мере их прохождения. Эти датчики срабатывают, когда объект входит или выходит из заданной зоны, отправляя сигналы на запуск или остановку двигателей, чтобы продукция равномерно перемещалась по системе. Результат — меньшее количество заторов, поскольку предметы не застревают, более длительный срок службы компонентов благодаря снижению нагрузки и экономия на электроэнергии до 40 процентов по сравнению с непрерывной работой оборудования в течение всего рабочего дня. Особенность этих датчиков заключается в их надежной работе даже при установке в местах, где вибрации от тяжелого оборудования выводят из строя большинство других приборов.

Интеграция с ПЛК для точного управления временем и оптимизации производительности

Когда фотоэлектрические датчики подключаются к ПЛК (программируемым логическим контроллерам), они образуют по сути замкнутый контур управления, работающий в реальном времени. Принцип работы довольно прост: данные с датчиков поступают непосредственно в логический модуль ПЛК, который затем оперативно корректирует скорость движения конвейеров между различными участками обработки. Это позволяет устранить раздражающие временные задержки, возникающие ранее в ходе производственных процессов, и, согласно полевым испытаниям, в некоторых предприятиях наблюдался рост производительности примерно на 25%. Дополнительным преимуществом является то, что программирование ПЛК позволяет задавать индивидуальные параметры реакции в зависимости от типа продукции, перемещающейся по линии. Также стоит отметить, что эти интеллектуальные контроллеры оснащены диагностическими функциями, которые уведомляют персонал по техническому обслуживанию о том, что датчики начинают выходить из выравнивания, задолго до того, как станет заметно какое-либо снижение качества работы.

Пример из практики: Регулировка скорости конвейера на автомобильной сборочной линии с использованием сквозных датчиков

Один крупный автопроизводитель установил датчики прерывания луча вдоль своей линии сборки шасси, чтобы отслеживать перемещение деталей по широким 3-метровым конвейерам. Система работала довольно эффективно — она регулировала скорость конвейеров в зависимости от ситуации на каждой станции. Когда сварочные роботы заканчивали работу раньше срока, ленты ускорялись. Но всякий раз, когда на следующей станции происходила смена инструмента, всё замедлялось, чтобы избежать заторов. Анализ показателей за шесть месяцев выявил значительные улучшения: производственные циклы стали быстрее на 18 %, месячные расходы на электроэнергию сократились примерно на 22 тысячи долларов, а количество поломок оборудования снизилось почти на треть по сравнению с периодом до внедрения этой сети датчиков.

Оптимизация транспортировки материалов и упаковочных линий

Фотоэлектрические датчики сегодня выполняют множество важных задач в системах транспортировки материалов: подсчёт изделий, обнаружение зазоров между продуктами и контроль степени заполнения контейнеров, одновременно сокращая количество ошибок примерно на 30% по всей упаковочной линии. Точность, которую они обеспечивают, снижает расход материалов, ускоряет процессы на конвейере и помогает компаниям придерживаться принципов бережливого производства — особенно это важно в отраслях с жёстким регулированием, таких как переработка пищевых продуктов, производство лекарств и сборка потребительских товаров. Что касается обнаружения зазоров, такие датчики практически мгновенно останавливают конвейерную ленту, если что-либо застревает, что позволяет экономить средства, избегая дорогостоящих аварий и незапланированных простоев. Контроль уровня наполнения гарантирует, что каждый контейнер заполняется точно до нужного уровня, и компании не теряют ежегодно до 25% своих сырьевых ресурсов. И, конечно, нельзя забывать о функции подсчёта в реальном времени, которая передаёт данные напрямую в системы управления складскими запасами, обеспечивая производителям лучший контроль над выпускаемой продукцией и сроками её изготовления.

Подсчет, обнаружение пропусков и контроль уровня заполнения на упаковочных линиях

Эти приложения используют фотоэлектрические датчики для высокоскоростного и высокоточного управления:

• Подсчет проверяет количество изделий на быстро движущихся конвейерах — критически важно для соблюдения норм в фармацевтической и пищевой упаковке, где ошибки в подсчете могут повлечь штрафные санкции.
• Обнаружение зазоров выявляет отсутствующие изделия или нерегулярное расстояние между продуктами, вызывая автоматическую остановку для предотвращения заторов и неправильной подачи.
• Контроль уровня заполнения проверяет уровень жидкостей или сыпучих материалов в емкостях для оптимизации объема наполнения и минимизации перелива или недолива.

Основные преимущества включают:

• снижение объема переделки на 15–20 % за счет немедленного исправления ошибок
• Снижение эксплуатационных расходов благодаря уменьшению числа ручных проверок
• Повышение устойчивости за счет сокращения отходов материалов

Диффузные и рефлекторные датчики: производительность в запыленных условиях упаковочного производства

Выбор датчиков имеет большое значение при работе в местах, заполненных пылью, таких как мельницы для муки, цементные заводы или любые места, где обрабатываются зерна. Обычные диффузные датчики излучают свет в направлении объекта, который необходимо обнаружить, но они сталкиваются с проблемами при наличии большого количества пыли в воздухе, поскольку сигналы рассеиваются повсюду. Это делает их неточными большую часть времени, часто снижая точность ниже 85%, когда пыль особенно густая. С другой стороны, рефлекторные датчики работают по-другому: они используют поляризованный свет вместе со специальными отражателями, которые помогают блокировать ложные показания. Эти датчики остаются надежными даже в сложных условиях, сохраняя уровень обнаружения выше 95%, несмотря на загрязненность. Основное различие между этими вариантами заключается в том, насколько хорошо они справляются с трудными запыленными условиями.

Использование ретро-отражающих датчиков на сложных упаковочных линиях позволяет сократить простои, связанные с датчиками, на 40%.

Обнаружение на высокой скорости для сортировки и точности производственной линии

Обеспечение проверки более 10 000 деталей в минуту с использованием технологии модулированного светодиода

Современные фотоэлектрические датчики используют высокочастотные светодиоды, способные обнаруживать объекты, движущиеся со скоростью более 10 000 деталей в минуту (ppm), что крайне важно для крупномасштабных операций, таких как линии сортировки, заводы по розливу напитков в бутылки и сборочные цеха электронных компонентов. Эти датчики не подвержены влиянию обычного освещения или вибраций, которые мешают работе устаревших систем, и количество ложных срабатываний снижается примерно на четыре пятых, даже если на производстве возникает неразбериха. Поскольку они работают без непосредственного контакта, их производительность остаётся стабильной тогда, когда традиционные методы начинают выходить из строя. Это означает меньшее количество простоев производства и повышенную общую надёжность системы в периоды максимальной загрузки.

Позиционирование с точностью до долей миллиметра с использованием поляризованных рефлекторных фотоэлектрических датчиков

Когда речь идет о действительно точной работе, например, размещении полупроводниковых пластин или сборке крошечных компонентов, поляризованные рефлекторные фотоэлектрические датчики способны позиционировать объекты с точностью до половины миллиметра. Эти датчики оснащены специальными фильтрами, блокирующими раздражающие отражения от блестящих металлических поверхностей, что позволяет надежно обнаруживать объекты без их физического контакта. Роботизированные манипуляторы, оснащённые такими датчиками, могут многократно устанавливать хрупкие детали с невероятной стабильностью — чего просто не могут достичь традиционные механические переключатели. Предприятия, использующие эту технологию, отмечают снижение количества повреждённой продукции и уменьшение расходов на техническое обслуживание примерно на 35–40 процентов. Это оказывает большое влияние на производстве, где каждый доли миллиметра имеют значение.

Умная интеграция: тенденции IO-Link и предиктивного технического обслуживания

Рост популярности фотоэлектрических датчиков IO-Link для предиктивного технического обслуживания

Технология IO-Link превращает обычные фотоэлектрические датчики в интеллектуальные периферийные устройства, поскольку позволяет им передавать и получать диагностическую информацию в реальном времени. Речь идет о таких вещах, как загрязнение линзы, изменение температуры со временем и качество сигнала по сравнению с фоновым шумом. Благодаря этому службы технического обслуживания могут устранять неполадки до того, как они станут серьёзными проблемами. Вместо того чтобы ждать поломки, рабочие могут очистить надоедливые линзы или отрегулировать настройки, пока всё ещё работает нормально. По данным Automation World за прошлый год, предприятия по розливу достигли впечатляющих результатов благодаря такому подходу, сократив количество незапланированных простоев примерно на 45 процентов. Возьмём в качестве примера накопление пыли на оптических компонентах. Датчики обнаруживают эти мельчайшие частицы задолго до того, как кто-либо заметит снижение точности. Поскольку более быстрые системы сортировки чрезвычайно зависят от точности измерений, производители включают интеграцию IO-Link в обязательный список требований при проектировании. Это помогает продлить срок службы оборудования, экономит деньги в долгосрочной перспективе и делает производственные процессы менее уязвимыми к сбоям.