ניטור לחץ פנאומטי מדויק עבור רובוטיקה ויישומים תעשייתיים

ניטור לחץ מדויק באמצעות חיישנים פנאומטיים הוא קריטי במגוון יישומים רובוטיים ובקרה תעשייתית. כדי להבטיח פעולה אמינה, על מדי הלחץ להיות בעלי עמידות מצוינת ללחץ-יתר ולוואקום, ועליהם לכלול תא מדידה שאינו רגיש לנוזלים או משקעים.

בנוסף לפעולה מדויקת וחסונה, גמישות היישום היא מאפיין עיקרי היכול לזרז את ההתקנה הראשונית ולתמוך בשינויי תצורה, מה שמאפשר התאמה-מיוחדת המונית ב-Industry 4.0‏.

על המנטר לכלול תצוגה קלה-לקריאה לבדיקות סטטוס מהירות, יציאות הניתנות לתכנות עבור התרעות, והגדרה ותפעול מקומיים באמצעות לחצנים משולבים. IO-Link נדרש עבור העברת נתונים דיגיטלית לצורך ניטור והגדרה מרחוק של תהליכים. בהתקנות מסוימות, יציאה אנלוגית היא מועילה.

תמיכה במספר תצורות הרכבה יכולה להבטיח תאימות עם מגוון רחב של תכני מערכת.

מאמר זה מציג את סדרת PQ‏ של מדי לחץ מדויקים של ifm Efector‏ (ifm‏) ומפרט כיצד הם עונים על צרכים מגוונים של מערכות פנאומטיות ואוויר דחוס במגוון רחב של יישומים תעשייתיים ורובוטיים.

ממשק משתמש

הממשק הויזואלי הוא מאפיין עיקרי של סדרת PQ. הוא כולל צג TFT צבעוני בגודל 1 אינץ', נוריות LED עבור נקודת מיתוג ומתגים לשינוי התצוגה וקביעת פרמטרים. ערך התהליך העיקרי הנמדד הוא לחץ, וניתן להציג אותו ביחידות שונות, כולל bar‏, psi או kPa. ניתן לייצג את רמת הוואקום גם כאחוז מנקודת ההגדרה.

התצוגה יכולה להציג את נקודת ההגדרה (SP) ואת נקודת האיפוס (rP) עבור היציאות הדיגיטליות. נקודות המיתוג מסומנות באמצעות נוריות LED. עבור דגמים עם יציאה אנלוגית, ניתן להשתמש בתצוגה כדי להגדיר ולהציג את נקודת ההתחלה האנלוגית לדוגמה, mA‏ 4‏) ונקודת הסיום (לדוגמה, mA‏ 20‏) לצורך שינוי קנה-המידה של האות. ממשק המשתמש כולל מספר אלמנטים (איור 1):

1. נורית LED של מצב המיתוג נדלקת אם יציאה 1 פעילה
2. נורית LED של מצב המיתוג נדלקת אם יציאה 2 פעילה
3. רכיבי תצוגת TFT:
   1. סטטוס ההתקן
   2. ערך התהליך. התצוגה יכולה לעבור מצבע סטנדרטי (ירוק) לצבע חלופי (אדום), מה שמאפשר להבהיר ויזואלית מתי ערך התהליך נכנס או יוצא מתחום מקובל.
   3. מידע אבחוני וביצועים, כגון מספר מחזורי המיתוג והלחץ הנמוך ביותר או הגבוה ביותר שנרשם. באיור 2, Hi.P מציין את הערך הגבוה ביותר שנמדד עבור הלחץ.
4. מקשים עבור תצורת תצוגה וקביעת פרמטרים

איור 1: מתווה ממשק המשתמש של סדרת PQ. (מקור התמונה: ifm)

סדרת PQ זמינה עם ובלי יציאה אנלוגית הניתנת להגדרה. לדגמי PQS‏, כמו ה-PQS812‏, יש שתי יציאות דיגיטליות, בעוד שדגמי PQC, כמו ה-PQC812‏, כוללים יציאה אנלוגית הניתנת להגדרה בנוסף לשתי היציאות הדיגיטליות. ניתן להשתמש ביציאה האנלוגית בדגמי PQC לשליחת אות פרופורציונלי.

מתכנני מכונות ואוטומציה יכולים לבחור התקנים עם תחומי מדידה ספציפיים. לדגמים PQS812 ול-PQC812 יש תחומי מדידה של bar‏ 1‏ עד bar‏ 10‏ (kPa‏ 100‏- עד kPa‏ 1,000‏, psi‏ 14.5‏- עד psi‏ 145‏). הדגמים PQS816‏ ו-PQC816‏ מיועדים עבור יישומים בלחץ נמוך ובוואקום, עם תחומי מדידה של bar‏ 1‏- עד bar‏ 1‏ (kPa‏ 100‏- עד kPa‏ 100‏, psi‏ 14.5‏- עד psi‏ 14.5‏). יישומים הדורשים מדידת ואקום בלבד יכולים להשתמש בדגמים PQS819‏ ו-PQC819‏, עם תחומי מדידה של bar‏ 1‏- עד bar‏ 0‏ (kPa‏ 100‏- עד kPa‏ 0‏, psi‏ 14.5‏- עד psi‏ 0‏).

טיפול באוויר דחוס הוא פעולה נפוצה במערכות פנאומטיות. זהו תהליך של הסרת מזהמים, כגון רטיבות, שמן ולכלוך, מהאוויר הדחוס כדי להגן על ציוד פנאומטי, להבטיח את אמינות המערכת ולשמור על איכות המוצר.

סדרת PQ מתאימה במיוחד עבור מערכות טיפול באוויר דחוס מכיוון שתא המדידה מסיליקון מצופה ואטום השומר על ביצועיו בנוכחות אוויר מזוהם עם מים, אבק או שמן.

יישומי אחיזה בוואקום הם שימוש נפוץ בחיישני לחץ סדרת PQ. יישומים אלה יכולים לכלול מספר אפקטורים של ליקוט. שינוי הצבע האדום/ירוק של התצוגה מעניק למפעילים מבט מהיר על ערכי התהליך בכל נקודת ליקוט (איור 2).

איור 2: תרשים של מדי לחץ סדרת PQ המשמשים ביישום אחיזה בוואקום, המציג אחיזה אחת עם ואקום נמוך מדי (תצוגה אדומה). (מקור התמונה: ifm)

ורסאטיליות יישומים

חיישני לחץ PQ Cube מתאימים עבור מגוון יישומים פנאומטיים, כולל אריזות מזון ומשקאות, מכונות אריזה תעשייתיות, ייצור מוצרים לבנים לצרכנים, ועוד.

בפעולות מזון ומשקאות, אטמי אריזות ממוקמים באמצעות תופסן ואקום. במכונות אריזה אלו, דירוג IP65 הוא מאפיין חשוב. הוא מציין שהחיישן מוגן מפני סילוני מים בלחץ נמוך מכל כיוון.

כדי להשיג ביצועים אופטימליים, יש למקם את החיישנים במכונות אריזת מזון ומשקאות קרוב ככל האפשר לתופסן הוואקום, תוך שימוש באורכי צינורות קצרים. זה מציב את החיישן בתוך אזור הניקוי של המכונה, וחשוף אותו לתרסיסי מים וכימיקלים לניקוי ש-PQ Cube מטפל בהם בקלות ללא הפסדי ביצועים או אמינות.

טכנולוגיית אחיזת ואקום היא גם מרכיב מפתח במכונות רובוטיות לבניית משטחים. חיישני פנאומטיים של PQ Cube קובעים במדויק ובמהירות אם קיים ואקום מספיק לאחיזת התיבה. רק כאשר התיבה אחוזה כראוי, המכונה תזיז אותה למקומה על גבי מכונת בניית משטחים (איור 3).

איור 3: מכונת בניית משטחים המציגה את מיקום חיישני PQ Cube (מסגרת אמצעית). לחיישן משמאל יש תצוגה אדומה המציינת מצב של מחוץ-למפרט. (מקור התמונה: ifm)

מוצרים לבנים, כמו מדיחי כלים, יכולים להיות בעלי עשרות או אפילו אלפי וריאציות של דגמים מבחינת גודל, צורה, צבע ומאפיינים טכנולוגיים. עם מגוון כה רחב של רכיבים, השימוש בתופסני ואקום הוא הכרחי כדי להבטיח ייצור יעיל וחלק.

יש להפעיל את התופסן בלחץ תהליך ספציפי כדי לאבטח רכיבים עדינים מבלי לפגוע בהם, ולאחר מכן למקם ולשחרר אותם במהירות במהלך ההרכבה. זמן התגובה של ms‏ 6‏ והדיוק הגבוה של חיישני PQ Cube הם מאפיינים חשובים ביישומים רובוטיים אלה.

מכונות אלה משתמשות לעתים קרובות בשני רכיבי PQ Cube‏. אחד עבור מיקום הרכיבים והשני עבור יחידת תחזוקה המנטרת את לחץ המערכת הפנאומטית הכולל ומספקת כוח לשתי תחנות הרכבה רובוטיות.

בניית המכונה בהתאמה-מיוחדת

גמישות היישום של חיישני PQ מתפרשת על בניית מכונות. ניתן להתקין את ההתקן בפאנלים באמצעות ערכת ההרכבה E30574‏. מתאם הרכבת קיר E30576‏ הוא אופציה נוספת, וכך גם ערכת ההרכבה למסילת DIN‏ E30575‏.

ניתן להרכיב את החיישן על פאנל גם ללא ערכת הרכבה באמצעות שני ברגים גליליים. עבור מטרה זו, הברגים הגליליים מוברגים תחילה לתוך הפאנל, לאחר מכן ההתקן מונח מעליו וננעל כלפי מטה.

אך זה לא הכל. חיבור שני חיבורי התהליך לצינורות מאפשר שימוש בחיישני PQ כמפלגים פנאומטיים ללא צורך במתאמים נוספים. ביישומים אחרים, שימוש באחד משני החיבורים בחיישן מאפשר התקנה גמישה על צינור, מה שמאפשר ניטור לחץ מדויק כאשר החיבור שאינו בשימוש וסגור באמצעות פקק איטום.

כאשר מכונות עם חיישני PQ מותקנות, הטכנאים יכולים להשתמש באשף ההתקנה כדי לזרז את התהליך. ניתן ליישם את האשף בהתקן באמצעות הכפתורים המשולבים. הוא זמין בתשע שפות ומסביר את תהליך ההתקנה והכינון בשלבים על ידי שאילת סדרה של שאלות. ניתן לבצע את ההתקנה גם באמצעות IO-Link.

IO-Link מגביר את הפרודוקטיביות

IO-Link מאפשר חיבוריות דיגיטלית מעבר למכונה אל Field Buses‏ ברמה גבוהה יותר, מאיץ את ההתקנה וההפעלה-הראשונית של מכונות חדשות או חיישני PQ חלופיים, ותומך בשינויי תצורה במכונות קיימות, כמו גם בניטור ביצועים ואבחון מרכזיים.

כבל חיישן/מפעיל (Actuator‏) סטנדרטי בן 3 חוטים משמש עם חיבורי IO-Link. ה- PQ Cube‏ מתחבר למאסטר IO-Link, המספק חיבוריות ברמה גבוהה יותר, בדרך כלל באמצעות פרוטוקול Ethernet תעשייתי, להתקנים כגון בקרי לוגיקה ניתנים-לתכנות (PLC) וממשקי אדם-מכונה (HMI), כולל צגים שטוחים.

IO-Link משפר את ביצועי התקני סדרת PQ על ידי מתן אפשרות לתקשורת דיגיטלית חסונה, אספקת נתונים ברזולוציה גבוהה ותמיכה באבחון מתקדם יותר. במקום להסתמך על אותות אנלוגיים מסורתיים או על ממשק I/O‏ (SIO) סטנדרטי, IO-Link מעניק דיוק ואמינות גבוהים יותר (איור 4). SIO הוא היכולת הבסיסית לפעול כחיישן מיתוג בינארי.

איור 4: דוגמה לתקשורת SIO ו-IO-Link על פין 4. (מקור התמונה: ifm)

הזיכרון המובנה בחיישנים אלה יכול לאחסן מספר שעות פעולה ועד 20 אירועים, כגון קפיצות לחץ החורגות מסף המוגדר על ידי המשתמש. בנוסף, ניתן לשדר את טמפרטורת המערכת יחד עם ערכי הלחץ והתהליך, מה שמאפשר תחזוקה חזויה.

השימוש בתוכנת moneo‏ של ifm תומך בהגדרה מרחוק ובכוונונים של הגדרות החיישן. במקרה הנדיר של תקלה בהתקן, תוכנת ה-moneo‏ יכולה להעביר באופן אוטומטי את התצורה הנדרשת לחיישן החלופי, ובכך למזער את זמן ההשבתה.

סיכום

חיישני PQ Cube של ifm מתאפיינים במבנה חסון, תפעול ידידותי למשתמש, אפשרויות תקשורת מגוונות והתקנה גמישה, מה שהופך אותם לאידיאליים עבור מגוון יישומים פנאומטיים. יש להם זמני תגובה מהירים, דיוק גבוה ומאפיינים מתקדמים הנדרשים במערכות אוטומציה ורובוטיקה של Industry 4.0.

קריאה מומלצת:

1. כיצד להפוך מפעילים (Actuators‏) חכמים של מפעלים לפרודוקטיביים יותר באמצעות IO-Link
2. ההתמודדות עם ההיבטים המורכבים של בחירת בקר הבטיחות הנכון
3. אפשרויות הבחירה בטכנולוגיות חיישני קירבה ומרחק
4. אופטימיזציה של ארכיטקטורות תקשורת Industry 4.0 באמצעות רכזות I/O‏ וממירים רבי-פרוטוקולים
5. שימוש בבקרי PLC‏ Cybersecure‏ עם אבטחת סייבר משולבת עבור אוטומציה תעשייתית במהירות גבוהה