2006

У статті запропоновані рекомендації, покликані оптимально вирішити типову задачу заміни кінцевих вимикачів на технологічній лінії при виході з ладу таких пристроїв або при реконструкції або модернізації виробництва. Розглянуто можливі і представлені деякі ефективні технологічні рішення від Honeywell - широко відомого постачальника різних контактних і безконтактних вимикачів.

Кінцеві вимикачі - невід'ємний компонент сучасних систем автоматизованого управління виробничими і технологічними процесами. Дані пристрої широко використовуються і за межами промислової автоматизації - сфери їх застосування включають як панелі управління, так і системи завантаження пасажирів в аеропортах.

Кінцеві вимикачі замикають, розмикають або перемикають електричний ланцюг харчування будь-якої машини або механізму після досягнення рухливими частинами крайнього положення і відносяться до більш широкого типу граничних перемикачів limit switch.

Перемикачі limit switch здатні детектувати процес або реєструвати зміну параметрів, таких як, наприклад, температура, тиск, і замикати контакт перемикача або змінювати електричний параметр в залежності від деякої граничної точки перемикача.

На відміну від граничних, в системах промислової автоматизації під кінцевими вимикачами часто розуміються саме пристрої, фізично розміщені на механічному закінчення будь-якої лінії, наприклад, здійснюють моніторинг лінійного ходу клапанів. Відкриття / закриття капота - теж типова задача кінцевого вимикача, який в цьому випадку класифікується як компонент безпеки (safety switch). Таким чином, основне призначення кінцевиків - контроль надійності і безпеки роботи пристрою або технологічної лінії.

Часто промислові граничні і кінцеві перемикачі ототожнюються з датчиками наближення, що реагують на появу будь-якого об'єкта. Так, для запобігання контакту персоналу з частинами машин і механізмів повинно проводитися відключення живлення при відкриванні дверей захисної огорожі машини. Більшість подібних пристроїв - датчики перемикача типу, що реагують на найменші зміни ситуації. Однак можуть бути використані і датчики положення зі стандартним аналоговим інтерфейсом, пороги насичення, або інші точки якого є граничними рівнями вимикача або еквівалентним цифровим інтерфейсом.

Найважливіші особливості кінцевиків - висока надійність і точність. Як правило, до кінцевих вимикачів пред'являються підвищені вимоги щодо терміну служби (напрацювання на відмову), здатності працювати в жорстких умовах навколишнього середовища, міцності корпусу і т. Д.

Компанія Honeywell, світовий лідер в області розробки і виробництва датчиків і перемикачів, забезпечує для багатьох промислових систем широкий вибір продукції, реалізований в ній спектр технологій, якість, надійність, сервісну і інформаційну підтримку клієнтської системи.

Honeywell є технологічним лідером в області датчиків тиску, положення і швидкості. Безліч лінійок перемикачів випускається під брендом Microswitch, включаючи концевики для жорстких умов експлуатації (heavy-duty limit switch), здатні працювати в умовах вологості і забруднень. Випускаються вимикачі і у вибухозахищеному виконанні.

Версії вимикачів для забезпечення безпеки (safety limit switch) призначені для охорони машин і персоналу при відкриванні терміналів і для роботи в аварійних ситуаціях.

Вся продукція сертифікована відповідно до ISO 9001. Вичерпні і різноманітні лінійки промислових датчиків положення і швидкості випускаються також під іншими брендами компанії: Data Instruments, Electrocorporation, Clarostat, New England Instruments. Honeywell розробляє і клієнтські версії кінцевиків для OEM-застосувань.

Стратегія розвитку цивілізованого ринку і підхід, рекомендований клієнтам у всьому світі, полягає в тому, щоб забезпечувати споживачеві можливість починати вибір потрібного товару з вибору відомого і перевіреного постачальника.

Honeywell працює, слідуючи саме цієї стратегії, і забезпечує клієнтам реальну можливість такого підходу, пропонуючи споживачеві різноманітність технологій, схемотехнік, конструкцій терміналів і активаторів, розмірів і форм кінцевих вимикачів.

Наступний етап - формулювання системних вимог і вибір найбільш підходящого продукту, що забезпечує необхідні характеристики системи, що підлягає модернізації.

Для системи, функціонування якої обумовлено якістю і надійністю компонентів, слід вибирати перемикачі з більш високими характеристиками, що гарантують більш високий рівень безпеки, причому в ціну може входити вартість сервісу, що надається постачальником, клієнтське обслуговування і супровід, тобто в кінцевому підсумку ця ціна окупається.

В першу чергу характеристики виконання концевиков залежать від умов експлуатації, про що згадувалося вище. Якщо знехтувати відповідністю компонента зазначеним вимогам, піде збій концевика, який знизить продуктивність системи або призведе до її повного останову. У будь-якому випадку рано чи пізно буде потрібно заміна відмовив вироби на нове. Тому ще на стадії покупки системи або комплектуючих необхідно враховувати важливість правильного підбору кінцевих вимикачів.

Інша типова особливість кінцевиків - невеликий робочий хід пристроїв, тобто граничним точкам вимикача відповідає мале зміна детектируемого параметра, що вимагає високої точності і малих дрейфов чутливості пристрою в специфічних умовах навколишнього середовища.

Мал. 1. Кінцеві електромеханічні вимикачі Honeywell

Honeywell випускає розширену лінійку прецизійних граничних перемикачів в різних виконаннях, призначених для важких умов експлуатації та виготовлених в металевих корпусах (enclosed switch). Виконання різноманітні і адаптовані до багатьох типовим промислових застосувань.

Перемикачі цього типу характеризуються високою точністю і відрізняються порівняно невисокою ціною. Більшість кінцевих вимикачів Honeywell є датчики електромеханічного типу, відомі своєю надійністю (рис. 1).

Як і будь-які інші перемикачі, кінцеві вимикачі діляться також на контактні і безконтактні. Електромеханічні вимикачі відносяться до пристроїв контактного типу, які активуються зовнішнім плунжером, ротором (в кінцевика кутового типу), а також можуть перемикатися вручну. Під дією зовнішнього чинника рухома частина вимикача переміщається, замикаючи електричний контакт, і моменту замикання відповідає порогова точка пристрою.

Для функціонування електромеханічних пристроїв важлива правильна установка і експлуатація. Категорично забороняється використовувати кінцевик як елемент фізичного зупинки. Механічне пошкодження або некоректна робота можуть вивести його з ладу. Механічна частина активатора повинна бути захищена від механічних ударів. Вивільнення активатора з робочого механізму не повинно проводитися різкими рухами - тільки плавними і поступовими, тоді ризик негативного механічного впливу буде зведений до мінімуму, і термін служби вимикача збільшиться.

В рамках однієї статті практично неможливо розповісти про всіх типах і серіях кінцевих вимикачів Honeywell. На даний момент налічується не менше 15 різних серій і виконань кінцевиків, більшість з яких складають електромеханічні пристрої. Перерахуємо лише деякі з них:

• серія VL - компактні граничні перемикачі общецелевого призначення з класом захисту IP64, серія SZL-VL - мініатюрні граничні перемикачі;
• SL1 - компактні, чутливі і захищені (IP67) граничні перемикачі з підвищеним терміном служби (10 млн циклів);
• 14 CE / 914CE - мініатюрні, міцні, компактні перемикачі з проводовим підключенням, з різними класами захисту (IP66-IP68);
• 24CE / 924CE (IP66, IP67) - мініатюрні електромеханічні перемикачі безпеки з роликовим плунжером і відкритими контактами (застосовуються, наприклад, для детектування положення ковзають дверей);
• серія BF - прецизійні вимикачі базового типу в пластмасовому корпусі, з опціями легшого монтажу та підключення;
• BZE / DTE - прецизійні вимикачі, в тому числі пристрої з швидким перемиканням і функцією reset - забезпечують безперервний контакт після видалення робочої сили;
• HLDS - граничні перемикачі для важких умов експлуатації;
• 14 CE100 (IP65, IP67) - мініатюрні вимикачі у вибухозахищеному виконанні;
• GXE - граничні перемикачі у вибухозахищеному виконанні з класами захисту IP66 і IP67;
• GSS - серія граничних вимикачів безпеки для контролю дверей машинного доступу;
• GK - подвійний ключ доступу і вимикач безпеки (для блокування рухомих частин при відкритті дверей і блокування доступу до працюючій машині).

Мал. 2. Граничні перемикачі серії EVN2000

Інноваційним продуктом з числа граничних перемикачів для OEM-систем є серія EVN2000, адресована OEM-додатків, що вимагають легкого підключення (рис. 2). EVN2000, оснащені інтегрованим кабелем і мають спеціальну конструкцію корпусу, забезпечують можливість монтажу без додаткових компонентоввнешнего кабелю, кришки, гвинтів, прокладок, - удвічі знижуючи типові витрати часу на монтаж. Підтримуються виконання чотирьох різних типів активаторів.

Замість кінцевих електромеханічних перемикачів на технологічній лінії, в залежності від завдання, можуть бути використані будь-які інші технології датчиків близькості і положення, широкий спектр яких також представлений продукцією Honeywell. Як приклад назвемо декілька датчиків лінійного і кутового положення:

• лінійні потенціометри серій DR, SLF, LFII, LT;
• MLT- мініатюрна альтернатива LVDT на основі провідної плівки;
• AQLT / AQMLT- лінійні потенціометри в водостійких виконанні;
• кутові потенціометри M22 діапазонів 320 ° / 340 °;
• оптичні енкодери серії 600;
• ультразвукові датчики відстані серій 940-977.

Потенціометри, як приклади датчиків положення контактного типу, можуть бути рекомендовані до використання в деяких системах, де в більшій мірі важлива економічна ефективність, ніж міцність і зносостійкість.

Багато нові САУ і АСУ орієнтуються на застосування безконтактних вимикачів, що характеризуються найбільш високим ступенем безконтактність, яка передбачає не тільки відсутність прямого фізичного контакту електричної і механічної частини, а й статора з рухомою частиною. Це підвищує надійність в порівнянні з електромеханічними перемикачами - датчиками контактного типу, з якими спочатку асоціюється поєднання limit switch.

Втім, зазвичай споживач продовжує використовувати стару систему. До складу багатьох старих систем входять і кінцеві вимикачі. Якщо така частина обладнання, як кінцеві вимикачі або датчики положення, знаходиться в непрацездатному стані та АСУ не функціонує, то заміна кінцевих пристроїв (при виході з ладу) на пристрої спеціального типу вносить суттєві обмеження в системну продуктивність. Інший поширений варіант - придбання або використання в новій системі, не адаптованою до конкретних умов експлуатації, пристроїв з надлишковими функціями. Скоротити вартість таких пристроїв споживач може, наприклад, купуючи недорогі датчики близькості, для яких існує як безліч відповідних технологій - ультразвукові, індуктивні, ємнісні, так і різноманітні варіанти підбору. Важливо, що багато типів безконтактних пристроїв підтримують перемикається логічний вихід, перетворення якого можливо практично до будь-яких логічним рівням (наприклад, TTL), що забезпечує можливість використання старої програми, не створюючи заново весь програмний код АСУ в разі заміни датчиків. Це також суттєво скорочує терміни і вартість робіт і підвищує якість роботи лінії: як відомо, безконтактні технології в теорії більш надійні.

Не так давно Honeywell розробила новий тип ультразвукових датчиків для OEM-систем: граничний пластмасовий перемикач для OEM-застосувань серії 941D (рис. 3).

Цей тип датчиків відрізняється невеликими розмірами (товщина 32 мм) і можливістю легкої інсталяції через різьбовий з'єднувач M12; на корпусі пристрою розміщена кнопка навчання.

Мал. 3. Ультразвукові граничні перемикачі серії 941D

Підтримується аналоговий вихід (напруга, струм) або перемикається вихід pnp або npn). Інші переваги - можливість візуальної індикації чотирма світлодіодами стану харчування, луни і двох точок (або меж аналогового сигналу). Для версій перемикачів розроблені спеціальні режими: Hysteresis і Windows. Скануючий відстань - до 3500 мм, зі зменшеними «мертвими» зонами. Передбачена синхронізація виходів, якщо кілька датчиків встановлено послідовно в одному місці.

Області застосування цього типу датчиків - текстильна, паперова, металообробна промисловість, виробництво пластмаси, індустрія корпусування, автомобільна промисловість, принтери, виробництво продуктів харчування і напоїв, обробка води, сільське господарство, електростанції, хімічна промисловість і т. Д. Крім перерахованих застосувань ультразвукові перемикачі і аналогові датчики широко використовуються для запобігання аварій і зіткнень транспортних засобів, наприклад, мобільного транспорту і візків на про зводственних технологічних лініях.

Але для деяких завдань, де використання електромеханічних концевиков не завжди зручно або доцільно, а ультразвукових датчиків - надлишково, і неузгоджено за вартістю датчиків з ефектом, досяжним внаслідок рішення задачі, Honeywell пропонує ще більш прості варіанти, наприклад на основі оптичних датчиків. Так, для застосувань в апаратах для продажу, контролю положення невеликих засувок, заслонів, малогабаритних і недорогих пристроїв автоматики цілком підійдуть інфрачервоні (ІЧ) датчики, а саме ІК-датчики відбивної (рефлективно) типу.

Рефлективний датчик включає ІК-діод і фототранзистор, укладені в один корпус пристрою (рис. 4). Принцип роботи такого датчика досить простий: фототранзистор реагує на випромінювання ІЧ-діода тільки в тому випадку, коли який-небудь об'єкт потрапляє в поле «зору» датчика, яке в залежності від моделі може становити в середньому від 1 до 15 мм (для датчиків Honeywell типово 1-13 мм).

Мал. 4. Принцип роботи рефлективно ІК-датчика

Контрольований об'єкт може наближатися до датчика з будь-якого напрямку; фототранзистор відреагує, як тільки об'єкт потрапить в область розпізнавання.

Переваги використання ІК-датчиків в цьому випадку незаперечні: швидкий час відгуку (близько 15 мкс), довговічність (через відсутність рухомих частин), малі розміри і, що важливо, ціна.

Мал. 5. ІЧ-датчик відбивної типу Honeywell

Датчики Honeywell (рис. 5) включають також захисний фільтр від розсіяного світла і пилу, а також забезпечують діапазон робочих температур -40 ... 85 ° C.

Вищеописане застосування далеко не єдине для ІК-датчиків. ІК-датчики можуть реєструвати швидкість, підраховувати кількість об'єктів, зчитувати штрих-код і вирішувати багато інших завдань.

Спектр оптоелектроніки Honeywell включає датчики для енкодерів, щілинні датчики, а також дискретні ІК-діоди і фототранзистори, в тому числі компоненти з різними типами виходів, в різних корпусах (рис. 6). Багато моделей ІК-діодів і фототранзисторів Honeywell працюють і при температурах -55 ... 125 ° C.

Мал. 6. Спектр продукції інфрачервоної оптоелектроніки Honeywell

Будучи найбільшою корпорацією, що спеціалізується в просуванні на промисловий ринок надійних і ефективних в вартісному вираженні сенсорних технологій, Honeywell пропонує сьогодні широкий вибір продукції для самих різних областей застосування, включаючи як галузі промислової автоматизації, так і медицину, автоелектроніку і побутову сферу. Представлений матеріал тільки частково відображає спектр продукції, затребуваної в одній клієнтської сфері. Більш повна інформація міститься на російськомовному сайті компанії www.honeywell.ru.

Завантажити статтю в форматі PDF

повідомити про помилку