Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2006 №7

Фотобарьеры для систем промышленной безопасности фирмы Страус

Лаптов Алексей  
Костин Сергей  

На современном технологическом оборудовании широко используются фотоэлектрические барьеры (фотобарьеры, или световые завесы), предназначенные для контроля областей пространства около движущихся частей прессов, штампов, конвейеров и других устройств. Фотобарьеры обнаруживают пересечение контролируемой зоны посторонними объектами и формируют соответствующие сигналы для системы управления данным оборудованием. По этим сигналам система управления производит блокировку движущихся частей или запрещает работу до устранения помехи в рабочей зоне. Возможно применение фотобарьеров и в технологическом процессе для регистрации перемещений по конвейеру, для регистрации занятости ячеек на автоматическом складе, для определения наличия или отсутствия детали на платформе.

Фотобарьер представляет собой электронное устройство (рис. 1), состоящее из двух узлов— передатчика оптического излучения (излучателя) и приемника оптического излучения.

Рис. 1. Внешний вид фотобарьера
Рис. 1. Внешний вид фотобарьера

Работа фотобарьера основана на принципе световой локации области пространства параллельными световыми лучами, образующими зону чувствительности. Как правило, используется невидимое инфракрасное излучение, которое не создает неудобств обслуживающему персоналу. Зона чувствительности образуется в пространстве между излучателем и приемником.

Размер зоны чувствительности определяется:

  • расстоянием между излучателем и приемником (ширина зоны);
  • количеством лучей и шагом между ними (высота зоны).

Шаг между лучами определяет минимальный размер гарантированно обнаруживаемого объекта (разрешающую способность).

Эти параметры необходимо учитывать при выборе типа фотобарьера.

Производственно-коммерческая фирма «Страус» разработала и начала изготовление новой серии фотобарьеров ВБ3.65, предназначенных для работы на различном технологическом оборудовании.

Фотобарьер конструктивно состоит из двух разнесенных узлов (рис. 2): передатчика (излучателя) и приемника, соединенных кабелем. Питание осуществляется от источника постоянного тока напряжением от 10 до 30 В.

Рис. 2. Структурная схема фотобарьера
Рис. 2. Структурная схема фотобарьера

В состав передатчика оптического излучения (излучателя) входят:

  • оптическая система, формирующая диаграмму направленности излучения (лучи);
  • массив излучателей (светодиоды), создающих инфракрасное излучение оптического диапазона;
  • мультиплексор, вырабатывающий последовательность электрических импульсов на излучатели.

В состав приемника излучения входят:

  • оптическая система, формирующая диаграмму направленности приемника излучения (лучи);
  • массив фотоприемников, воспринимающий оптическое излучение и преобразующий его в электрические сигналы;
  • усилители, усиливающие входные сигналы до необходимого значения;
  • микроконтроллер, измеряющий параметры входных сигналов, формирующий управляющие сигналы для передатчика и выходные сигналы фотобарьера;
  • электронные ключи, обеспечивающие коммутацию выходных токов, снабженные защитой от неверного включения, от перегрузки по току и короткого замыкания;
  • светодиодные индикаторы, расположенные на лицевой стороне приемника, показывающие состояние выходных ключей и состояние каждого луча, что позволяет определить работоспособность фотобарьера и обеспечить оперативность настройки.

Корпуса излучателя и приемника обеспечивают монтаж фотобарьера, защищают от механических воздействий. Выполнены корпуса из алюминиевого сплава и имеют пластиковое (стеклянное) окно. Корпуса комплектуются монтажными амортизирующими уголками.

Для повышения эффективности работы фотобарьера и улучшения его характеристик производится модуляция и пространственная селекция светового излучения. Эти меры позволяют устранять влияние посторонних засветок и помех от других оптических устройств.

Фотобарьер имеет функциональный резерв, который определяется как отношение максимального рабочего расстояния между излучателем и приемником к максимальной ширине контролируемой зоны. Функциональный резерв позволяет компенсировать ослабление сигнала в результате загрязнения оптики и наличия аэрозольных компонентов в окружающем пространстве.

Выход фотобарьера можно подключать к входам контроллера системы управления. В качестве нагрузки также предусмотрено использование обмотки исполнительных или промежуточных реле.

Вся серия фотобарьеров ВБ3.65 содержит 22 исполнения по высоте контролируемой зоны (табл. 1), объединенных в две группы, отличающиеся разрешающей способностью (20 или 40 мм).

Таблица 1. Варианты исполнения фотобарьера
Таблица 1. Варианты исполнения фотобарьера

Варианты исполнения определены в обозначении фотобарьера следующим образом:

  • ВБ — выключатель бесконтактный;
  • 3 — оптический;
  • 65 — корпус из легкосплавного профиля 40×50 мм;
  • **-**-** — высота контролируемой зоны (мм) — расстояние между лучами или разрешающая способность (мм) — количество лучей;
  • T— излучатель (передатчик), R— приемник;
  • 6000 — максимальная ширина контролируемой зоны (мм);
  • x — для излучателя (передатчика), 1 — выход PNP (для приемника);
  • x — для излучателя (передатчика), 1 — напряжение питания 10–30 В (для приемника);
  • С4 — подключение с помощью разъема С4.

Пример обозначения приемника фотобарьера с высотой зоны чувствительности 320 мм, имеющего 16 лучей, расположенных с шагом 20 мм, сшириной зоны чувствительности до 6 м, с двумя PNP-выходами, с напряжением питания от 10 до 30 В, подключаемого с помощью разъема С4 (табл. 2):

Таблица 2. Техническая характеристика фотобарьера (для всех вариантов исполнения)
Таблица 2. Техническая характеристика фотобарьера (для всех вариантов исполнения)

ВБ3.65.320-20-16.R6000.1.1.C4

При установке на технологическом оборудовании крепление фотобарьера производится болтами, шпильками и гайками с резьбой М6 через отверстия в монтажных уголках. Уголки фиксируются в пазах корпуса. Монтажные уголки имеют резиновые демпферы. Положение уголков на корпусе фотобарьера может быть выбрано на любой из трех сторон корпуса (кроме чувствительной, лицевой) и в любом положении по всей длине корпуса. Фиксация выбранного положения уголка осуществляется затяжкой пар винтов на уголках. Для перемещения уголка достаточно ослабить винты.

В исходном состоянии, когда в контролируемой зоне отсутствуют какие-либо объекты, на приемнике светятся все красные и два зеленых индикатора. Выходные ключи находятся в замкнутом состоянии. Количество красных индикаторов соответствует количеству лучей для данного исполнения фотобарьера.

При перекрытии любого луча гаснет красный индикатор, соответствующий номеру перекрытого луча, и оба зеленых индикатора. Выходные ключи при этом размыкаются. Возврат в исходное состояние происходит через 0,6 с после удаления объекта из контролируемой зоны.

Оба выходных ключа управляются по разным цепям, но включаются и выключаются одновременно, то есть дублируют друг друга. При отказе одного ключа соответствующий зеленый индикаторный светодиод не светится. Дублирование ключей необходимо для повышения надежности работы системы в целом. Ключи имеют защиту от индуктивного выброса при работе на обмотки исполнительных реле.

Чаще всего фотобарьеры устанавливаются на работающее оборудование, на котором не предусмотрено специальных мест установки подобных устройств и затруднена точная юстировка взаимного положения излучателя и приемника.

Учитывая эту специфику машиностроительных предприятий, компания «Страус» разработала фотобарьер, не предъявляющий высоких требований к точности взаимной установки приемника и передатчика. Фотобарьер легко настраивается без применения специальных средств типа ПНВ (прибор ночного видения) или лазерного указателя. Достаточно вручную установить излучатель и приемник в такое положение, в котором будут включены все индикаторы. Все это позволяет помещать фотобарьер на поверхности, подверженные механическим вибрациям.

Наличие трех продольных пазов, расположенных на разных сторонах по всей длине корпуса и предназначенных для фиксации крепежных уголков, расширяет количество вариантов крепления и позволяет устанавливать излучатель и приемник на взаимно перпендикулярных установочных плоскостях оборудования.

К достоинствам фотобарьера в сравнении с аналогичными изделиями других производителей следует отнести:

  • простоту монтажа и регулировки;
  • большое количество вариантов монтажа;
  • повышенное быстродействие;
  • удобную индикацию состояния защищаемой зоны;
  • ремонтопригодность;
  • невысокую стоимость.

Следует отметить также, что по согласованию с заказчиком возможно изготовление исполнений фотобарьеров с иными параметрами, отличающимися от приведенных в таблице.

Фотобарьер может иметь широкую область применения:

  • прессы и штамповочное оборудование;
  • сварочные машины;
  • ленточные транспортеры;
  • автоматизированные склады;
  • токарные, фрезерные и сверлильные станки;
  • упаковочные машины;
  • обрабатывающие центры и станки с ЧПУ.

Более подробную информацию можно найти на сайте www.straus-com.ru.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке