Tri stanja namesto preprostega preverjanja da/ne
Na starejši polnilni liniji se prevažajo zabojčki za pijačo z dvanajstimi standardnimi steklenicami za nalivke. Pet obstoječih optičnih senzorjev bo zamenjanih kot del prenove. Njihova prvotna naloga je bila preveriti steklenice za obstoječi pokrovček pred nadaljnjim prevozom. Prehod z aluminijastih pokrovčkov na plastične pokrovčke v različnih barvah vse bolj vodi do nepravilnih zamenjav. Nova senzorska rešitev zato ne bi smela delovati le neodvisno od barve pokrovčka. Prav tako bi morala zagotoviti več informacij o stanju steklenice.
V testni postavitvi so preverjali, ali je mogoče z ultrazvočnim senzorjem jasno razlikovati tri stanja:
| Stanje steklenice | Odziv preklopnega izhoda | Pomen za krmilni sistem |
|---|---|---|
| Pokrov je na voljo | Preklopi oba izhoda | Steklenica je prisotna in zaprta |
| Brez pokrova, steklenica polna do roba | Stikala z enim izhodom | Steklenica je na voljo, pokrovček manjka |
| Brez pokrovčka, steklenica ni popolnoma napolnjena | Brez izhodnih stikal | Steklenica ni pravilno zaprta in napolnjena |
Čisti pregled pokrovčka se tako spremeni v kompaktno testiranje s tremi pogoji. Krmilni sistem lahko ne le zazna manjkajoč pokrovček, ampak tudi razlikuje med odprto steklenico, ki je polna do roba, in odprto steklenico, ki ni popolnoma napolnjena.
Le 1,5 mm loči pokrov in ozko grlo
Razdalja med senzorjem in zgornjim delom steklenice je približno 80 do 100 mm. Hkrati je višinska razlika med zaprto steklenico in odprtim ustcem steklenice le približno 1,5 mm. Senzor mora zanesljivo zaznati to majhno razliko, čeprav skozi sistem potekajo različne barve in materiali pokrova. To je za optični gumb zahtevno. Glede na barvo, material in površinsko obdelavo se spreminja delež vračajoče svetlobe. Menjava plastičnih pokrovčkov iz kovinskih v različne barve lahko tako vpliva na preklapljanje. Poleg tega je tu odprto stekleno steklenično pokrovčje, ki ga ne sme po nesreči prepoznati kot pokrovček, če pokrovčka manjka.
Ultrazvočni pregled naredi neodvisen od barve pokrova
Za eksperiment je bil uporabljen ultrazvočni merilnik razdalje U1KT001 . Senzor oddaja ultrazvočne valove in ocenjuje zvok, ki ga predmet odbije. To pomeni, da zaznavanje ni odvisno od barve pokrova.
V testu so bili zabeleženi tako aluminijasti pokrovčki kot različno obarvani plastični pokrovčki. Odločilni dejavnik je ustrezna razdalja do odsevne tarče: pokrovček, površina odprte steklenice, napolnjene do roba, in globlja površina tekočine ustvarjata različne situacije razdalje. Prvi video prikazuje pregled različnih položajev steklenic znotraj zaboja za pijačo. Senzor razlikuje med steklenico s pokrovčkom in odprto steklenico.
Delovno območje U1KT001 je med 30 in 400 mm v taktilnem načinu. Z ločljivostjo 0,5 mm senzor zazna subtilne spremembe razdalje. Vendar pa je mogoče iz tega izpeljati stabilno preklopno stanje, odvisno tudi od parametrizacije, položaja steklenice in toleranc sistema.
Dva preklopna izhoda neposredno preslikata testno logiko
U1KT001 ima dva neodvisno nastavljiva stikalna izhoda. To omogoča določitev dveh razdalj, ne da bi moral krmilni sistem neprestano ocenjevati analogno izmerjeno vrednost. Pri zaprti steklenici oba izhoda reagirata. Če pokrovček manjka, je odsevna površina bolj oddaljena od senzorja. Pri odprti steklenici, polni do roba, se preklopi le eden od dveh izhodov. Če je površina tekočine še nižja, ta izhod prav tako ostane neaktiven. Ni pomembno, katera povezava se imenuje “prvi” ali “drugi” izhod. Za PLC šteje edinstvena kombinacija obeh signalov. To se lahko neposredno prevede v tri testne odločitve.
Oba izhoda: pokrov na voljo
En izhod: odprta, polna steklenica
Brez izhoda: odprta, ni popolnoma napolnjena steklenica
V drugem videu so tri stanja preverjena eno za drugim. Vidite lahko zaprto steklenico, odprto steklenico, polno do roba, in odprto steklenico, ki je le delno napolnjena. Indikatorji stanja preklapljanja senzorja prikazujejo ustrezno kombinacijo izhodov.
Usta steklenice ne smejo oddajati lažnega signala
V primeru odprte steklenice lahko del zvočnega žarka zadene rob ust. V testu to ni povzročilo kratkega lažnega signala. Usta steklene steklenice niso bila interpretirana kot obstoječi pokrovček. Hkrati je bilo mogoče zaznati prozorno vodno površino odprte steklenice, polne do roba. Ta kombinacija je še posebej ključna za uporabo: senzor naj zazna plastični ali aluminijasti pokrovček, vendar ne reagira na rob stekla, če pokrovček manjka. Če je odprta steklenica polna do roba, površina tekočine služi kot odsevna tarča za drugo testno stanje.
Parametrizacija določi majhno višinsko razliko
Z razliko le 1,5 mm morajo biti stikalne točke natančno usklajene z aplikacijo. U1KT001 je mogoče parametrizirati preko IO-Linka. Med drugim je mogoče nastaviti filter, zvočni režanj, način delovanja in način učenja.
V testu je bil zvočni žarek usklajen z ustjem steklenice in histereza preklapljanja je bila zmanjšana toliko, kolikor je bilo potrebno za uporabo. Na ta način je bilo mogoče zaznati tudi zelo majhne razlike v višini. Vendar nastavitve ne smejo biti prenesene nespremenjene na vsako polnilno linijo. Nihajoče višine steklenic, položaj znotraj zaboja, premiki in razdalja do senzorja vplivajo na razpoložljivo procesno okno.
Za uvedbo v uporabo je zato priporočljivo poučevati v vseh ustreznih pogojih z uporabo steklenic, pokrovčkov in nivojev polnjenja ter jih nato pregledati v več zabojih.
Kompaktna rešitev za naknadno vgradnjo
Miniaturna zasnova senzorja olajša njegovo zamenjavo v obstoječem sistemu. U1KT001 meri 32 × 16 × 12 mm in je povezan preko M8 konektorja. Z zaščito IP68 je ohišje primerno tudi za zahtevne okoljske pogoje. Kombinacija kompaktne zasnove in dveh stikalnih izhodov je še posebej pomembna za nadgradnjo. Omogoča razširjeno testno logiko brez potrebe po namestitvi ločenega senzorja za vsako stanje. Hkrati zaznavanje ostaja neodvisno od tega, ali skozi sistem tečejo aluminijasti pokrovi ali plastični pokrovi različnih barv.
Preverjanje pokrova postane preverjanje stanja
Uporaba ultrazvoka rešuje dva problema hkrati v tej uporabi: različne barve pokrovčkov ne vplivajo na zaznavanje, dve ločeni točki preklopa pa omogočata bolj diferenciran nadzor. To sistemu omogoča, da ugotovi, ali je steklenica zaprta, odprta in polna do roba ali odprta in ni popolnoma napolnjena.
Test pokaže, da se za test lahko uporabi tudi majhna višinska razlika okoli 1,5 mm. Predpogoji za to so ustrezna namestitvena pozicija, zvočni žarek, ujemajoč se z ustjem steklenice, ter natančna parametrizacija z dejanskimi steklenicami in pokrovčki.
