工控傳感器選型原則及舉例說明

工控傳感器選型原則及舉例說明

  • 前言
    • 選型原則
    • 知識儲備
      • 光電傳感器
      • 接近開關和行程開關
      • 磁性開關
      • 模擬量傳感器類型及使用范圍
      • 數字量傳感器類型及使用范圍
    • 選型舉例
      • 食品包裝箱運輸過程中的檢測有無
      • 倉庫提升伺服的極限位檢測
      • 產品高度檢測

前言

這里僅以數字量和模擬量信號的傳感器舉例,涉及到通訊使用的傳感器不在此考慮內。
需要注意的是,對于一些有高精度,高要求的傳感器選擇,主要還是以實際測試的效果再做決定。

選型原則

基本原則如下,不同類型傳感器有一些特殊需求:

  1. 功能方面:也就是實際用途,一般檢測物體有無用光電傳感器,伺服的極限位用接近開關等。首先必須明確功能。
  2. 信號輸出:數字量一般考慮是PNP或NPN,常開還是常閉,或者兩者都有的。模擬量一般就是電壓型還是電流型,具體到信號的是0-10V,4-20mA。
  3. 使用環境:不同的使用環境會對傳感器造成影響,像有些粉塵多的環境,高溫環境等。
  4. 滿足需求:對于某些場合需要傳感器有較快的反應速度和穩定性,某些場合可能對節拍慢一點無影響。對于壽命方面也要考慮。
  5. 成本考慮:大部分一些非常好的傳感器都兼容很多功能,而且價格也會相對較貴

知識儲備

光電傳感器

分類如下

光電
對射型
由一個發射器和接收器組成
漫反射
發射和接受在同一個傳感器中-靠物體反射回光
鏡反射
發射和接受在同一個傳感器中-靠鏡面反射回光

注意:

  1. 光電整體一般分為普通光電和激光光電。
  2. 漫反射型的光電是可以調節檢測距離。
  3. 拋光平面和背景光比檢測物體亮的情況不能用漫反射光電。
  4. 光電鏡頭容易受有機塵土等的影響鏡頭免受污染后,光會散射或被遮光,所以在有活水蒸汽、塵土等較多的環境下使用的場合,需施加適當的保護裝置。
  5. 槽型開關也是光電的一種,一般作位置檢測,相較于接近開關和行程開關來說更小巧。

接近開關和行程開關

接近開關:當金屬檢測體接近開關的感應區域,開關就能無接觸,無壓力、無火花、迅速發出電氣指令。
用于一般的行程控制,其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調整的方便性和對惡劣環境的適用能力。

行程開關:利用生產機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現接通或分斷控制電路。通常,這類開關被用來限制機械運動的位置或行程。

種類接近開關行程開關
是否接觸
使用壽命
成本適中
適用環境一般僅限金屬或帶磁物體皆可

磁性開關

是一種利用磁場信號來控制的線路開關器件,也叫磁控開關。可以通過磁鐵來感應。

工控上用在氣缸上作位置檢測,一般購買什么品牌的氣缸就選對應品牌的磁性開關。

模擬量傳感器類型及使用范圍

對于一些模擬量的傳感器,有時傳感器已經集成了到達某個高值輸出一個信號,到達某個低值輸出信號。
對于這種簡單需求的應用,就不再需要用模擬量模塊轉入PLC,可以降低成本。

模擬量
限值檢測
無需數值實時反饋-直接接開關量達到限值信號輸出即可
數值檢測
模擬量通訊-電流型或者電壓型-不同品牌可能范圍會有點差異

電壓型:一般0-5V,0-10V各種類型的都有,只要能適應PLC的模擬量輸入模塊。
電流型:一般0-20mA,4-20mA各種類型的都有,只要能適應PLC的模擬量輸入模塊。

注意一般距離大于5m就不要用電壓型,所以可以的話用電流型都可以適應。
因為電壓型是輸入的電壓,如果線路過長,阻抗過大影響精度。

數字量傳感器類型及使用范圍

檢測物體有無-代指開關量
產品
光電-行程開關-接近開關
氣缸位置
磁性開關-一般氣缸自帶
電機位置
接近開關-槽型開關-行程開關

選型舉例

食品包裝箱運輸過程中的檢測有無

功能方面:一般紙箱運輸都是在傳送帶上檢測,一般選擇光電傳感器,接觸式行程開關等檢測即可。

信號輸出:檢測有無一般都是數字量輸出,常開就可以。至于PNP與NPN則是需要根據使用的PLC來決定,看PLC是屬于哪種類型的。

使用環境:像包裝箱內一般主要看行業,食品行業的生產環境只要不是一些特殊的食品,生產環境都是比較好的。基本所有傳感器都可以實現正常功能。

滿足需求:紙箱檢測物品大,對于精度需求不高。而且一般紙箱裝箱的速度也比較慢,整體對于傳感器的要求不高

成本考慮:如果紙箱的使用頻率不大,相較于光電行程開關的成本要更高。畢竟行程開關是機械式觸發,自然壽命更短。

倉庫提升伺服的極限位檢測

功能方面:伺服限位檢測一般由接近開關,槽型開關檢測即可。

信號輸出:限位信號一般選常閉,一旦伺服到信號就斷開。這樣是防止開關壞掉后沒有提示,伺服到限位不停。PNP和NPN要考慮伺服的接口,因為接伺服上可以避免接PLC上時,因為掃描周期太長而限位無效。

使用環境:倉庫環境可能粉塵類較多,可以選用接近開關。如果環境較干凈用槽型開關即可。

滿足需求:無特殊需求。

成本考慮:成本槽型開關相較于接近開關更低。

產品高度檢測

功能方面:高度一般用距離傳感器,這類傳感器只需要考慮需求就行。選型后也需要測試(有很多方式實現)。

信號輸出:如果只需要檢測高度是否滿足,可以那種直接反饋信號的。如果要反饋實時值,就可以走模擬量,就要考慮電壓型,電流型,以及具體的輸出范圍。

使用環境:實際環境確定。

滿足需求:精度要求,檢測范圍。具體一定要實際測試為準。

成本考慮:功能越多越貴。

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