1.. Układ regulacji automatycznej (URA), schemat blokowy.

Układ regulacji automatycznej URA – układ z ujemnym sprzężeniem zwrotnym (typowo), który samoczynnie (bez udziału człowieka) zapewnia pożądany przebieg wybranych sygnałów regulowanych charakteryzujących dany proces.

Układ regulacji składa się z elementu porównującego (sumator), regulatora, elementu wykonawczego (np. zawór, siłownik), obiektu sterowania oraz układu pomiarowego (n.p. czujnik, przetwornik). Element porównujący oblicza różnicę między wartością sygnału zadanego w(t) a wartością sygnału zwrotnego v(t) otrzymaną poprzez układ sprzężenia zwrotnego z sygnału wyjściowego y(t) otrzymaną z układu pomiarowego w sterowanym obiekcie. Otrzymany w układzie sumującym sygnał e(t), zwany uchybem, jest przekazywany do regulatora, który przekształcając go w sygnał sterowania u(t) do elementu wykonawczego, który oddziałuje na obiekt podając sygnał na jego wejście u*(t) (tzw. wymuszenie). Na regulowany obiekt działać mogą zakłócenia z(t).

2.. Podstawowe elementy i sygnały w układzie sterowania.

• Obiekt regulacji (sterowania) – urządzenie lub zespół urządzeń w których przebiega dany proces technologiczny. Przebieg procesu technologicznego określają wielkości fizyczne. Wielkość odzwierciedlająca przebieg procesu, na której wartość wpływamy nazywa się wielkością regulowaną. Do projektowania układu sterowania niezbędna jest wiedza o fizycznym obiekcie regulacji (znajomość rodzaju obiektu i jego parametrów, identyfikacja obiektu, modelowanie obiektów).

• Czujniki – urządzenia służące do pomiaru wartości rzeczywistych wielkości regulowanej w danej chwili. Czujniki umożliwiają uzyskanie wiedzy o stanie obiektu i przebiegu realizowanego procesu.

• Regulatory – urządzenia których zadaniem jest przygotowanie odpowiednich sygnałów sterujących na podstawie informacji z czujników oraz wartości zadanej, które umożliwiają uzyskanie pożądanego przebiegu wielkości regulowanej niezależnie od występujących zakłóceń.

• Elementy wykonawcze – urządzenia za pomocą których regulator oddziałuje na obiekt regulacji i przebieg procesu technologicznego (przygotowanie sygnału o odpowiedniej postaci i mocy).

• Cele sterowania – zanim dobierzemy czujniki, elementy wykonawcze, zaprojektujemy architekturę układu regulacji musimy określić cele - efekty które należy osiągnąć w procesie sterowania lub po jego zakończeniu.

3.. Zadania regulatora w URA.

• Porównanie wartości mierzonej wielkości regulowanej z wartością zadaną (określenie wartości sygnału uchybu regulacji).

• Wytwarzanie wyjściowego sygnału sterującego o wartości zależnej od uchybu regulacji, czasu występowania uchybu i szybkości jego zmian.

• Zapewnienie sygnałowi sterującemu postaci i mocy potrzebnej do uruchomienia urządzeń wykonawczych.

• Regulatory przemysłowe często zawierają również urządzenia, które umożliwiają nastawianie wartości zadanej (tzw. zadajniki), przełączniki rodzaju pracy (ręczna, automatyczna), urządzenia do sterownia ręcznego oraz mierniki do pomiaru wielkości istotnych dla procesu regulacji.

4.. Własności regulatora PID.

Jest to regulator z sygnałem wyjściowym ciągłym, proporcjonalno-całkująco-różniczkującym. Łączy zalety regulatora PI i PD. Stosuje się go w układach regulacji. Jego celem najczęściej jest utrzymanie wartości wyjściowej na określonym poziomie (wartość zadana). Jest to najbardziej rozpowszechniony typ regulacji, który odpowiada na potrzeby ok. 90% wszystkich instalacji automatyki.

Regulator PID składa się z następujących trzonów: proporcjonalny P o wzmocnieniu kp, całkujący I o czasie Ti, różniczkujący D o czasie wyprzedzenia Td. Schemat opisujący funkcjonowanie regulatora:

Założenia dotyczące metod strojenia regulatorów ciągłych: mają być w miarę proste, bez konieczności dokładnej znajomości modelu obiektu, potrzebne parametry łatwe do zarejestrowania, zmierzenia i wyznaczenia, szybkie wyniki, eksperyment nie powinien zaburzać procesu, możliwość samoczynnego doboru nastaw przez regulator.

5.. Systemy typu SCADA.

Nowoczesne komputerowe systemy nadzorowania, monitorowania i sterowania procesów technologicznych i produkcyjnych (np. Wonderware System Platform). Ich powszechnie stosowana nazwa – SCADA pochodzi od pierwszych liter angielskiego określenia – Supervisory Control and Data Acquisition w wolnym tłumaczeniu "nadzór i akwizycja danych" ,  które pozwalają za pośrednictwem komputera PC obejrzeć , przeanalizować dane ze sterowanego obiektu , maszyny. Systemy te dają prostą możliwość współpracy ze sterownikami PLC, regulatorami mikroprocesorowymi i innymi urządzeniami tzw. centralnej części komputerowego systemu automatyki różnych producentów. Zestaw głównych funkcji systemów SCADA:

• komunikację z aparaturą sterującą i stacjami operatorskimi

• Zbieranie aktualnych danych (pomiarów)

• Nadzorowanie i zarządzanie procesami(alarmowanie)

• Archiwizacja i wizualizacja danych na schematach, wykresach itd.

• wymianę danych z innymi systemami poprzez sieci FAN, LAN, WAN itd.

6.. Elementy systemu manipulatora przemysłowego.

• Urządzenie do uczenia (terminal lub panel operatora)

• Komputerowy sterownik robota

• Pamięć programów

• Układ zasilania

• Ramię robota

• Końcówka robocza (narzędzia)

Elementy składowe systemu robota przemysłowego:

• Szafa sterownika robota (układ zasilania, komputerowy system sterujący, sterowniki napędów i wzmacniacze mocy, układy wejść-wyjść binarnych i analogowych, moduły komunikacyjne),

• Ramię manipulatora,

• Pulpit (terminal) operatora – programisty.

7.. Układy współrzędnych w manipulacji ramieniem robota.

• ruch we współrzędnych konfiguracyjnych (uogólnionych) – wykonywany w poszczególnych złączach manipulatora

• ruch w układach współrzędnych kartezjańskich - zmiana położenia i orentacji:

• globalnym - ruch wzdłuż osi układu kartezjańskiego (XYZ) związanego z podstawą robota (często nazywanego World lub Base)

• narzędzia - ruch wzdłuż osi układu kartezjańskiego (XYZ)związanego z końcówką narzędzia robota ( nazywanego Tool)

8.. Reprezentacje lokalizacji końcówki roboczej.

9.. Zadanie proste kinematyki manipulatora.

Zadanie proste kinematyki odwrotnej polega na określeniu pozycji i położenia układu współrzędnych względem układu podstawowego na podstawie zadanych wartości współrzędnych konfiguracyjnych manipulatora(obrotów w poszczególnych przegubach robota). Zadanie kinematyki prostej ma zawsze jednoznaczne rozwiązanie w przeciwieństwie do zadania kinematyki odwrotnej. Zadanie to można traktować jako odwzorowanie opisu położenia manipulatora w przestrzeni współrzędnych konfiguracyjnych na opis przestrzeni współrzędnych kartezjańskich.

10.. Zadanie odwrotne kinematyki manipulatora.

Zadanie odwrotne kinematyki – polega na działaniu odwrotnym do tego w zadaniu prostym kinematyki. Danymi wejściowymi są współrzędne położenia punktu w układzie współrzędnych kartezjańskich, a wynikiem zadania odwrotnego są wartości współrzędnych konfiguracyjnych manipulatora.

Zadanie odwrotne kinematyki może mieć kilka rozwiązań w przestrzeni zmiennych konfiguracyjnych (np. cztery). Może zdarzyć się także sytuacja w której rozwiązań będzie nieskończenie wiele, bądź rozwiązanie nie będzie istnieć w zbiorze liczb rzeczywistych. Takie sytuacje mają miejsce w tzw. punktach osobliwych odwzorowania kinematyki. Realizacja ruchu w układzie kartezjańskim wymaga rozwiązania zadania odwrotnego kinematyki!

Przykładami rozwiązania dla manipulatora w robocie Staubli są 4 możliwości:

above	below	lefty	righty

11.. Podstawowe rodzaje interpolacji ruchu końcówki manipulatora.

Automatyczny ruch między nauczonymi punktami w przestrzeni roboczej realizowany jest za pomocą komend ruchu. Rodzaj ruchu miedzy dwoma punktami wynika
z przyjętej strategii zwanej interpolacją trajektorii. Podstawowe rodzaje interpolacji ruchu końcówki w przestrzeni zadania:

• Ruch od punktu do punktu (Point to Point) – końcówka jest prowadzona wzdłuż najszybszej ścieżki łączącej oba punkty,

• Ruch liniowy – końcówka jest prowadzona wzdłuż prostej łączącej oba punkty w przestrzeni zadania,

• Interpolacja typu kołowego - końcówka jest prowadzona wzdłuż łuku okręgu łączącego oba punkty w przestrzeni zadania.

Point – To – Point –> w tym trybie pracy robot przemieszcza się do punktu docelowego w ten sposób, że wszystkie osie ruchu równocześnie rozpoczynają ruch kontynuowany aż do zatrzymania się osi. W sterowaniu osiami robota stosuje
się interpolację liniową. Dla kinematyki typu TTT wykorzystuje trzy następujące
po sobie ruchy liniowe wzdłuż osi głównych. Charakterystyczne są prostoliniowe ruchy osi i równocześnie skomplikowane ruchy narzędzi. Tryb pracy PTP umożliwia uzyskiwanie najkrótszego czasu przejścia pomiędzy dwoma punktami.

Continuous – Path „ciągła droga” -> w trybie pracy CP punkty pośrednie toru ruchu są tak obliczane, że punkt TCP przemieszcza się po linii prostej (interpolacja liniowa) lub po okręgu (interpolacja kołowa lub cyrkularna).

W zadaniu interpolacyjnym mieścić się może nie tylko obliczenie toru ruchu punktu TCP, ale także orientacja narzędzia. Określa ona jego przestrzenne ustawienie. Orientacja ta może być stała wzdłuż toru ruchu lub może zmieniać się płynnie,
od orientacji początkowej do końcowej. Wymagane są też takie ruchy narzędzia robota, przy których jego pozycja względem TCP pozostaje stała, ale zmieniają
się poszczególne kąty orientacji, np. tylko przechylanie wzdłużne lub tylko poprzeczne obracanie. Taka realizacja ruchów narzędzia robota nazywana
jest wirującą.

12.. Podstawowa metoda programowania robotów przemysłowych.

Podstawową metodą programowania robotów przemysłowych jest metoda Teach and Repeat. Polega ona na manualnym ustawieniu końcówki ramienia manipulatora w pożądanych lokalizacjach i ich zapamiętaniu w systemie sterownika. Sekwencyjne odtwarzane kolejnych lokalizacji daje program ruchowy manipulatora. Automatyczny ruch między nauczonymi punktami w przestrzeni roboczej realizuje się za pomocą komend ruchu. Rodzaj ruchu między dwoma punktami wynika z przyjętej strategii tzw. Interpolacji trajektorii. Podstawowe rodzaje interpolacji: „point to point”, ruch liniowy, typu kołowego. Planowanie zadania polega na właściwym wyznaczeniu punktów w przestrzeni, tym samym umożliwiając : szybkie i bezkolizyjne przejścia między elementami otoczenia, prawidłowe pobranie, manipulację i odłożenie elementu, odtworzenie żądanej ścieżki narzędzia w przestrzeni zadania (wykorzystanie pakietów technologicznych)

13.. Budowa typowego ramienia manipulacyjnego robota przemysłowego.

podstawa (A), bark (B), ramię (C), łokieć (D), przedramię (E), nadgarstek (F)

Ramię typowego robota przemysłowego posiada:

- 6 stopni swobody.

- Nadgarstek sferyczny (trzy ostatnie osie obrotu przecinają się w jednym punkcie i są wzajemnie prostopadłe).

- Napęd złączy elektryczny, silniki bezszczotkowe ze wzbudzeniem magnetoelektrycznym oraz rewolwerami do pomiaru położenia kątowego.

- Układ hamulców mechanicznych, przekładnie, obwody pneumatyczne i elektryczne.

14.. Tryby pracy manipulatorów przemysłowych.

Ręczne:

- Test 1(T1) (ang. Manual Reduced Velocity) - tryb sterowania ręcznego z ograniczeniem prędkości ruchu podczas wykonywania programy do 250mm/s. Tryb ten wykorzystywany jest do testów, programowania ruchów robota oraz wczytywania.

- Test 2 (T2) (ang. Manual High Velocity) - tryb sterowania ręcznego bez ograniczeń prędkości podczas wykonywania programu. Wykorzystywany jest do testowania zaprogramowanych ruchów robota.

Obydwa te tryby umożliwiają poza tym ręczne kierowanie robotem poprzez przyciski funkcyjne lub manipulację myszą 6D.

Automatyczne:

- automatyka (AUT) i automatyka zewnętrzna (AUT EXT) – tryby, w których robot wykonuje pracę na podstawie zaprogramowanych ruchów, ale nie wymaga stałego nadzoru operatora. Wykorzystywane są przede wszystkim w produkcji. Tryby te różnią się od siebie wykorzystaniem nadrzędnego układu sterowania (np. PLC) w przypadku trybu AUT EXT i brakiem ich wykorzystania w trybie AUT. W trybach tych robot wykonuje ruch jedynie przy zamkniętym obwodzie bezpieczeństwa.

Tryby T1 oraz T2 wykonywane są w tzw. trybie impulsowym(ang. jog mode) – robot wykonuje zaprogramowane ruchy ale wymaga do tego wciśnięcia i przytrzymywania przycisku „start” oraz przycisku zezwalającego na ruch. W przypadku puszczenia przycisku „start” lub puszczenia bądź maksymalnego dociśnięcia przycisku zezwalającego robot jest zatrzymywany. Umożliwia to ocenę zaprogramowanego ruchu bądź jego powtórzenie bez konieczności wykonywania całego programu.

15.. Zasada działania sterownika PLC.

Podstawową zasadą pracy sterowników jest praca cykliczna, w której sterownik wykonuje kolejno po sobie pojedyncze rozkazy programu w takiej kolejności, w jakiej są one zapisane w programie. Na początku każdego cyklu program odczytuje "obraz" stanu wejść sterownika i zapisuje ich stany (obraz wejść procesu). Po wykonaniu wszystkich rozkazów i określeniu (wyliczeniu) aktualnego dla danej sytuacji stanu wyjść, sterownik wpisuje stany wyjść do pamięci będącej obrazem wyjść procesu a system operacyjny wysterowuje odpowiednie wyjścia sterujące elementami wykonawczymi. Tak więc wszystkie połączenia sygnałowe spotykają się w układach (modułach) wejściowych sterownika, a program śledzi ich obraz i reaguje zmianą stanów wyjść w zależności od algorytmu.

Pojedynczy cykl pracy sterownika obejmuje:

1. Autodiagnostykę

2. Odczyt stanu wejść

3. Wykonanie programu użytkownika

4. Realizację zadań komunikacyjnych

5. Ustawienie wyjść

Działanie sterownika - uwagi

Wykonanie programu trwa pewien czas zależny od parametrów i długości programu (kilka do kilkuset milisekund). W najgorszym przypadku opóźnienie wnoszone przez sterownik może osiągnąć

do 2 cykli sterownika.

Stany wejść są dla całego przebiegu programu takie same (nie ma niejednoznaczności polegającej na tym, że w pewnej części programu sygnał ma wartość 1 a w innej 0).

Jeżeli sygnał wejściowy trwa krócej niż jeden cykl, to nie ma pewności, czy zostanie przez sterownik zauważony (sygnały o częstotliwości kilku Hz mogą sprawiać problemy). W celu umożliwienia szybkiej reakcji na zmianę stanu na wejściu stosuje się przerwania alarmowe.

PAMIĘĆ STEROWNIKA PLC:

W pamięci sterownika przechowywane są tymczasowo lub trwale programy sterujące, ustawienia konfiguracyjne oraz dane.

Typ pamięci w sensie sprzętowym: rodzaj pamięci do przechowywania programu sterującego, konfiguracji sprzętowej czy danych. Wyróżnia się pamięć ulotną (RAM), zazwyczaj podtrzymywaną bateryjnie oraz pamięć nieulotną (ROM, EPROM EEPROM lub FLASH).

Typ pamięci w sterowniku w sensie programistycznym związany z typami zmiennych używanych w programie sterującym (typy związane z wejściami, wyjściami, znacznikami, stałymi, danymi, licznikami).

Korzystanie z pamięci wiąże się z jej adresowaniem. Adres to wartość numeryczna która w połączeniu z typem zmiennej jednoznacznie określa miejsce w pamięci sterownika.

16.. Zadania realizowane przez sterowniki PLC.

• Sterowanie maszynami lub procesami zgodnie z zapisanym programem

• Realizacja funkcji diagnostycznych sterowanych urządzeń i procesów (również autodiagnostyka)

• Kontrola układów zabezpieczeń

• Komunikacja z systemami zarządzania produkcją i urządzeniami typu HMI (panele operatorskie, monitory itp.) umożliwiająca na bieżąco prezentację i archiwizację stanu procesów produkcyjnych.

17.. Cykl pracy sterownika PLC.

W odróżnieniu od klasycznego systemu mikroprocesorowego, sterowniki programowalne pracują według określonego cyklu, którego schemat ogólny przedstawiono na rysunku 2.1. W cyklu pracy sterownika PLC można wyróżnić kilka charakterystycznych etapów, które są powtarzane w nieskończonej pętli.

1. Inicjalizacja sterownika

W fazie inicjalizacji sterownik testuje poprawność działania swoich obwodów wewnętrznych i sprawdza poprawność konfiguracji sprzętowej wszystkich podzespołów i modułów rozszerzeń.

1. Odczyt sygnałów wejściowych

W tej fazie następuje odczytanie stanu wszystkich fizycznych wejść sterownika i zapisanie ich w specjalnym obszarze pamięci, zwanym obrazem wejść procesu PII (ang. Process-Image Input). Należy zwrócić uwagę, że odczyt wejść sterownika jest wykonywany jednorazowo w każdym cyklu pracy sterownika. Oznacza to, że jeżeli stan sygnału wejściowego zmieni się w fazie wykonywania programu, to zmiany te będą uwzględnione dopiero w następnym cyklu pracy sterownika.

1. Wykonanie programu użytkownika

W fazie wykonania programu użytkownika przetwarzane są kolejno instrukcje programu sterującego, na podstawie których mikroprocesor sterownika wykonuje odpowiednie działania i zapisuje wyniki obliczeń w pamięci danych. Podstawową zasadą pracy sterowników PLC jest działanie sekwencyjne, które polega na tym, że poszczególne rozkazy wykonywane są kolejno po sobie. W związku z tym nie ma możliwości wykonania dwóch rozkazów jednocześnie. . Należy pamiętać także o zasadzie, że przypisanie wartości do danej zmiennej wyjściowej powinno wystąpić tylko w jednym miejscu programu, gdyż ostateczna wartość tej zmiennej będzie zależała tylko i wyłącznie od ostatnio wykonanej instrukcji

przypisania.

1. Zapis sygnałów wyjściowych sterownika

W fazie tej następuje pobranie wartości stanu wyjść z obszaru pamięci obrazu wyjść procesu (PIO) i zapisanie ich do fizycznych portów wyjściowych sterownika. W wyniku tej operacji wyjścia sterownika zostają uaktualnione i przyjmują wartości obliczone na podstawie algorytmu programu sterującego, wykonanego w danym cyklu pracy sterownika.

1. Obsługa komunikacji

W przypadku, gdy sterownik programowalny wykorzystuje komunikację sieciową pomiędzy zewnętrznymi elementami systemu sterowania, takimi jak inne sterowniki PLC czy panele operatorskie, w fazie tej następuje obsługa dwukierunkowej transmisji danych. W zależności od zastosowanych rozwiązań sprzętowych, procesor sterownika wymienia dane z modułami komunikacyjnymi, które przejmują kontrolę nad prawidłowym przebiegiem transmisji.

1. Autodiagnostyka

W fazie autodiagnostyki sterownik przeprowadza kontrolę poprawności działania podstawowych jego podzespołów. Sprawdza między innymi: wartość napięcia zasilania systemu, stan baterii podtrzymującej zawartość pamięci czy też pojawienie się błędów systemowych podczas realizacji programu. Na podstawie wyników tych testów zostaje uaktualniony status sterownika, który jest wyświetlany w postaci diod świecących umieszczonych zwykle na panelu czołowym sterownika. Jeżeli podczas pracy sterownika pojawią się krytyczne błędy systemowe, program sterownika zostaje niezwłocznie zatrzymany, a wszystkie wyjścia zostają automatycznie wyłączone, co zapobiega niekontrolowanemu załączeniu zewnętrznych urządzeń wykonawczych.

18.. Podstawowe elementy (symbole) w języku drabinkowym.

LD (Ladder Diagram) logika drabinkowa - język programowania sterownika PLC podobny do klasycznego zapisu na schematach stykowo-przekaźnikowych;

Podstawowe symbole używane w języku drabinkowym

• Styk przekaźnika normalnie otwarty (Normally Open Contact):

symbol używany w programie, który „przewodzi” sygnał, gdy zmienna z nim związana ma wartość 1.

-| |-

• Styk przekaźnika normalnie zamknięty (Normally Closed Contact):

symbol używany w programie, który „przewodzi” sygnał, gdy zmienna z nim związana ma wartość 0.

-|/|-

• Przekaźnik normalnie otwarty (Normally Open Coil): symbol

używany w programie, który ustawia na 1 wartość zmiennej z nim związanej, gdy dopływa do niego sygnał.

-( )-

• Przekaźnik normalnie zamknięty (Normally Close Coil): symbol

używany w programie, który ustawia na 0 wartość zmiennej z nim związanej, gdy dopływa do niego sygnał.

-(/)-

Cewka Set powoduje, że raz ustawiona wartość logicznej „1” zostaje zapamiętana, mimo zmiany wartości styków poprzedzających cewkę. Aby zmienić wartość zmiennej z powrotem na „0” logiczne, należy zastosować cewkę Reset , oczywiście przy odpowiedniej konfiguracji styków poprzedzających.

19.. Realizacja iloczynu i sumy logicznej w języku drabinkowym.

- Iloczyn logiczny (funkcja AND)

- suma logiczna (funkcja OR)

20.. Czujniki zbliżeniowe, własności, zastosowanie.

Czujniki zbliżeniowe to jedne z najpowszechniej stosowanych sensorów we wszelkich urządzeniach automatyki. Najczęściej do ich zadań należy wykrycie i sygnalizacja obecności obiektu bez kontaktu fizycznego z nim samym. Może to być jednak nie tylko produkt na taśmie przenośnika, ale również uchwyt narzędzia, dźwignia, krzywka automatu. Typowe aplikacje związane są najczęściej z maszynami pakującymi, drukującymi, wtryskarkami, obrabiarkami metali, liniami technologicznymi służącymi do produkcji żywności itd.

Czujniki zbliżeniowe (krańcowe), detekcja obecności

• Wyłączniki krańcowe mechaniczne

Dane techniczne

• Napięcia znamionowe 8-250VAC/VDC

• Prądy ciągłe do 10A

• żywotność mechaniczna do 10 milionów zadziałań

• Czujniki sygnalizacji krańcowej (in. wyłączniki krańcowe) służą do zdalnego monitorowania skrajnych położeń siłowników pneumatycznych lub ręcznych przekładni do sterowania armatury. Poprzez wykorzystanie sygnału elektrycznego odpowiednia informacja jest przekazywana na np. tablicę sterującą - dzięki temu, pomimo oddalenia, można kontrolować stan otwarcia armatury.

• Czujniki zbliżeniowe indukcyjne

• Wykrywanie elementów metalowych

• Działają na zasadzie zmiany indukcyjności w zależności od przewodności obwodu magnetycznego

• Zasilanie typowo 24VDC (10-30VDC)

• Zasięg działania do kilkuset milimetrów (typowo 2-60mm)

• Wyjścia PNP, NPN lub bezpotencjałowe (NC lub NO)

• Powszechnie wykorzystywane są w układach automatyki przemysłowej do precyzyjnego określania położenia ruchomych części maszyn i urządzeń

• Charakteryzują się dużą pewnością działania i niezawodnością w trudnych warunkach środowiskowych jak nadmierne zapylenie, wilgotność itp.

• Czujniki zbliżeniowe pojemnościowe

• Działają na zasadzie zmiany pojemności w zależności od pola elektrycznego na okładkach kondensatora otwartego

• Brak ograniczeń, co do wykrywanych materiałów

• Wykrywanie poziomu cieczy i materiałów sypkich

• Zasilanie typowo 24VDC (10-30VDC)

• Zasięg działania do kilkudziesięciu milimetrów

• Wyjścia PNP, NPN lub bezpotencjałowe (NC lub NO) pomiar przesunięć liniowych do kilkudziesięciu milimetrów, możliwość pomiaru przemieszczenia kątowego

• Służą np. do kontroli poziomu cieczy w zbiornikach, wykrywania materiałów ziarnistych i proszkowych, wykrywania elementów z tworzyw sztucznych, szkła, drewna czy metalu.

• Możliwość detekcji przedmiotów z tworzywa sztucznego stanowi o przewadze sensorów pojemnościowych nad indukcyjnymi w aplikacjach automatów pakujących.

• Czujniki fotoelektryczne

• Składają się z nadajnika w postaci lasera lub źródła promieniowania najczęściej w zakresie podczerwieni oraz odbiornika (fotorezystora, fotodiody, fototranzystora)

• Zasięg od kilku milimetrów do 10 metrów

• Problem z zastosowaniem w środowiskach o dużym zapyleniu

• Czujniki fotoelektryczne do pomiaru odległości - Pomiar metodą triangulacji, Pomiar czasu przelotu promienia, Pomiar przesunięcia fazowego fali, Zakresy od kilku milimetrów do kilku metrów (wojskowe do 20km)

• Czujniki optoelektroniczne są elementami automatyki, których działanie opiera się na zasadzie wysyłania wiązki promieni świetlnych przez nadajnik i odbieraniu jej przez odbiornik. Czujniki te reagują na obiekty, które przecinają wiązkę światła pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem lub na wiązkę odbitą od obiektu.

• Stosowane są m.in. do kontroli położenia ruchomych części maszyn, identyfikacji obiektów znajdujących się w zasięgu działania czujników, np. przesuwające się taśmy transportowe, określenie poziomu materiałów sypkich.

• Charakteryzują się dużymi strefami wykrywania obiektów.

• Czujniki ultradźwiękowe

• Działanie czujników ultradźwiękowych polega na wykrywaniu obecności obiektu w wiązce ultradźwiękowej wysyłanej przez nadajnik czujnika.

• Odległości określa się na podstawie pomiaru czasu pomiędzy emisją fali a powrotem echa fali odbitej.

• Zakresy od kilkudziesięciu milimetrów do kilku metrów

• Często stosowane do pomiaru poziomu w zbiornikach

• Czujniki ultradźwiękowe są stosowane do wykrywania obiektów, detekcji poziomów cieczy przezroczystych i nieprzezroczystych przede wszystkim w środowiskach, gdzie ze względu na znaczne zabrudzenie nie jest możliwe zastosowanie czujników optycznych.

• Czujniki obrotowo impulsowe, enkodery

• Rozdzielczość przetworników obrotowo-impulsowych typowo do kilku tysięcy impulsów/obrót (wykonania specjalne do kilku milionów impulsów/obrót)

• Rozdzielczość enkoderów typowo do 16 bitów (dostępne są enkodery jedno i wieloobrotowe)

• Możliwość wykonania czujników w wersji liniowej

• Enkodery lub przetworniki obrotowo-impulsowe - są jednymi z najczęściej stosowanych elementów pomiarowych w automatyce. Zamieniają one ruch obrotowy na sygnały, które pozwalają określić dokładne położenie kątowe, ilość obrotów czy prędkość obrotową.

• Przy połączeniu enkodera z dodatkową mechaniką można realizować wiele różnych pomiarów, np. ustalać dokładną pozycję elementów, mierzyć przesunięcie czy odległość we wszelkiego typu maszynach wymagających pozycjonowania. Enkodery posiadają zazwyczaj standardowe interfejsy umożliwiające ich bezpośrednie podłączenie np. do sterownika PLC.

• Czujniki hallotronowe

• Wykorzystują zjawisko Halla, czyli wystąpienie różnicy potencjałów w przewodniku, w którym płynie prąd elektryczny, gdy znajdzie się on w poprzecznym do płynącego prądu polu magnetycznym

• Przeznaczone są do kontroli położenia (obecności) lub pomiaru prędkości obrotowej (liniowej)

• Czujniki do pomiaru prędkości wyposażone są często w dwa wyjścia: SPEED (impulsy o częstotliwości proporcjonalnej do częstotliwości pobudzania przez element magnetyczny), DIR – informujące o zmianie kierunku obrotu

• Zastosowanie: Zastosowanie: do pomiaru wielkości elektromagnetycznych takich jak indukcja magnetyczna, natężenie prądu, moc czy opór, do pomiaru wielkości innych niż elektryczne, np. kąt obrotu (na części wirującej zamocowany jest magnes współpracujący z nieruchomym hallotronem), przesunięcie, drgania mechaniczne, ciśnienie, w układach wykonujących operacje matematyczne i logiczne, jako kompas.

• Czujniki potencjometryczne

• Potencjometr to opornik z możliwością zmiany rezystancji. Pojemność kondensatora zależy od materiału, przez który przenika pole elektryczne. Czujnik potencjometryczny wykrywa zbliżenie do jakiegokolwiek materiału o stałej dielektrycznej od stałej powietrza.

• Zakresy pomiarowe od kilku milimetrów do kilku metrów

• Zaleta – prosta budowa układu pomiarowego

• Wady to wrażliwość zapylenie, zmiany temperatury, wilgotności i zużycie mechaniczne

• Czujniki rezystancyjne

• Czujniki rezystancyjne są to przyrządy reagujące na zmianę temperatury zmianą rezystancji wbudowanego w nie rezystora. Zasada działania czujników rezystancyjnych polega na wykorzystaniu zjawiska zmiany rezystancji metali lub półprzewodników wraz z temperaturą. Ze wzrostem temperatury wzrasta amplituda drgań jąder atomów oraz prawdopodobieństwo zderzeń elektronów swobodnych i jonów, co ze względu na hamowanie ruchu elektronów powoduje wzrost rezystancji.

• W praktyce czujniki rezystancyjne wykonane są z platyny, niklu lub miedzi na niższe temperatury pracy

• Najczęściej stosowane są czujniki platynowe Pt o rezystancji w temperaturze 0oC 100Ω, 500Ω lub 1000Ω

• Czujniki termoelektryczne (termoparowe)

• Służą do pomiaru temperatury, aktywne źródła wytwarzające napięcie w zakresie mV wraz ze zmianą temperatury

• Czujniki termoelektryczne są to przyrządy reagujące na zmianę temperatury zmianą siły termodynamicznej wbudowanego w nie termoelementu. Połączone na jednym końcu dwa różne materiały; metale czyste, stopy metali lub niemetali, tworzą, „termoelement” inaczej popularną termoparę.

• Wykorzystują zjawisko termoelektryczne Seebecka – powstawanie zależnej od temperatury siły elektromotorycznej na styku dwóch różnych materiałów (najczęściej metali)

• Przemysłowe systemy wizyjne

• To układ współpracujących ze sobą elektronicznych urządzeń, którego funkcją jest automatyczna analiza wizyjna otoczenia na podobieństwo zmysłu wzroku u ludzi.

• System składa się z urządzeń pozyskujących informacje (kamera lub kilka kamer), urządzenia służącego do akwizycji i przetwarzania danych oraz urządzenia analizującego dane (procesor lub komputer z oprogramowaniem). Jeżeli badane obiekty nie świecą, integralną częścią systemów wizyjnych są źródła światła, czyli oświetlacze

• Przemysłowy system wizyjny najczęściej służy do sprawdzenia cech fizycznych obiektów, takich jak: wymiary, kształt, kolor, stan powierzchni, (połysk, chropowatość, nadruk etc.). Pozyskane informacje stanowią podstawę do podjęcia decyzji.

• lokalizacja i pomiary wielkości geometrycznych produktów (kształt, wymiary powierzchnia, kąt obrotu, itp.),

• inspekcja obecności i kontrola jakości produktów,

• sprawdzanie poprawności nadruków,

• czytanie znaków (OCR),

• weryfikacja znaków (OCV),

• kontrola zgodności z wzorcem,

• klasyfikacja obiektów,

• sprawdzanie kodów kreskowych i kodów 2D,

• detekcja i weryfikacja koloru lub jasności (czujniki wizyjne)

http://kpt.wm.am.gdynia.pl/doc/WYKLAD_VI.pdf

http://ep.com.pl/files/2251.pdf

gdyby ktoś chciał coś doczytać, chociaż nie sądzę :P