Monitorowanie prędkości z wykorzystaniem enkoderów

Monitorowanie parametrów pracy różnego rodzaju napędów oraz zapewnienie bezpieczeństwa maszyn wymaga zastosowania odpowiedniego oprzyrządowania. Urządzeniami zapewniającymi realizację obu tych funkcji są enkodery

Enkoder to przetwornik mechaniczno-elektryczny zamieniający ruch obrotowy wirnika na impulsy elektryczne. Na podstawie liczby wygenerowanych podczas obrotu wałka impulsów można precyzyjnie określić pozycję w jakiej znajduje się wałek enkodera a tym samym element na którym jest on zabudowany. Oznacza to, że dzięki enkoderowi można określić zarówno położenie kątowe jak i zmierzyć pokonany dystans. Najważniejszą cechą enkodera jest jego rozdzielczość czyli liczba impulsów generowanych w trakcie jednego obrotu wirnika. Parametr ten, zawierający się w przedziale od kilkuset do kilku tysięcy impulsów na minutę, jest podstawą do określenia klasy dokładności pomiaru - im większa ilość generowanych impulsów tym większa dokładność pomiaru. Jest to szczególnie ważne w urządzeniach produkcyjnych od których wymagana jest duża dokładność wykonania np. centra obróbcze, automaty do rozkroju. Z uwagi na sposób pomiaru wyróżniamy dwa rodzaje enkoderów:

  • inkrementalne (przyrostowe) czyli przetworniki mechaniczno - impulsowe, generujące na wyjściu ilość impulsów odpowiadającą określonemu położeniu kątowemu wałka,
  • absolutne czyli przetworniki mechaniczno - kodowe, generujące na wyjściu kody pozwalające na precyzyjne określenie pozycji wałka nawet po odłączeniu zasilania. Pomimo nieomal identycznej budowy i zasady działania oba rodzaje enkoderów różni forma generowanych impulsów - w enkoderach inkrementalnych dąży się do zachowania możliwości wygenerowania jak największej ilości impulsów na jeden obrót zaś w enkoderach absolutnych do zwiększenia prędkości transmisji danych.

Enkodery jako elementy bezpieczeństwa współpracują ze sterownikami programowalnymi lub modułami bezpieczeństwa służącymi do monitorowania prędkości. Zgodnie z normą EN 61800-5-2 za pomocą enkodera można monitorować następujące funkcje:

  • SS1 - Safe Stop 1- monitorowanie drogi hamowania i postoju po zatrzymaniu;
  • SS2 - Safe Stop 2 - monitorowanie drogi hamowania i bezpiecznego zatrzymania pracy po zatrzymaniu;
  • SOS - Safe Operating Stop - bezpieczne zatrzymanie pracy / monitorowanie silnika pod napięciem podczas zatrzymania;
  • SLS - Safe Limited Speed - bezpieczne ograniczenie prędkości / monitorowanie wartości ograniczenia prędkości;
  • SLI - Safe Limited Increment - zachowanie bezpiecznej prędkości / monitorowanie zachowania ustawionej prędkości;
  • SDI - Safe Direction - bezpieczny kierunek / monitorowanie zamierzonego kierunku obrotu;
  • SSM - Safe Speed Monitoring - bezpieczne monitorowanie prędkości / wyjściowy sygnał bezpieczeństwa jest generowany gdy prędkość obrotowa silnika jest niższa niż założona.
  • śledzenie procesów produkcyjnych,
  • monitorowanie stanów magazynowych
  • lokalizację środków transportu.

Oznacza to, że na bazie technologii RFID budować można systemy o zróżnicowanym stopniu zaawansowania, począwszy od systemów wspomagających pracę człowieka aż do takich, które pozwalają taką pracę całkowicie wyeliminować

RFID

Fot. 1
Enkoder SC 3 z wałkiem

ST

Fot. 2
Enkoder SC 3 z wejściem na wałek (tuleją)

ZASTOSOWANIA
Enkodery znajdują zastosowanie m.in. w urządzeniach CNC np. do kontroli prędkości obróbki skrawaniem w obrabiarkach, prędkości posuwu oraz przejazdów w urządzeniach do rozkroju, zautomatyzowanych liniach produkcyjnych, kontroli wyhamowywania kabin wind przy dojeździe na wyznaczone piętro oraz robotach przemysłowych do kontroli kąta ustawienia ramion. W swojej ofercie handlowej firma INSTOM ma optyczne enkodery inkrementalne sin/cos firmy ReeR serii SAFECODER, dedykowane do aplikacji bezpieczeństwa. Dostępne są w wersjach zasilania 5 VDC i 24 VDC oraz w dwóch wersjach wykonania - z wyprowadzonym wałkiem o średnicy 10 mm (fot. 1) oraz wejściem na wałek (tuleją) o średnicy 12 mm (fot. 2). Mają rozdzielczość 2048 impulsów na obrót, są one odporne na wstrząsy, wibracje oraz oddziaływanie pola magnetycznego. Ich zwarta i mocna konstrukcja pozwala na pracę przy wysokich prędkościach obrotowych oraz dużych obciążeniach wałka. Pracę w trudnych warunkach zapewnia stopień ochrony IP67 (IP65 dla uszczelnienia wałka). Podłączenie enkoderów realizowane jest przy pomocy standardowego złącza M12 - 8 pin. W naszej ofercie dostępne są przewody o różnych długościach zakończone złączem prostym lub kątowym. Oferowane przez nas enkodery dedykowane są do współpracy ze sterownikiem programowalnym MOSAIC za pośrednictwem modułu MV1 lub MV2 - fot. 3. W takim zestawieniu realizują funkcję monitorowania prędkości obrotowej spełniając wymagania określone dla poziomu zapewnienia bezpieczeństwa SIL 3. Moduł MV1 umożliwia kontrolowanie pracy jednego enkodera oraz dwóch czujników zbliżeniowych zaś moduł MV2 dwóch enkoderów oraz dwóch czujników zbliżeniowych. Zastosowanie sterownika programowalnego MOSAIC znacznie zwiększa możliwości zapewnienia bezpieczeństwa chronionego urządzenia. Przykładowa aplikacja zaprezentowana na fot. 4 pokazuje możliwości zastosowania różnych elementów bezpieczeństwa oraz obrazuje łatwość tworzenia programów w sterowniku.

RFID

Fot. 3
Moduł MVS1 sterownika MOSAIC do monitorowania prędkości

ST

Fot. 4
Przykładowa aplikacja do monitorowania prędkości

POZOSTAŁE PRODUKTY
Opisane w tym artykule enkodery stanowią jedynie niewielką część szerokiej gamy produktów firmy ReeR oferowanych przez INSTOM, który od 2006 roku jest jej wyłącznym przedstawicielem w Polsce. Więcej informacji na temat oferty produktów firmy INSTOM uzyskają Państwo na stronie www.instom.com.pl lub wysyłając zapytanie na adres: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Dział Automatyki Przemysłowej

Dział Automatyki Przemysłowej

Zapraszamy do kontaktu z Działem Automatyki Przemysłowej

tel: +48 (42) 640 75 86 fax: +48 (42) 640 76 22