Перевага цифрових датчиків: контроль промслових процесів

Сила є критично важливою фізичною величиною в сучасних виробничих лініях. Точне вимірювання сили забезпечує вищу якість продукції, зменшує відходи та дозволяє знизити витрати. Перехід на сучасні цифрові датчики з інтегрованими інтерфейсами IO-Link суттєво підвищує якість і надійність вимірювання сили.

Наступний рівень надійності завдяки інтелектуальним датчикам

Датчики сили є ключовими компонентами у виробництві. Будь-яка відмова або несправність може призвести до дорогих простоїв чи браку продукції. Датчики сили HBK відзначаються високою надійністю: кожен виріб проходить багаторазові перевірки на перевантаження та температурні впливи для забезпечення бездоганної роботи.

Завдяки інтелектуальній технології  датчиків надійність виходить на новий рівень. HBK розробила систему моніторингу стану датчика, яка порівнює прикладені сили та температури з фізичними межами датчика — як для статичних, так і для динамічних навантажень. Вбудований контроль температури забезпечує виявлення перевищення допустимого діапазону.

Якщо сили або температура наближаються до критичних значень, система формує попередження, що дозволяє вжити коригувальних заходів ще до виникнення відмови. Моніторинг працює незалежно від налаштувань вимірювання, а завдяки високій частоті дискретизації 40 кГц виявляються навіть короткочасні пікові навантаження — це запобігає пошкодженням і забезпечує безперервну роботу обладнання.

Мал. 1. Принципова схема сигнального тракту IO-Link. Червоні лінії ведуть до системи моніторингу стану датчика, де здійснюється порівняння прикладених зовнішніх сил і температур із фізичними межами датчика.

Інтелектуальний алгоритм порівнює значення сили та температури з граничними параметрами тензодатчика, запобігаючи його відмові. Це є важливим кроком уперед у підвищенні надійності вимірювальних ланцюгів сили.

Більший результат завдяки точності

У багатьох виробничих завданнях, зокрема під час перевірки параметрів механічних елементів (наприклад, пружин), необхідно виконувати вимірювання сили. Так само в операціях з’єднання деталей контроль граничних значень сили є обов’язковою умовою процесу.

У кожному з цих випадків система оцінює, чи відповідає фактичний процес або виріб встановленим силовим межам. Якщо зобразити кількість деталей залежно від виміряної сили, отримаємо типову криву нормального (гаусового) розподілу.

Номінальне значення визначає цільову силу процесу, а верхня та нижня межі задають допустимий інтервал допуску. Коли результат вимірювання знаходиться безпосередньо на межі допуску, виникає сумнів щодо відповідності виробу вимогам. Це пояснюється тим, що будь-яка вимірювальна система має власну невизначеність. Чим меншою є ця невизначеність, тим ширшим стає інтервал, у межах якого деталь можна впевнено визнати такою, що відповідає вимогам, а отже — тим надійнішою є оцінка якості.

Мал. 2: Кількість придатних («OK») компонентів відповідає площі під кривою нормального (гаусового) розподілу, обмеженій верхньою та нижньою межами допуску з урахуванням похибки вимірювальної системи. Чим меншою є невизначеність вимірювання, тим більша частка компонентів потрапляє в допустимий діапазон.

Інтелектуальні датчики з інтегрованими підсилювачами забезпечують підвищену точність завдяки лінеаризації та розширеній температурній компенсації. Результат — вищий вихід придатної продукції, зростання продуктивності та зменшення відходів.

Компанія HBK змогла підвищити точність вимірювань завдяки впровадженню інтелектуальних датчиків.

Скорочення витрат без втрати якості

Раціональне управління витратами у виробництві та процесах збирання є одним із визначальних факторів успіху підприємства. Інтелектуальні датчики HBK сприяють скороченню витрат завдяки трьом ключовим перевагам:

1. Менші інвестиційні витрати.
Не потрібен зовнішній підсилювач, що дозволяє заощадити простір і відмовитися від дорогих вимірювальних кабелів. Стандартні неекрановані кабелі M12 підключаються безпосередньо до майстра IO-Link.

2. Скорочення витрат на налаштування.
Інтелектуальні датчики постачаються як повністю відкалібровані вимірювальні ланцюги. Після підключення до майстра IO-Link вони одразу передають точні значення сили в ньютонах — без додаткової параметризації чи складного монтажу, лише просте чотирипровідне з’єднання M12.

3. Зменшення витрат на обслуговування.
Стан датчика можна контролювати безпосередньо на рівні системи керування, а налаштування (фільтри, граничні значення) легко копіювати з одного датчика IO-Link на інший. Витрати на калібрування знижуються, оскільки відсутній окремий прилад, що потребує періодичної повірки або калібрування.

Результат: простіший монтаж, відсутність потреби у місці в шафі керування, менша кількість компонентів і економічна кабельна інфраструктура — інтелектуальні датчики HBK суттєво підвищують економічну ефективність виробництва.

Гарантована доступність і швидке постачання

Виробниче обладнання розглядається як стратегічна довгострокова інвестиція, а датчики сили HBK, як правило, працюють упродовж десятиліть. Їхні цифрові модифікації створені на основі перевірених пасивних моделей і повністю відповідають тим самим високим стандартам якості.

Обмежена кількість варіантів друкованих плат (PCBA) та уніфіковане використання стандартних сенсорних елементів гарантують наявність запасних частин на багато років уперед. Це ж стосується і швидкості постачання: завдяки модульному принципу побудови продукції HBK забезпечує оперативне відвантаження.

Інтелектуальні датчики мають таку саму стабільність поставок і рівень доступності, як і пасивні рішення HBK. Модульна архітектура дозволяє ефективно виготовляти як невеликі, так і великі серії, а послідовна стратегія розвитку продуктового портфеля забезпечує довготривалу безперервність та сумісність рішень.

Висновок

Інтелектуальні датчики підвищують надійність системи та суттєво зменшують ризик простоїв у виробництві. Завдяки вищій точності вимірювань мінімізуються втрати та брак продукції, а просте налаштування, економічна кабельна інфраструктура й переваги в обслуговуванні забезпечують відчутне скорочення витрат.

Обслуговування стає ефективнішим, оскільки стан датчика можна контролювати безпосередньо на рівні системи керування. Крім того, перевірений і передбачуваний портфель рішень HBK гарантує надійні терміни постачання та довгострокову доступність запасних частин.