اتوماسيون صنعتي

پرده نوري، يا سنسور ايمني محيط، از تركيب چندين سنسور نوري به‌وجود مي‌آيد و در مواقعي كه نياز به محافظت از اجسام حساس يا حفظ ايمني افراد و همچنين جلوگيري از دسترسي به نقاط خطرناك مطرح است، به كار مي‌روند.

اين سنسورها كه از خانواده سنسورهاي نوري هستند، نقش حياتي در صنعت و زندگي انسان‌ها ايفا مي‌كنند. مهم‌ترين كارايي‌هاي پرده نوري شامل موارد زير مي‌شوند:

۱. استفاده در ايستگاه‌هاي قطار، آسانسورها، بالابرها، خطوط توليد و دستگاه‌هاي پرس:
- اين سنسورها به‌صورت يك پوشش نوري عمل كرده و در محافل مختلف از جمله حمايت از انگشتان، دست و جلوگيري از ورود به مكان‌هاي خطرناك مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

پرده نوري به سه دسته اصلي تقسيم مي‌شود:

۱. محافظت از انگشت (Finger Protection):
- اين دسته داراي تعداد بيم بيشتري با فاصله كمتر است و توانايي تشخيص اجسام كوچك مانند انگشت انسان را دارد.

۲. محافظ دست (Hand Protection):
- در اين دسته تعداد بيم‌ها كمتر و فواصل بين آن‌ها بيشتر است، اما با اين وجود از دقت قابل قبولي برخوردار است.

۳. موانع كنترل دسترسي (Access Control Barriers):
- اين نوع داراي ۳ تا ۶ پرتو بوده و معمولاً براي حفاظت از انسان‌ها در برابر خطرات استفاده مي‌شود. فواصل پرتوها در اين حالت به صورت متغير است.

ويژگي‌هاي پرده نوري آتونيكس عبارتند از:

- ايجاد ايمني:
- پرده نوري آتونيكس به‌عنوان يك عامل ايجادكننده ايمني عمل مي‌كند و به محافظت از افراد و اشياء حساس كمك مي‌كند.

- افزايش طول عمر دستگاه:
- استفاده از اين سنسورها به افزايش طول عمر دستگاه‌ها كمك مي‌كند و عملكرد بهينه آنها را تضمين مي‌كند.

- انعطاف‌پذيري و نصب آسان:
- طراحي اين سنسورها به‌صورت انعطاف‌پذير و قابل تنظيم است، كه نصب و استفاده از آنها را آسان مي‌سازد.

سنسورهاي نوري، نوعي از سنسورهاي مجاورتي هستند كه بر اساس ارسال و دريافت نور مدوله شده عمل مي‌كنند. نور مدوله شده اين سنسورها پالس‌هايي با فركانس مابين ۳۰-۵ kHz را ارسال مي‌كند. استفاده از نور مدوله شده باعث افزايش رنج تشخيص سنسور و كاهش تأثير نور محيط بر روي سنسور مي‌شود. نور مدوله شده مي‌تواند در طيف نور مرئي از سبز تا نامرئي مادون قرمز باشد.

در ساخت سنسورهاي نوري بيشتر از نور مادون قرمز با طول موج ۸۸۰mm استفاده مي‌شود. اين انتخاب به تداخل كمتر نور مادون قرمز با نور محيط و افزايش فاصله سوييچينگ سنسور مرتبط است. بر روي سنسورهاي نوري يك طرفه (Diffuse) يك پتانسيومتر نيز نصب مي‌شود تا حساسيت سنسور قابل تنظيم باشد. در سنسورهاي نوري يك طرفه، نور مدوله شده به طور مستقيم در فضا پخش مي‌شود و اگر به يك مانع برخورد كند، به صورت مستقيم و يا غيرمستقيم از آن منعكس مي‌شود. انعكاس نور بستگي به رنگ، نوع سطح، حجم و زاويه مانع دارد.

اين نوع سنسور قادر به تشخيص اجسام روشن با سطوح بازتابش صيقلي مانند مقوا، پارچه، شيشه، و پلاستيك روشن مي‌باشد. بايد توجه داشت كه اين سنسور نمي‌تواند اجسام مات سياه، لاستيك سياه، و پارچه‌هاي تيره را تشخيص دهد. براي اين اجسام، معمولاً از سنسورهاي نوري ديگري نظير رفلكتوري يا دو طرفه استفاده مي‌شود.

در سنسورهاي نوري رفلكتوري (Retro-reflection)، نور مدوله شده ارسالي توسط فرستنده به سطح رفلكتور برمي‌خورد و از آنجا با زاويه معين به سمت گيرنده بازتاب مي‌شود. اگر در مسير انعكاس نور يك مانع وجود داشته باشد، گيرنده ديگر نور را دريافت نمي‌كند و سنسور وجود مانع را تشخيص مي‌دهد. اين نوع سنسور معمولاً فاصله سوييچينگ بيشتري نسبت به سنسور نوري يك طرفه دارد و در حدود ۱۰m فاصله سوييچينگ دارد.

در سنسورهاي نوري دو طرفه (Through Beam)، فرستنده و گيرنده جدا از يكديگر قرار دارند. فرستنده نور مدوله شده را ارسال مي‌كند و گيرنده در مقابل آن قرار گرفته است. اگر بين فرستنده و گيرنده يك مانع قرار گيرد و نور مدوله شده از مسيرشان منحرف شود، سنسور اين تغيير را تشخيص داده و خروجي متناسب با آن تغيير وضعيت مي‌دهد. سنسور نوري دو طرفه مي‌تواند فواصل سوييچينگ بسيار بزرگي داشته باشد و در برخي موارد به بيش از ۱۰۰m برسد.

در كل، انتخاب نوع سنسور نوري آتونيكس بر اساس نيازهاي خاص هر كاربرد صورت مي‌گيرد. سنسورهاي نوري در كنترل صنعتي، روباتيك، خودروهاي هوشمند، و سيستم‌هاي اتوماسيون مورد استفاده قرار مي‌گيرند و با توجه به ويژگي‌هاي هر نوع، مي‌توانند در زمينه‌هاي گوناگوني مورد استفاده قرار گيرند.

پنل متر، به عنوان يك نمايشگر ديجيتال، روي پنل كنترل نصب مي‌شود و وظيفه اصلي آن، دريافت سيگنال ورودي و تبديل آن به مقدار قابل نمايش پارامترهاي فيزيكي است. اين پارامترها معمولاً شامل ولتاژ، جريان، مقاومت يا شار مي‌شوند. در بسياري از موارد، سيگنال ورودي از سنسورها گرفته مي‌شود و پنل متر آن را به مقادير پارامتر فيزيكي مربوطه نظير فشار، دما، دبي و غيره تبديل مي‌كند.

پنل ميترها علاوه بر نمايش، در برخي موارد داراي خروجي‌هاي مختلفي هستند كه مي‌توانند به عنوان يك كنترلر ساده نيز عمل كنند. اين خروجي‌ها شامل خروجي آنالوگ (جريان يا ولتاژ)، درگاه ارتباطي RS485/422 يا RS232، و نمايشگرهاي LED يا LCD با انواع مختلف رنگ و ابعاد مي‌باشند.

پنل مترها به شكل متداول در موارد مختلف مورد استفاده قرار مي‌گيرند، به عنوان مثال:

1. ورودي ولتاژ AC (مدل MP3-4-AV)
2. ورودي جريان AC (مدل MP3-4-AA)
3. ورودي ولتاژ DC (مدل MP3-4-DV)
4. ورودي جريان DC (مدل MP3-4-DA)
5. ورودي ولتاژ AC و اندازه‌گيري فركانس (مدل MP4H)
6. ورودي جريان AC و اندازه‌گيري توان مصرفي (مدل WM3)
7. ورودي جريان 20~4 ميلي‌آمپر DC بدون نياز به ولتاژ تغذيه (مدل HLP1)

ابعاد مختلف پنل متر آتونيكس، همچنين تعداد ارقام صفحه نمايش آنها نيز به شيوه‌هاي متفاوتي تنظيم مي‌شوند. به عنوان مثال، عرض تمامي مدلهاي MP3 برابر با 96 ميليمتر و ارتفاع آنها 48 ميليمتر است. در عين حال، عرض تمامي مدلهاي MP6 معادل 72 ميليمتر و ارتفاع آنها 36 ميليمتر است.

تايمر، يا به عبارت ديگر رله زماني، مسئوليت كنترل مدار را به مدت زمان مشخصي بر عهده دارد. به طور ساده‌تر، تايمر در مدارات فرمان براي تنظيم زمان بين دو عملكرد مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

كاربرد تايمر در صنعت به شرح زير است:

1. تابلوهاي فرمان و اتوماسيون:
تايمرهاي صنعتي در تابلوهاي فرمان و سيستم‌هاي اتوماسيون جهت زمان‌بندي، راه‌اندازي خودكار دستگاه‌ها، و شروع و راه‌اندازي عملكردهاي مختلف به صورت خودكار مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

2. موتورهاي الكتريكي سه‌فاز:
تايمرها براي كنترل و راه‌اندازي موتورهاي الكتريكي سه‌فاز، به ويژه در مواردي كه نياز به تغيير حالت از ستاره به مثلث داريم، كاربرد دارند. تايمرها از نظر دسته‌بندي به دو گروه ديجيتال و آنالوگ تقسيم مي‌شوند.

1. تايمر آنالوگ:
اين نوع تايمرها معمولاً زمان گذشته شده را نمايش نمي‌دهند، اما وضعيت تايمر را از طريق يك انديكاتور (هشدار دهنده) مشخص مي‌كنند. اين تايمرها اغلب براي كاربردهايي مورد استفاده قرار مي‌گيرند كه دقت در زمان گذرا به اندازه اهميت آنالوگ بيشتر است.

2. تايمر ديجيتال:
اين نوع تايمرها به صورت دقيق زمان گذرا را نمايش مي‌دهند و همچنين زمان پيش‌فرض تنظيم شده براي تايمر را نشان مي‌دهند. اين تايمرها براي كاربردهايي كه نياز به دقت بيشتر در زمان‌بندي دارند، مناسب‌اند.

از نظر ساختمان داخلي، تايمر آتونيكس به دو دسته موتوري يا الكترومكانيكي و الكترونيكي تقسيم مي‌شوند:

1. تايمر موتوري يا الكترومكانيكي:
اين نوع تايمر با استفاده از چرخش ديسك زائده دار و يك موتور كوچك كه به آن متصل است، زمان را تنظيم مي‌كند. با تغيير دور موتور و تنظيم فاصله زائده بر روي ديسك، زمان مورد نظر تنظيم مي‌شود.

2. **تايمر الكترونيكي:**
از تايمرهاي الكترونيكي براي زمان‌بندي با دقت بالا در بازه‌هاي زماني كمتر از ثانيه تا چندين ثانيه استفاده مي‌شود. اين تايمرها از مدارها و آي‌سي‌هاي الكترونيكي براي عملكرد خود استفاده مي‌كنند.

رله حالت جامد يا SSR (Solid State Relay) به عنوان يك عنصر الكترونيكي پيشرفته با رله‌هاي الكترومكانيكي يا كنتاكتورها داراي عملكرد مشابه است، اما بدون عنصر متحرك، اين رله داراي يك عمر كاري طولاني‌تر است. با استفاده از قطعه‌هاي نيمه‌هادي مانند تريستورها، ترانزيستورها يا تراياك، رله جامد قادر به كنترل جريان يا ولتاژ بزرگتر است.

اين نوع رله در مدل‌هاي تك‌فاز و سه‌فاز توليد مي‌شود و مي‌تواند در مدل‌هاي آنالوگ و ديجيتال مورد استفاده قرار گيرد. با وجود سرعت تعويض بالايي كه دارند، از نظر ابعاد كوچكتر بوده و در مداراتي كه تعداد دفعات كليد زدن زياد است، كاربرد دارند. اين رله به اصطلاحات متعددي نظير رله الكترونيكي، Solid State Relay، رله بدون صدا، رله بدون تويز، رله اس اس آر و ... شناخته مي‌شود. از قطعات نيمه‌هادي مانند تريستورها و ترانزيستورها براي تغيير جريان استفاده مي‌كنند و داراي سرعت تعويض بالا و بدون تماس فيزيكي براي فرسودگي هستند.

در داخل يك رله SSR آتونيكس، بر روي هر تريستور ولتاژ كمي افت مي‌كند. زماني كه SSR فعال مي‌شود، مقاومت به سرعت و با شدت كاهش مي‌يابد تا موجب وصل شدن خروجي گردد. اين سنسورها مي‌توانند جريان يا ولتاژهاي مختلف را كنترل كنند.

از SSRها با تريستورهاي پيشرفته‌تر مي‌توان به جريان‌هاي بالا تا حدود ۱۵۵ تا ۱۲۵۵ آمپر دست يافت. با توجه به ويژگي‌هاي SSRها از جمله ابعاد كوچكتر، سرعت تعويض بالا، و عدم وجود قسمت متحرك، اين رله به عنوان يك كليد الكترونيكي پيشرفته با عملكرد پايدار در مقايسه با رله‌هاي مكانيكي معمولي شناخته مي‌شود.

انكودر به‌عنوان يكي از ادوات حياتي در دنياي اتوماسيون صنعتي شناخته مي‌شود. اين دستگاه‌ها به دليل كاربردهاي گسترده‌اي كه در اندازه‌گيري، سرعت‌سنجي، شمارش، و وظايف مشابه دارند، به‌عنوان يك نقطه كليدي در تجهيزات صنعتي به حساب مي‌آيند. در گذشته، قبل از ورود انكودرها به بازار، خطاهاي اتوماسيون در برخي موارد خسارات مالي ايجاد مي‌كردند زيرا اجراي فرآيندها بدون انكودر با خطاهاي قابل توجهي همراه بود.

انكودرها به‌عنوان نوعي سنسور، داده‌هاي اساسي را براي تصميم‌گيري در سيستم‌هاي كنترلي فراهم مي‌كنند. عملكرد صحيح اين سنسورها اساسي است زيرا حتي با پردازنده‌هاي قوي، عملكرد مطلوب به‌دست نخواهد آمد اگر سنسورها به‌درستي عمل نكنند. انكودرها در هنگام حركت شفت آنها، پالس‌هايي را توليد مي‌كنند كه متناسب با ميزان چرخش يا حركت خطي هستند. اين پالس‌ها اطلاعات مربوط به تغييرات در مكان، سرعت، شتاب يا زاويه چرخش را فراهم مي‌كنند. وظيفه اصلي انكودر، جمع‌آوري بازخورد حركت دستگاه‌ها و تبديل آن به داده قابل استفاده براي سيستم‌هاي كنترلي و پردازشگرهاست. نام‌گذاري انكودر به اين معناست كه حركت مكانيكي به يك رمز يا كد توسط انكودر تبديل مي‌شود.

در واقع، انكودر وسيله‌اي است كه حركت مكانيكي (خطي و دوراني) را به سيگنال الكتريكي تبديل مي‌كند تا از آن سيگنال، مشخصات مختلفي برداشت و در سيستم‌هاي كنترلي و پردازشگرها به‌كار گيرد. به‌طور كلي انكودرها وسايلي هستند كه حركت دوراني يا خطي را به سيگنال ديجيتالي ۰ يا ۱ تبديل مي‌كنند و برخي از آن‌ها حتي خروجي آنالوگ نيز دارند.

از جمله كاربردهاي انكودر در صنعت و كارخانجات مي‌توان به استفاده از آن در كارخانجات فولاد، دستگاه‌هاي نساجي، دستگاه‌هاي برش چوب و CNC، دستگاه‌هاي توليد كاشي و سراميك و كارخانجات سيمان اشاره كرد. انكودر آتونيكس در انواع پروژه‌هاي تحقيقاتي نيز استفاده مي‌شوند و به‌طور كلي در اتوماسيون صنعتي از انواع انكودرها استفاده‌هاي بسياري مي‌شود.

سنسور خازني، به عنوان يك نوع سنسور بدون تماس، براي تشخيص اجسام فلزي و غيرفلزي به‌كار مي‌رود. اين سنسورها با حساسيت و پهناي باند بالا شناخته مي‌شوند و از مزاياي برجسته آنهاي از شركت اشنايدر الكتريك، كم حجم بودن و سهولت نصب برخوردارند.

استفاده از اين سنسورها در كنترل سطوح، مديريت مايعات درون محفظه‌ها (مانند بطري) و شمارش اجسام امكان‌پذير است. براي اطلاع از ليست قيمت و خريد سنسور مجاورتي خازني اشنايدر، مي‌توانيد به لينك مرتبط مراجعه نماييد.

سنسورهاي خازني به دليل حساسيت زياد به محيط، در كاربردهاي متنوعي مانند:
- كنترل سطوح مخازن
- شمارش خطوط توليد
- جداسازي قطعات فلزي از غيرفلزي
- كنترل حركت پارچه
- تشخيص پارگي نوار نقاله
به‌كار مي‌روند. اين سنسورها به‌عنوان دستگاه‌هاي بدون تماس و الكتريكي طراحي شده‌اند و نسبت به فلزات و مواد غيرفلزي واكنش نشان مي‌دهند. از اين سنسورها براي تشخيص مواد غيرفلزي مانند شيشه، چوب، پلاستيك و ... بيشتر استفاده مي‌شود. در صورت نياز به آشكارسازي اجسام فلزي، معمولاً از سنسورهاي القايي استفاده مي‌شود. سنسور خازني آتونيكس به‌عنوان مولد پالس در كنترل وضعيت ماشين‌آلات، براي شمارش و آشكارسازي تقريباً تمام مواد فلزي و غيرفلزي قابل استفاده است.

در روند فعاليت‌ها و پروسه‌هاي صنعتي، شمارش اعداد يا انجام عمليات در تعداد نامحدود يك چالش پيچيده است. به منظور دستيابي به دقيق‌ترين اندازه‌گيري تعداد عملكرد، محصولات توليدي، ساعات كار، مصرف انرژي و ساير اطلاعات، از انواع مختلف شمارنده و كانتر بهره مي‌بريم. بسته به نوع تجهيزات و هدف از شمارش، از شمارنده مكانيكي يا شمارنده ديجيتال استفاده مي‌شود.

شمارنده مكانيكي يا آنالوگ، اصولاً براي جمع‌آوري اطلاعات آماري بدون خروجي فرمان به كار مي‌رود و در اكثر موارد، خروجي فرمان ندارد. لازم به ذكر است كه برخي از شمارنده‌هاي ديجيتال قابل برنامه‌ريزي هستند و در مدارهاي فرمان با انواع فانكشن‌ها به كار مي‌روند.

كانتر يا شمارنده، يك دستگاه است كه تعداد اشيا يا عمليات انجام‌شده را شمارش مي‌كند. اين دستگاه، تعداد سيگنال‌هاي ON/OFF ورودي از يك تجهيز مانند سوئيچ يا سنسور را محاسبه مي‌كند. انواع شمارنده از نظر خروجي به دو گروه Preset Counters و Total Counters تقسيم مي‌شوند.

**شمارنده‌هاي پيش‌تنظيم يا "Preset Counters":**
اصطلاح "Preset" به معناي قابليت تعيين مقداري از پيش است. شمارنده‌هاي پيش‌تنظيم تا زماني كه مقدار فعلي شمارش به مقدار تعيين‌شده از پيش برسد، شمارش را ادامه مي‌دهند. در لحظه دستيابي به مقدار تنظيم شده، يك خروجي كنترلي فعال مي‌شود. برخي از اين شمارنده‌ها امكان مقياس‌بندي يا Scaling را دارند تا ورودي را در يك عدد ضرب يا تقسيم كنند و نمايشگر واحدهاي مهندسي مانند Feet، كيلوگرم، و غيره را نشان دهند.

**شمارنده‌هاي كل يا "Total Counters":**
اين شمارنده‌ها تنها نمايش‌دهنده مقدار فعلي شمارش شده بوده و خروجي ارسال نمي‌كنند. كانتر(شمارنده‌) آتونيكس در زماني كه نياز به نمايش تعداد شمارش شده باشد، مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

سنسورهاي القايي به عنوان يك نوع سنسور بدون تماس اصلي‌ترين عملكرد خود را در مقابل فلزات اجرا مي‌كنند و سيگنال‌هاي مورد نياز را توليد و به قطعات ديگر فرمان‌هاي لازم را انتقال مي‌دهند.

اين سنسورها براي شناسايي اجسام و اشياي فلزي بدون نياز به تماس مستقيم با آنها استفاده مي‌شوند. ويژگي‌هاي متنوعي نظير ابعاد، فاصله از جسم مورد سنسينگ، ابعاد بدنه، نوع سيم‌كشي و ... در اين سنسورها گوناگون متفاوت هستند.

سنسورهاي القايي با طراحي‌هاي مختلف براي كاربردها و صنايع گوناگون به بازار عرضه شده‌اند. اين كاربردها شامل بسته‌بندي نوشيدني و بطري، ماشين‌هاي دريل اتوماتيك، ماشين‌هاي پرس لاستيك كفش، ليفتراك، طراحي‌هاي در، كاميون، خودروهاي سواري، پاركينگ، سيستم‌هاي سيار و سيلندري مي‌شوند.

سنسورهاي القايي در حوزه‌ها و صنايع متنوعي از جمله حمل و نقل، رباتيك، خطوط مونتاژ، مخابرات، ايمني و امنيت به كار مي‌روند. اين سنسورها با دقت بالا و حساسيت پايين، حتي در شرايط محيطي دشوار نظير دماهاي بالا و رطوبت فراوان، عمليات خود را به بهترين شكل ادامه مي‌دهند.

مهمترين ويژگي سنسور القايي آتونيكس در كاربردهاي صنعتي، مقاومت در برابر مواد چربي مانند روغن، نفت، آب و گرد و غبار مي‌باشد. بازه معمول اندازه‌گيري سنسورهاي القايي بين ۰٫۱ سانتيمتر و ۵ سانتيمتر است. اين متن به‌طور دقيق نحوه كاركرد و انواع سنسورهاي القايي را معرفي مي‌كند تا به انتخاب سنسور مناسب براي نيازهاي كسب و كار كمك كند.

كنترلرهاي دما، در هر سناريويي كه نياز به اندازه‌گيري دما و كنترل فرآيند وجود دارد، اهميت زيادي دارند. به‌عنوان مثال، در مواقعي كه حفظ دما در مرزهاي مشخصي اهميت دارد و حتي در صورت تغييرات محيطي، دما از مقدار تعيين‌شده خود خارج نشود، كنترلرهاي دما وظيفه تنظيم مداوم و به‌موقع را بر عهده دارند. به‌طور كلي، دو نوع كنترل دما وجود دارد: حلقه بسته و حلقه باز.

حلقه باز، يك نوع ساده‌تر از كنترلر دما است كه بدون درنظر گرفتن دماي مطلوب نهايي، گرما يا سرماي مداوم را فراهم مي‌كند، مشابه يك سيستم گرمايشي در خودروها. به‌عنوان مثال، در هواي سرد، مي‌توان گرما را به‌طور كامل افزايش داد تا دماي داخل خودرو به 30 درجه برسد. البته، در هواي گرم، اين عمل باعث افزايش دما به بيش از 30 درجه خواهد شد. از سوي ديگر، كنترل دما حلقه بسته پيچيده‌تر است. در يك سيستم حلقه بسته، دماي خروجي به‌طور مداوم اندازه‌گيري و تنظيم مي‌شود تا خروجي به‌صورت ثابت در دماي تعيين‌شده حفظ شود. اين نوع كنترل باعث مي‌شود كه سيستم به‌طور مداوم از وضعيت خود آگاه باشد و تغييرات را تنظيم كرده و دما را در مرزهاي تنظيم‌شده حفظ نمايد.

در زمينه صنعتي، كنترلر دما آتونيكس گسترده‌ترين استفاده را در سيستم‌هاي كنترل صنعتي دارد، تا مقادير توليد را در محدوده‌هاي مورد نياز براي فرآيندهاي مختلف توليد تنظيم و كنترل نمايد.