titMV rôznych aplikáciách priemyselnej automatizácie sa najbežnejšie používajú dva typy senzorov: fotoelektrické a indukčné (približovacie). Oba typy majú svoje výhody a nevýhody, ktoré určujú ich použitie. Napríklad, ak induktívny senzor dokáže detegovať kovové objekty skryté za nepriehľadnou nekovovou prekážkou, potom táto možnosť nie je k dispozícii pre fotoelektrický senzor, ktorý musí „vidieť“ objekt v určitom svetelnom rozsahu.

Na druhej strane, ak v takom senzore použijeme laserové svetlo, dosah detekcie môže byť veľmi veľký a môže dosahovať až niekoľko desiatok metrov. Indukčné senzory sa už nemôžu pochváliť takým rozsahom.


Fotoelektrický senzor pracuje tak, že meria intenzitu svetla lúča emitovaného vysielačom, dopadajúceho na fotocitlivý prvok prijímača. V závislosti od účelu senzora sa používajú rôzne typy svetla a lúč sa moduluje. Najčastejšie sa používa infračervené svetlo, ktoré je pre ľudské oko neviditeľné. Vďaka tejto detekcii sa môže rozptyľovať rušivo, ale má to aj svoje nevýhody, o čom sa presvedčil asi každý inštalatér. Napríklad snímač v bráne, ktorého úlohou je zabrániť jej zatvoreniu, keď v ňom stojí vozidlo. Preto sa laserové ukazovadlá často používajú ako príslušenstvo pri montážnych prácach, ktoré uľahčujú vzájomné umiestnenie vysielača a prijímača.
Mnoho fotoelektrických snímačov je vybavených diódami, ktoré signalizujú stav ich práce, vrátane správnej spolupráce medzi vysielačom a prijímačom. Pozorovanie týchto diód a ich svetelných farieb uľahčuje správnu inštaláciu senzorov a určuje stav výstupu alebo správnosti reakcie na objekt, čo je zvlášť dôležité, ak je nastaviteľná citlivosť.

Posúdenie optimálneho riešenia
Takmer každý konštruktér elektroniky, technik automatizácie alebo integrátor, pretože to sú tí, ktorí budú najčastejšie používať fotoelektrický senzor, budú schopní ľahko posúdiť požiadavky cieľovej aplikácie a zvoliť ten správny typ senzora. Dôležité budú určite také faktory, ako sú pracovné prostredie snímača, teplota okolia, mechanická odolnosť (a všetky tieto faktory ovplyvňujú výber materiálu krytu, stupeň jeho IP tesnosti a spôsob montáže), typ svetla v prostredí, účel snímača a požadovaný rozsah, detekcia, dostupné napájacie napätie alebo typ výstupu. V niektorých aplikáciách môže byť čas odozvy senzora veľmi dôležitý, aj keď to nie je možné očakávať od senzorov s dlhým dosahom. Druh detegovaného objektu alebo predmetov bude tiež mimoriadne dôležitým kritériom. Niektoré senzory reagujú, keď je cesta lúča medzi vysielačom a prijímačom prerušená tenkou priehľadnou fóliou. Iní vyžadujú, aby bol objekt takmer úplne nepriehľadný. Iné sú ešte vybavené potenciometrom na nastavenie citlivosti, vďaka čomu je možné presne nastaviť prahovú hodnotu odozvy.
Pri výbere snímača je dobré riadiť sa značkou. Pre priemyselné aplikácie alebo iné zariadenia, v ktorých je dôležitý určitý výkon senzora, a to nielen z hľadiska bezpečnosti používateľov, ale aj z hľadiska pohodlia pri používaní aplikácie, sa oplatí siahnuť po osvedčených produktoch známych výrobcov. Napríklad, ak je výrobca senzora Panasonic, dá sa predpokladať, že bola vykonaná dôkladná kontrola jeho kvality, takže výrobok bude fungovať spoľahlivo a stabilne.

Vzorový program
Pozrime sa, ako sa dá takýto senzor zapojiť s akýmkoľvek PLC. Vzorový program bol vytvorený pre spoločnosť Siemens LOGO! v8; vďaka čitateľnosti jazyka FBD je možné bez veľkého úsilia ho prispôsobiť na použitie aj na inej platforme.
S jedným fotoelektrickým snímačom je veľmi ťažké rozpoznať smer pohybu objektu. Aby to bolo možné urobiť, bolo by potrebné modulovať svetelný lúč a použiť Dopplerov efekt alebo zmerať čas medzi impulzmi odoslanými do objektu. Tieto metódy sa však v praxi ťažko zavádzajú, sú dosť drahé a nie každý si s nimi dokáže poradiť. Oveľa ľahšie je umiestniť dva senzory vedľa seba a skontrolovať poradie ich aktivácie.

obr1
Obr. 1: Pracovný princíp detektora zisťujúceho smer pohybu:Obr. 1: Pracovný princíp detektora zisťujúceho smer pohybu:A) pokojový stav – objekt sa priblíži k senzorom zľava, B) aktívny senzor „1“,C) aktívny senzor „1“ a „2“, D) aktívny senzor „2“, E) pokojový stav

 

Obr. 1 ukazuje, ako toto riešenie funguje. Ak použijeme dva senzory – označme ich bežne „1“ a „2“ – potom „1“ a následne „2“ môžu znamenať konvenčný smer pohybu doprava a v opačnom poradí doľava. Aby však náš algoritmus pracoval spoľahlivo a mohli sme ho použiť nielen na zistenie smeru pohybu, ale napríklad aj na počítanie objektov, musíme zaviesť určité obmedzenia. Predovšetkým sa musí objekt pohybovať pred senzormi, čo spôsobuje ich zopnutie, ale to je celkom zrejmé. Po druhé, maximálna vzdialenosť medzi senzormi nemôže byť väčšia ako najmenšie rozmery objektu. Vďaka tomu budú naše senzory pracovať v poradí, napríklad:
obidva neaktívne → „1“ zapnuté → „1“ a „2“ zapnuté → „2“ zapnuté → obidva neaktívne
Po tretie, náhodné pohyby kontrolovaného objektu medzi snímačmi by nemali spôsobiť poruchu zariadenia. Iste, toto je program a nie je možné vylúčiť všetky logické chyby, ale napriek tomu je potrebné dôkladne ho skontrolovať pomocou simulátora alebo inštalácie modelu, pričom je dobré otestovať algoritmus v rôznych situáciách, ktoré sa v praxi môžu vyskytnúť.

obr2
Obr. 2: Vzorový program napísaný v jazyku FBD pre LOGO! v8


Obr. 2 zobrazuje ukážkový program v jazyku FBD napísaný v bezplatnom prostredí LOGO! Soft Comfort. Ak by sme použili ovládač LOGO!, k jeho vstupom I1 a I2 je potrebné priviesť napätie predstavujúce logickú „1”.
Keby to bol LOGO! 24RC, bolo by to napätie v rozsahu 18 ... 24 V DC.
Ak by sme použili verziu napájanú 230V AC, potom logická „1“ predstavuje oveľa vyššie napätie, takže potom je potrebné venovať pozornosť aj typu výstupu a parametrom snímača!
Ako bolo uvedené, napätie z kontaktov snímača by malo byť pripojené na vstupy I1 (zo senzora „1“) a I2 (zo senzora „2“). Program je napísaný tak, že smer pohybu z I1 do I2 generuje impulz na výstupe brány B020, zatiaľ čo z I2 na I1 na výstupe brány B006.
Na demonštráciu použiteľnosti vzorovej aplikácie sú k výstupom oboch brán pripojené dvojcestné čítačky (B023) a logický obvod (B021 – brána XOR, B022 – RS prepínač). Úlohou logického obvodu je nastaviť vstup smeru počítania, ak prichádzajú „kladné“ impulzy (z brány B020) a vynulovanie, ak sú záporné (z brány B006) a vypracovanie časového priebehu hodín priradeného počítaciemu vstupu. Nastavením a vynulovaním vstupu smeru počítania počítadlo počíta
nahor (nastavenie vstupu) alebo nadol (vstup vynulovaný).

obr3
Obr. 3: Okno vlastností bloku počítadla Up/Down Counter

 

Blok počítadla Up/Down Counter v LOGO! má výstupnú sadu a resetuje sa podľa podmienok nastavených v okne vlastností počítadla. Ak, ako na obr. 3, do poľa „On“ zadáme „1“ a v poli „Off“ zostane „0“, výstup sa nastaví, keď je hodnota počítadla väčšia ako 0 a vynulovanie, keď sa rovná 0. Ak teraz k tomuto výstupu pripojíme funkčný blok Output, napríklad Q1, relé na výstupe číslo 1 LOGO! 24RC uzavrie kontakty, keď údaj na počítadle údajov presiahne 0. Týmto spôsobom môžeme rýchlo a ľahko zostaviť zariadenie, ktoré automaticky zapne a vypne svetlá, počíta ľudí vstupujúcich a vystupujúcich z miestnosti. Svetlo by sa malo rozsvietiť, ak niekto príde a zhasnúť, keď všetci priestor opustia.

TEXT/FOTO Jacek Bogusz, TME