В областта на промишлената автоматизация крайните изключватели са ключовата част от преобразуването на механичното изместване в електрически сигнал и неговият контактен дизайн влияе пряко върху точността на управление, безопасността и надеждността на оборудването. От позиционирането на машинния инструмент до защитата на крана, от свързването на производствената линия до мониторинга на опасната среда, конфигурацията на контактите и параметрите на ефективността на крайните прекъсвачи се превърнаха в ключови съображения за инженерите за оптимизиране на дизайна на системата. В тази статия ще бъдат систематично анализирани класификацията, техническият принцип и ефектът от контактния тип на крайния изключвател върху работата на оборудването.
Класификация на техническата класификация и работни принципи на видовете експозиция
Има три основни типа контакти на крайния превключвател: всеки-включен (NO), всеки-изключен (NC) и съставен (1NO+1NC). Техният дизайн се основава на механизма за бърз контакт, а изходът на сигнала се осъществява чрез мигновено превключване на механична структура.
Общи обществени връзки (NO)
Обикновено отворените контакти са отворени. Когато външен задвижващ механизъм (като роботизирана ръка или ролка) задейства превключвател, вътрешният пружинен механизъм задвижва контакта да се затвори, образувайки проводящ път. крайният превключвател на Honeywell SZL-VL-S-B-N, например, има НО контакт, който отваря веригата, когато не е задействан, и затваря веригата, когато е задействан. Обикновено се използва за стартиране на двигател или задействане на следващия процес. Например, в автоматизирана производствена линия, когато детайлът достигне определено място, NO контактът се затваря, изпращайки сигнал до PLC, за да започне сглобяването на роботизираната ръка.
Обикновено затворен контакт (NC)
Нормално затворените контакти остават затворени при нормални условия и отварят веригата при задействане. Тези контакти се използват широко в сигурни системи за блокиране, като например защита от претоварване на машинния инструмент: когато роботизираната ръка се премести извън предварително зададен диапазон, NC контактите се отварят и захранването на главния двигател незабавно се прекъсва, за да се предотврати повреда на оборудването. Казус от машина за щамповане в компания за производство на автомобили показва, че използването на крайни изключватели с NC контакти може да намали процента на повреда на оборудването с 42% и да съкрати периода на ремонт до една трета от първоначалния дизайн.
Композитен контакт (1NO+1NC)
Композитният контакт може да постигне обратна връзка с двоен сигнал чрез интегриране на NO контакт и NC контакт едновременно. В случая на Omron Z-15GW22 превключвател с ограничена позиция, неговата конфигурация 1NO+1NC синхронизира затварянето и отварянето на веригата при спусъка: няма помощ за активиране на контакт (като помпа за смазване), а NC контактите прекъсват главната верига. Този дизайн е особено критичен при повдигащо оборудване - когато куката достигне своя максимум, NO контактът задейства предупредителната светлина, а NC контактът също прекъсва захранването на двигателя на телфера, създавайки излишен защитен механизъм.
Основно въздействие на контакта върху представянето
Изборът на контактен превключвател пряко влияе върху скоростта на реакция, стабилността на сигнала и надеждността на системата на крайните превключватели. Въздействието може да се анализира по следните начини:
Скорост на превключване на сигнала и потискане на дъгата
Механизмът за бърз контакт може да се превключи за милисекунда чрез пружинно задвижване, което значително намалява генерирането на дъга. Експерименталните данни показват, че продължителността на дъгата при бърз контакт е 78% по-кратка от тази при традиционния бавен контакт, а животът на контакта се увеличава до повече от 5 милиона седмици. Във високо-скоростни производствени линии за опаковане, ограничен-позиционен превключвател, използващ бързи контакти, може да поддържа сигнала постоянен при честота на задействане от 120 пъти в минута, в сравнение с 300 000 цикъла на бавни-контакти на движение при същата честота.
Дизайн на резервиране и ниво на безопасност
Композитните контакти са функционално излишни чрез независими сигнални канали. В приложенията на охладителната система на ядрена електроцентрала превключвателите за ограничено{1}}положение, конфигурирани с 1NO+1NC, също трябва да отговарят на ниво на безопасност на IEC 61508 SIL3: NO контактът задейства стартирането на резервната помпа, а NC контактът прекъсва захранването на основната помпа. Този дву-канален дизайн намалява честотата на неизправност на системата до 10^-9/h. Казус от нефтохимическа компания показа, че този дизайн намалява времето за престой на непланирано оборудване с 65%.
Адаптивност към околната среда и материални процеси
Излагането на материали пряко влияе върху работата в тежки среди. Контактното съпротивление на сребърните сплави до 0,1 омега се поддържа дори при високи температури (70 градуса), докато това на медта се повишава до 0,5 омега при същите условия, причинявайки затихване на сигнала. По отношение на степента на защита, IP67 Seal Limit Switch работи непрекъснато в 1 метър вода в продължение на 30 минути, докато IP40 продуктите показват неуспех на контактно окисление в рамките на 24 часа при същите условия.
Товароносимост за съответствие на веригата
Номиналният ток на контакта трябва да съответства на товара. възникна повреда при контактно заваряване в системата за логистично сортиране поради управляващите 3A електромагнитни клапани, използващи 0,5A номинални ограничители на тока. След преминаване към съставни контакти с троен -A клас, системата работи 18 месеца без проблем. Инженерите трябва да избират контакти въз основа на типа товар (индуктор/кондензатор): индуктивните товари (напр. двигател) изискват три пъти номиналния ток, докато капацитивните товари (напр. кондензатор) изискват диод за потискане.
Практики за оптимизиране на производителността в типични типични сценарии на приложение
Система за позициониране на машинни инструменти
В машинните инструменти с ЦПУ крайните изключватели трябва да отговарят на изискванията за висока точност (±0,01 mm) и висока надеждност. Германският производител на металорежещи машини използва микро-задействащ се краен превключвател (резолюция 0,005 mm) за свързване към 1NO+1NC контакти: NO контактите задействат процедурата за компенсация на инструмента, а NC контактите инициират аварийно спиране. Данните от тестовете показват, че конфигурацията намалява грешката при позициониране до 0,008 mm и увеличава интервала на отказ до 20 000 часа.
Безопасна защита за повдигащо оборудване
Пристанищните контейнерни кранове са проектирани с дублиране на двоен краен превключвател: когато куката достигне границата, главният краен превключвател (1NC) прекъсва захранването, докато крайният превключвател (1NO) задейства аудио и визуални аларми. Действителните измервания на пристанището показват, че решението намалява процента на злополуките при претоварване от 0,3 на 0,02 инцидента годишно и увеличава използването на оборудването с 18%.
Мониторинг на опасна среда
В зоните на резервоари за съхранение на химикали превключвателят за ограничаване на взрива изисква ATEX сертификат. Една компания избра IP68 защитени, по същество безопасни затварящи превключватели за наблюдение на нивата в резервоара: Когато нивата надвишат лимита, NC докосването изключва захранващия клапан, а NO докосването стартира дренажната помпа. Системата работи непрекъснато в продължение на три години при температури между минус 20 градуса и 55 градуса без никаква неизправност, с 5-кратно увеличение на надеждността в сравнение с конвенционалните поплавъчни превключватели.
ВЪВЕДЕНИЕ Тенденции в технологичното развитие и препоръки за избор
С напредъка на Industry 4.0, крайните изключватели се развиват в посока на интелигентност и интеграция. крайните превключватели (като капацитивни и магнитни индукционни типове) постепенно заменят механичните продукти в чисти помещения и високо-скоростни движения, с експлоатационен живот над 100 милиона пъти. Механичните крайни изключватели обаче все още преобладават в-чувствителните към разходите приложения.
Инженерите трябва да се придържат към следните принципи при избора на крайни изключватели:
- Съответствие с околната среда: Контактите от сребърна сплав се предпочитат при висока температура, а защитата IP67 се предпочита във влажна среда.
- Адаптивност на товара: Индуктивните товари трябва да имат граница на тока от 3x; постояннотоковият товар трябва да бъде оборудван с верига за гасене на дъгата.
- Дизайн на резервиране: 1NO + 1НЗ композитни контакти трябва да се използват за-критични за безопасността системи.
- Критерии за акредитация: избор на ATEX/IECEx сертифицирани продукти за използване в опасни за околната среда ситуации; използване на FDA{0}}съвместими материали в хранително-вкусовата промишленост.
Заключение:
Изборът на тип контакт на крайния изключвател е решение на микрониво при проектирането на системата, но влияе пряко върху производствената ефективност и безопасността на макро ниво. От пускане на сигнал на нормален отворен контакт до резервна защита на съставен контакт, от потискане на дъгата на високо-скоростен механизъм до адаптивност към околната среда на материалите и процесите, всеки технически параметър въплъщава инженерна мъдрост. Със задълбочаването на интелигентното производство, крайните изключватели ще направят пробив в точността, надеждността и интелигентността, осигурявайки по-солидна сензорна база за индустриална автоматизация.
