Công tắc từ trên xi lanh đổi trạng thái khi nam châm piston đi vào cửa sổ cảm biến. Loại Reed làm chuyển động một tiếp điểm cơ khí kín. Loại bán dẫn dùng phần tử cảm biến từ, mạch ngưỡng và đầu ra điện tử. Phần tử cảm biến đó có thể là Hall, MR, AMR hoặc GMR, vì vậy “bán dẫn” và “Hall” không phải là những thuật ngữ catalogue có thể dùng thay thế cho nhau.
Giao diện điện quan trọng không kém nguyên lý cảm biến. Trước khi thay công tắc, phải đối chiếu xi lanh và nam châm được phê duyệt, rãnh lắp, vùng tác động, cấu trúc hai dây hoặc ba dây, đầu ra PNP hoặc NPN, chức năng thường mở hoặc thường đóng, điện áp, dòng điện, sơ đồ chân đầu nối và đầu vào PLC.
Điểm chính cần nhớ
- Một mẫu hai dây hiện hành của SMC cho phép dòng rò đến 0,8 mA và sụt áp nội bộ 4 V.
- Một công tắc Reed hoàn chỉnh có thể chứa LED hoặc mạch bảo vệ dù bản thân tiếp điểm Reed là phần tử thụ động.
- Hall, MR, PNP, NPN, hai dây và IO-Link mô tả các lớp thiết kế khác nhau.
- Chạy thử tại PLC trong điều kiện chuyển động và tải sản xuất.
Hướng dẫn này tập trung vào công tắc từ rời trên xi lanh và đặc tính điện của chúng. Để xem đồng thời các công nghệ điểm cuối, vùng, analog, encoder và vị trí liên tục, hãy dùng hướng dẫn cảm biến vị trí xi lanh khí nén tổng quát hơn.
Nội dung hướng dẫn
- Công tắc Reed trên xi lanh đóng một tiếp điểm cơ khí
- Công tắc bán dẫn Hall và MR hoạt động như thế nào?
- Vì sao đầu ra hai dây và ba dây không thể dùng thay thế?
- Reed và bán dẫn: chọn theo bảng dữ liệu, không theo nhãn gọi
- Nên lắp và chạy thử cảm biến như thế nào?
- Nguyên nhân nào gây tín hiệu giả, mất tín hiệu hoặc rung tín hiệu?
- Có thể dùng công tắc xi lanh làm thiết bị an toàn không?
- Câu hỏi thường gặp về cảm biến Reed và bán dẫn trên xi lanh
Công tắc Reed trên xi lanh đóng một tiếp điểm cơ khí
Trong một Hướng dẫn công tắc tự động, SMC công bố thời gian tác động 1,2 ms, khả năng chịu va đập 300 m/s² và không có dòng rò cho các dòng Reed. Các số liệu này chỉ áp dụng cho từng họ sản phẩm, nhưng thể hiện đặc tính cốt lõi: nam châm piston làm các tiếp điểm sắt từ kín bên trong viên nang Reed đóng lại về mặt vật lý (Hướng dẫn công tắc tự động SMC).
Công tắc Reed là tiếp điểm cơ khí được tác động bằng từ trường. Hai lá sắt từ mềm chồng lên nhau bên trong vỏ thủy tinh kín. Khi từ trường tại công tắc đạt ngưỡng tác động, hai lá hút nhau và khép kín mạch. Khi piston đi ra xa và từ trường giảm dưới ngưỡng nhả, hai lá tách ra.
Chênh lệch giữa điểm tác động và điểm nhả là độ trễ. Độ trễ ngăn chuyển trạng thái nhanh quanh một ngưỡng, nhưng cũng có nghĩa tọa độ bật ON và tắt OFF không giống nhau. Mọi phép thử điểm chuyển mạch đều phải xét hướng tiếp cận.
Tiếp điểm là phần tử thụ động, nhưng công tắc hoàn chỉnh có thể không phải vậy
Một tiếp điểm Reed thường mở dạng trần có thể đóng cắt tải tương thích mà không cần nguồn riêng cho điện tử. Tuy vậy, công tắc xi lanh hoàn chỉnh vẫn có thể chứa LED chỉ thị, bộ dập xung, đầu nối, điện trở hoặc mạng bảo vệ. Các bộ phận này tạo ra giới hạn về cực tính, điện áp, dòng điện và tải.
Vì vậy, nói “Reed không cần điện” là quá rộng. Hãy đọc toàn bộ sơ đồ mạch và bảng dữ liệu công tắc. Công tắc Reed hai dây có đèn được mắc nối tiếp với tải, nên điện áp và dòng tải khả dụng vẫn quyết định đầu vào PLC có bật ON tin cậy hay không.
Tải tiếp điểm quyết định tuổi thọ
Tuổi thọ tiếp điểm cơ khí phụ thuộc vào tải được đóng cắt. Dòng khởi động, đầu vào điện dung, cuộn relay, điện dung cáp và xung điện áp cảm ứng có thể gây quá tải tiếp điểm Reed ngay cả khi dòng ổn định có vẻ chấp nhận được. Hãy dùng biểu đồ tải và mạch bảo vệ khuyến nghị của nhà sản xuất thay vì một giới hạn công suất chung.
Độ nảy tiếp điểm cũng quan trọng. Bộ lọc đầu vào PLC có thể che một sự kiện nảy ngắn, trong khi bộ đếm tốc độ cao có thể ghi nhận nó. Nếu một lần piston đi qua tạo ra nhiều xung đếm, hãy so sánh tác vụ đầu vào và bộ lọc với dạng sóng công tắc trước khi thay xi lanh.
Điểm phân biệt hữu ích không phải là “đơn giản so với tiên tiến”, mà là gánh nặng đóng cắt nằm ở đâu. Thiết bị Reed đặt một phần gánh nặng đó lên tiếp điểm cơ khí và mạch tải bên ngoài. Công tắc bán dẫn chuyển gánh nặng vào các tầng cảm biến, ngưỡng và đầu ra transistor.
Công tắc bán dẫn Hall và MR hoạt động như thế nào?
Texas Instruments chia thiết bị Hall thành công tắc, chốt và cảm biến tuyến tính, trong khi SMC mô tả các công tắc xi lanh bán dẫn phổ biến dùng phần tử MR. Hai thông tin này giúp tránh một lỗi thường gặp: công tắc xi lanh không tiếp xúc chưa chắc là loại Hall, và phần tử Hall không tự động cung cấp đầu ra analog, PWM hay IO-Link (Tổng quan cảm biến Hall của TI; Hướng dẫn công tắc tự động SMC).
Công tắc xi lanh bán dẫn dùng phần tử cảm biến từ và mạch quyết định điện tử thay cho tiếp điểm điện chuyển động. Thiết bị số so sánh từ trường cảm nhận với các ngưỡng tác động và nhả nội bộ, rồi điều khiển đầu ra điện tử. Độ trễ được chủ ý tích hợp vào quyết định đó để nhiễu gần ngưỡng không gây chuyển trạng thái nhanh.
Phần tử Hall tạo ra điện áp nhỏ khi dòng điện tương tác với từ trường vuông góc. Mạch điều hòa tín hiệu khuếch đại điện áp đó trước khi bộ so sánh hoặc bộ chuyển đổi sử dụng. Các phần tử họ MR thay đổi điện trở theo từ trường. Vỏ ngoài có thể trông giống hệt nhau, nên mã linh kiện và bảng dữ liệu mới xác định công nghệ bên trong.
Đóng cắt số không phải là phản hồi vị trí liên tục
Công tắc Hall hoặc MR số báo nam châm piston đã vượt ngưỡng hay chưa. Nó không đo toàn bộ hành trình xi lanh. Cảm biến từ tuyến tính có thể báo một giá trị liên quan đến vị trí, nhưng đặc tính nam châm, dải đo, quy trình teach, độ tuyến tính, độ lặp lại và tương thích truyền động vẫn phụ thuộc từng sản phẩm.
MPS-G của SICK minh họa ranh giới đó. Một biến thể hiện hành có dải đo 50 mm, hai đầu ra push-pull, IO-Link và các điểm chuyển mạch lập trình được. Những tính năng này thuộc về sản phẩm bốn dây theo cấu hình đó, không phải mọi công tắc xi lanh Hall hay bán dẫn (Bảng dữ liệu SICK MPS-G).
Để hiểu quan hệ giữa nam châm piston, phạm vi tác động, độ trễ và vị trí máy, hãy đọc bài thiết kế nam châm bên trong ảnh hưởng đến độ chính xác cảm biến như thế nào.
Vì sao đầu ra hai dây và ba dây không thể dùng thay thế?
Ví dụ D-M9 của SMC không có đầu cấp nguồn riêng cho mẫu hai dây, nhưng cho phép dòng rò đến 0,8 mA và sụt áp nội bộ 4 V. Các phiên bản PNP/NPN ba dây dùng dây nguồn và đầu ra riêng, với dòng rò đến 100 µA và sụt áp 0,8 V tại 10 mA (Hướng dẫn công tắc tự động SMC D-M9).
Công tắc hai dây dùng chung dòng điện với tải
Công tắc hai dây mắc nối tiếp với đầu vào PLC hoặc relay. Cùng các dây dẫn đó cấp cho mạch công tắc và mang dòng tải. Khi ON, sụt áp nội bộ của công tắc làm giảm điện áp cấp cho tải. Khi OFF, dòng rò vẫn có thể chạy qua đầu vào.
Điều này tạo ra hai kiểm tra thực tế:
- Kiểm tra trạng thái ON: điện áp nguồn trừ sụt áp công tắc và tổn hao cáp vẫn phải cao hơn điện áp ON bảo đảm của đầu vào PLC.
- Kiểm tra trạng thái OFF: dòng rò công tắc cộng nhiễu ghép phải thấp hơn dòng điện hoặc điện áp OFF bảo đảm của đầu vào PLC.
Nếu đầu vào PLC không bao giờ tắt hoàn toàn, việc ngắt cảm biến rồi quy lỗi cho nam châm là quá sớm. Trước hết hãy so sánh dòng rò tối đa của công tắc với ngưỡng OFF của mô-đun đầu vào.
Đầu ra ba dây tách riêng nguồn cấp và tín hiệu
Công tắc DC ba dây thường dùng dây màu nâu cho nguồn dương, màu xanh dương cho 0 V và màu đen cho đầu ra; tuy nhiên, vẫn phải xác minh sơ đồ chân đầu nối và màu dây. Đầu ra có thể là PNP, NPN, push-pull, thường mở hoặc thường đóng.
| Loại đầu ra | Trạng thái tác động của đầu ra | Kiểu ghép nối PLC thường dùng | Lỗi không tương thích thường gặp |
|---|---|---|---|
| PNP | Cấp điện áp hoặc dòng dương cho đầu vào | Đầu vào PLC kiểu sink, chân chung nối 0 V | Lắp vào hệ thống đầu vào kiểu source |
| NPN | Kéo đầu vào về 0 V | Đầu vào PLC kiểu source, chân chung nối nguồn dương | Lắp vào hệ thống đầu vào kiểu sink |
| Push-pull | Chủ động điều khiển cả hai trạng thái logic | Đầu vào số tương thích theo quy định của nhà sản xuất | Cho rằng có thể dùng cho mọi đầu vào mà không kiểm tra giới hạn |
| Hai dây | Thay đổi trở kháng nối tiếp trong mạch tải | Đầu vào hoặc rơ-le nằm trong dải điện áp và dòng điện quy định | Dòng rò hoặc sụt áp nội bộ vượt ngưỡng đầu vào |
PNP và NPN mô tả cách transistor đầu ra hoạt động. Chúng không cho biết phần tử cảm biến từ là Hall, MR hay công nghệ khác. Một công tắc có thể lắp vừa khít rãnh xi lanh nhưng vẫn không tương thích về điện với bộ điều khiển.
Hãy xem việc thay cảm biến như một quy trình phê duyệt bằng hai “chìa khóa”. Chìa khóa cơ khí gồm xi lanh, nam châm, rãnh lắp, giá đỡ và vùng tác động. Chìa khóa điện gồm cấu trúc dây, cực tính, logic, điện áp, dòng điện, đầu nối và ngưỡng PLC. Cả hai phải phù hợp thì thiết bị thay thế mới tương đương.
Reed hay bán dẫn: chọn theo bảng dữ liệu, không theo tên gọi
Trong một bảng so sánh họ sản phẩm của SMC, các mẫu Reed có thời gian tác động 1,2 ms và khả năng chịu va đập 300 m/s², còn các mẫu bán dẫn thông thường có thời gian tác động không quá 1 ms và khả năng chịu va đập 1.000 m/s². Sự khác biệt này có ý nghĩa đối với các sản phẩm đó, nhưng không chứng minh được quy tắc chung rằng loại này “nhanh hơn 200 lần” (Hướng dẫn công tắc tự động SMC).
Hãy căn cứ vào yêu cầu ứng dụng và bảng dữ liệu của đúng mã sản phẩm:
| Câu hỏi lựa chọn | Công tắc Reed | Công tắc bán dẫn | Bằng chứng cần để phê duyệt |
|---|---|---|---|
| Thiết bị đóng cắt loại tải nào? | Định mức tiếp điểm, dòng khởi động, mạch bảo vệ | Giới hạn điện áp và dòng điện đầu ra | Dữ liệu tải và đầu vào PLC |
| Có chấp nhận độ nảy tiếp điểm không? | Kiểm tra độ nảy và bộ lọc đầu vào | Chuyển trạng thái điện tử thường sạch hơn | Kiểm tra bằng máy hiện sóng hoặc sự kiện PLC |
| Tần suất đóng cắt có cao không? | Tuổi thọ tiếp điểm phụ thuộc tải điện | Không mòn tiếp điểm cơ khí | Sản phẩm đúng định mức và thử chu kỳ |
| Va đập hoặc rung động có lớn không? | Xác minh định mức tiếp điểm và vỏ công tắc | Định mức sản phẩm thường cao hơn | Giá trị thử nghiệm của đúng mã sản phẩm |
| Dòng rò khi OFF có phải yếu tố tới hạn không? | Tiếp điểm trần có thể không có dòng rò; mạch hoàn chỉnh tùy cấu hình | Dòng rò của loại hai dây và ba dây khác nhau | Kiểm tra ngưỡng đầu vào ở trường hợp bất lợi nhất |
| Nhiệt độ có khác điều kiện thông thường không? | Kiểm tra tiếp điểm, cáp, LED và vỏ | Kiểm tra mạch điện tử, cáp và vỏ | Toàn bộ định mức của công tắc |
| Có dòng hàn ở gần không? | Mẫu tiêu chuẩn có thể bị nhiễu | Mẫu tiêu chuẩn có thể bị nhiễu | Mẫu chống từ trường đã được phê duyệt |
Công tắc bán dẫn loại bỏ hao mòn tiếp điểm cơ khí, nhưng không có nghĩa là tuổi thọ vô hạn. Cáp bị uốn lặp lại, nước hoặc bụi lọt vào đầu nối, quá áp, ngắn mạch đầu ra, nhiệt, hỏng gioăng và từ trường quá mạnh vẫn có thể làm mất tín hiệu. Reed vẫn có thể là lựa chọn tốt hơn nếu mạch tiếp điểm, tốc độ, môi trường và số chu kỳ dự kiến đều nằm trong định mức.
Không nên chỉ nhìn vào giá mua. Chi phí đấu lại tủ PLC, thay card đầu vào, đổi đầu nối hoặc chẩn đoán lỗi do dòng rò có thể cao hơn giá công tắc. Hãy so sánh cả giao diện đang lắp và hậu quả khi xảy ra hỏng hóc.
Cảm biến Hall không mặc nhiên chính xác hơn
Công tắc Hall số phát hiện một ngưỡng từ trường. Độ lặp lại của điểm chuyển mạch không đồng nghĩa với độ chính xác vị trí piston, và độ chính xác vị trí piston cũng không đồng nghĩa với độ chính xác của cơ cấu công tác. Độ nén của không khí, ma sát gioăng, tải, khe hở dẫn hướng, độ dịch chuyển của giá đỡ và cữ chặn cơ khí đều nằm ngoài IC cảm biến.
Đối với trục tốc độ cao, thời gian chuyển mạch chỉ là một mắt xích trong chuỗi thời gian. Bộ lọc đầu vào PLC, thời gian quét, tác vụ chương trình, độ trễ van, tốc độ xi lanh và quãng chạy quá của piston đều góp phần vào tổng độ trễ. Danh sách kiểm tra khi chọn xi lanh khí nén tốc độ cao trình bày phần đánh giá cơ khí và khí nén.
Nên lắp đặt và chạy thử cảm biến như thế nào?
SMC đưa ra độ trễ tham khảo không quá 2 mm cho các công tắc Reed thuộc phạm vi tài liệu và không quá 1 mm cho công tắc bán dẫn, đồng thời cảnh báo rằng môi trường có thể làm thay đổi các giá trị này. Vì vậy, khi chạy thử phải kiểm tra theo cả hai hướng tiếp cận và trong điều kiện sản xuất, không chỉ dựa vào một vị trí LED sáng khi đẩy piston bằng tay (Hướng dẫn công tắc tự động SMC).
Trước tiên, hãy tra đúng bảng tương thích giữa xi lanh và công tắc. Xác nhận đường kính piston, tùy chọn nam châm tích hợp, rãnh cảm biến, giá đỡ, hướng vỏ, hướng ra cáp và vít lắp. Công tắc lắp vừa rãnh chưa chắc đã được phê duyệt cho hệ nam châm đó.
Thực hiện trình tự chạy thử sau:
- Ghi lại mã xi lanh và cảm biến, sơ đồ đấu dây, sơ đồ chân đầu nối và mã mô-đun đầu vào PLC.
- Cô lập máy an toàn trước khi lắp hoặc di chuyển cảm biến.
- Cho piston di chuyển chậm từ cả hai hướng và đánh dấu vị trí ON và OFF.
- Đặt cảm biến trong vùng tác động ổn định do nhà sản xuất quy định, không đặt tại điểm LED vừa bắt đầu chập chờn.
- Kiểm tra riêng LED cảm biến và tín hiệu đầu vào PLC.
- Chạy ở tốc độ sản xuất thấp nhất và cao nhất với tải thực tế cùng cài đặt giảm chấn thực tế.
- Kiểm tra khi các xi lanh, van điện từ, động cơ, máy hàn lân cận và thiết bị đóng cắt nguồn thông thường hoạt động.
- Kiểm tra chống kéo cáp, bán kính uốn, độ kín đầu nối và khoảng hở với bộ phận chuyển động.
- Kiểm tra hành vi khi cấp nguồn, xả khí, dừng khẩn cấp và khôi phục vận hành.
- Lưu lại vị trí cảm biến cuối cùng và kết quả nghiệm thu.
LED chỉ chứng minh mạch cảm biến tại chỗ nhận định rằng trạng thái đã thay đổi. Nó không chứng minh PLC đã nhận trạng thái, chương trình đã xử lý đúng hoặc cơ cấu công tác đã đến mốc quy trình.
Cấp bảo vệ phải phù hợp với từng ứng dụng
IP67 khá phổ biến, nhưng không phải yêu cầu tối thiểu chung cho mọi nhà máy, cũng không chứng minh khả năng chịu hóa chất, dung dịch làm mát, hơi nước hoặc uốn lặp lại. Hãy kiểm tra đầy đủ môi trường: nhiệt độ, áp lực rửa, khả năng tương thích chất lỏng, từ trường hàn, mạt kim loại, độ uốn cáp, hướng đầu nối và thép ở gần.
SMC cũng lưu ý rằng công tắc hai màu có thể trở nên không ổn định ngay cả khi đã cố định trong vùng chỉ thị phù hợp, nếu điều kiện lắp đặt, từ trường bên ngoài, xi lanh liền kề hoặc nhiệt độ làm giảm biên độ từ. Vì vậy vẫn phải kiểm tra trên máy hoàn chỉnh.
Nguyên nhân nào gây tín hiệu giả, mất tín hiệu hoặc chập chờn?
SMC cảnh báo rằng dòng rò của công tắc bán dẫn hai dây có thể làm đầu vào PLC bị reset hoặc duy trì ON sai nếu dòng rò vượt dòng phát hiện của đầu vào. Tài liệu này cũng định nghĩa vùng tác động là quãng di chuyển của piston mà trong đó công tắc duy trì ON, đồng thời lưu ý lực nam châm, độ nhạy và môi trường có thể làm thay đổi vùng đó (Hướng dẫn công tắc tự động SMC).
Hãy tách riêng từng điểm kiểm tra trước khi thay linh kiện:
| Triệu chứng | Kiểm tra điện trước tiên | Kiểm tra từ tính/cơ khí trước tiên |
|---|---|---|
| LED không sáng và PLC không có tín hiệu | Nguồn cấp, cực tính, đứt cáp, đầu nối, đầu ra bị ngắn mạch | Sai họ công tắc, piston ngoài vùng tác động, thiếu nam châm |
| LED ON nhưng đầu vào PLC OFF | Không khớp PNP/NPN, đấu sai chân chung, sụt áp, đứt dây đầu ra | Thường không phải lỗi nam châm |
| LED OFF nhưng đầu vào PLC ON | Dòng rò hai dây, điện áp cảm ứng, đầu vào bị kẹt, chập dây | Từ trường bên ngoài nếu LED hoạt động bất thường |
| Tín hiệu chỉ xuất hiện trong một vùng rất hẹp | Xác minh nguồn cấp và ngưỡng đầu vào | Biên độ từ yếu, sai rãnh, cảm biến lệch vị trí, có thép ở gần |
| Một lần đi qua tạo ra nhiều xung đếm | Bộ lọc đầu vào, tác vụ bộ đếm, nảy tiếp điểm Reed, nhiễu cáp | Piston dội lại hoặc rung khi đi qua vùng chuyển mạch |
| Điểm chuyển mạch thay đổi sau sửa chữa | Sai linh kiện thay thế hoặc sai đấu dây | Cảm biến bị dịch chuyển, hướng nam châm thay đổi, giá đỡ bị lỏng |
| Lỗi xảy ra gần máy hàn | Đường đi cáp và giá trị đầu vào PLC | Từ trường bên ngoài và khả năng tương thích của công tắc |
Dùng đồng hồ vạn năng để kiểm tra nguồn cấp và đầu ra tĩnh. Chỉ dùng máy hiện sóng hoặc chức năng trace của PLC khi cần bằng chứng về thời gian hoặc nhiễu. Kiểm tra định kỳ bằng máy hiện sóng mỗi quý cho mọi cảm biến chỉ làm tăng công việc nếu chưa xác định tiêu chí thế nào là hỏng.
Kiểm tra mạch tải trước khi nghi ngờ nam châm
Tiếp điểm Reed có thể hỏng do quá dòng, dòng khởi động hoặc xung điện áp cảm ứng. Đầu ra bán dẫn có thể hỏng do đấu ngược cực, ngắn mạch hoặc vượt định mức điện áp/dòng điện. SMC cảnh báo rằng một số biến thể D-M9 không có bảo vệ ngắn mạch đầu ra, vì vậy lỗi đầu ra có thể làm hỏng công tắc ngay lập tức (Hướng dẫn SMC D-M9).
Nếu mọi cảm biến trên cùng một card PLC đều hoạt động sai, hãy kiểm tra chân chung, ngưỡng đầu vào, nguồn cấp và nối đất trước khi thay nam châm của tất cả xi lanh. Nếu tín hiệu của một cảm biến thay đổi khi uốn cáp, hãy kiểm tra dây dẫn và đầu nối. Nếu LED và PLC ổn định nhưng phôi vẫn sai vị trí, hãy chuyển việc chẩn đoán sang bộ dẫn hướng, cữ chặn, khớp nối và chuyển động khí nén.
Cách phân nhánh chẩn đoán nhanh nhất là quan sát chỉ thị tại chỗ, đầu vào bộ điều khiển, trạng thái piston và trạng thái cơ cấu công tác. Bốn quan sát này chia lỗi “cảm biến vị trí” còn mơ hồ thành các nhánh điện, từ tính, khí nén hoặc cơ khí mà không cần phỏng đoán.
Có thể dùng công tắc xi lanh làm thiết bị an toàn không?
OSHA đã ghi nhận một tai nạn năm 2018, trong đó công nhân điều chỉnh cảm biến vị trí khí nén mà không khóa cô lập máy; chuyển động bất ngờ làm gãy tay người này. Bài học không phải là đã chọn sai loại cảm biến, mà là việc điều chỉnh cảm biến và bảo đảm an toàn máy đòi hỏi cô lập có kiểm soát cùng chức năng an toàn đã được xác nhận (Báo cáo tai nạn OSHA 108887.015).
Công tắc xi lanh tiêu chuẩn phải được xem là tín hiệu phản hồi quy trình, trừ khi toàn bộ chức năng an toàn đạt cấp yêu cầu và đã được xác nhận. Một công tắc tự động PNP, NPN hoặc hai dây thông thường không trở thành liên động cửa bảo vệ, cảm biến vị trí an toàn hay thiết bị chẩn đoán dự phòng chỉ vì chương trình PLC kiểm tra tín hiệu đó hai lần.
Đánh giá rủi ro máy có thể yêu cầu cảm biến đạt chuẩn an toàn, kênh dự phòng, giám sát sai lệch, logic an toàn, xả năng lượng khí nén có kiểm soát, chèn chặn cơ khí hoặc các biện pháp khác. Hãy áp dụng các tiêu chuẩn máy móc và an toàn chức năng phù hợp với quốc gia và loại máy.
Phải khóa và cô lập năng lượng điện, khí nén, thủy lực, cơ khí cùng mọi năng lượng tích trữ trước khi đi vào vùng nguy hiểm hoặc điều chỉnh cảm biến tại nơi chuyển động bất ngờ có thể gây thương tích. OSHA nêu rõ khí nén tích trữ trong xi lanh phải nằm trong kế hoạch kiểm soát năng lượng khi bảo trì máy (Hướng dẫn kiểm soát năng lượng khi bảo trì máy của OSHA).
Khu vực nguy hiểm cần một cụm thiết bị được chứng nhận
“Hall effect” và “bán dẫn” không phải là chứng nhận sử dụng trong khu vực nguy hiểm. Phải xác minh đúng chứng nhận cảm biến, thông số thực thể, cáp, đầu nối, hàng rào an toàn hoặc bộ cách ly, phương pháp lắp đặt, cấp nhiệt độ, nhóm khí/bụi và cấu hình xi lanh. Mã tùy chọn ATEX hoặc IECEx trên một sản phẩm không cho phép dùng một công tắc tiêu chuẩn có hình thức tương tự.
Câu hỏi thường gặp về cảm biến Reed và bán dẫn trên xi lanh
Một họ SMC D-M9 quy định dòng rò tối đa 0,8 mA và sụt áp nội bộ tối đa 4 V cho mẫu hai dây, so với 100 µA và sụt áp nội bộ thấp hơn ở các phiên bản ba dây. Các giá trị này cho thấy khi hỏi về thiết bị thay thế, phải cung cấp cả đầu vào PLC và cấu trúc đấu dây chứ không chỉ phần tử cảm biến (Hướng dẫn công tắc tự động SMC D-M9).
Có thể thay trực tiếp công tắc Reed trên xi lanh bằng công tắc Hall hoặc MR không?
Chỉ sau khi đã kiểm tra khả năng tương thích với xi lanh và nam châm, rãnh cảm biến, vị trí lắp, cấu trúc đấu dây, logic PNP/NPN, điện áp, dòng tải, dòng rò, sụt áp nội bộ, sơ đồ chân đầu nối và ngưỡng PLC. Một mẫu bán dẫn có thể vừa cùng rãnh nhưng cần chân chung đầu vào khác hoặc thêm một dây dẫn. Hãy thử nghiệm cụm hoàn chỉnh trong điều kiện chuyển động sản xuất.
Có phải mọi công tắc xi lanh bán dẫn đều là cảm biến Hall không?
Không. Nhà sản xuất còn sử dụng MR, AMR, GMR và các công nghệ cảm biến từ liên quan. SMC mô tả các công tắc tự động bán dẫn dùng MR, trong khi Festo phân biệt mẫu SMT từ điện trở với mẫu SME Reed từ tính. Hãy tra đúng bảng dữ liệu. “Bán dẫn” chỉ cho biết không có tiếp điểm đóng cắt, chứ không cho biết phần tử từ nào nằm bên trong.
Khác biệt thực tế giữa PNP và NPN là gì?
Đầu ra PNP cấp dòng cho đầu vào khi tác động; đầu ra NPN kéo dòng về 0 V. Card đầu vào PLC và chân chung của card phải hỗ trợ kiểu đầu ra đã chọn. PNP/NPN không cho biết công nghệ cảm biến là Reed, Hall hay MR. Hãy xác minh sơ đồ đấu dây và chân đầu nối thay vì chỉ dựa vào màu dây.
Vì sao cảm biến hai dây có thể giữ đầu vào PLC ở trạng thái ON khi piston đã đi xa?
Công tắc có thể cho dòng rò ở trạng thái OFF đi qua đầu vào. Nếu dòng rò này vượt ngưỡng OFF được bảo đảm của mô-đun PLC, đầu vào có thể tiếp tục tác động hoặc trở nên không ổn định. Hãy kiểm tra dòng rò ở trường hợp bất lợi nhất, điện áp cảm ứng trên cáp và thông số đầu vào. Chỉ nên dùng phần tử xả dòng hoặc đổi cảm biến khi nhà sản xuất chấp thuận mạch đó.
Có thể dùng công tắc xi lanh tiêu chuẩn để bảo vệ con người không?
Thông thường là không. Công tắc xi lanh tiêu chuẩn chủ yếu cung cấp tín hiệu phản hồi quy trình. Chức năng bảo vệ con người cần đánh giá rủi ro và kiến trúc đạt chuẩn an toàn, gồm cảm biến, logic, chẩn đoán, kiểm soát năng lượng khí nén, lắp đặt và xác nhận phù hợp. Luôn cô lập năng lượng khí nén và điện tích trữ trước khi điều chỉnh công tắc bên trong vùng nguy hiểm của máy.
Nguồn và tài liệu kỹ thuật tham khảo
- Hướng dẫn công tắc tự động SMC
- Hướng dẫn công tắc tự động SMC D-M9
- Hướng dẫn lắp đặt và bảo trì SMC D-M9
- Dữ liệu cảm biến tiệm cận Festo SME/SMT
- Texas Instruments: Cảm biến Hall là gì?
- Texas Instruments: Thay công tắc Reed và MR bằng công tắc Hall
- Hướng dẫn ngưỡng công tắc Hall của Texas Instruments
- Dữ liệu cảm biến xi lanh SICK MZT8
- Dữ liệu cảm biến xi lanh lập trình được SICK MPS-G
- Hướng dẫn kiểm soát năng lượng khi bảo trì máy của OSHA