Cảm biến xi lanh phù hợp cho một trạm hàn là công tắc từ tương thích với xi lanh, có bảng dữ liệu, hệ thống cáp, phương án lắp đặt và toàn bộ cấu hình sau lắp đặt đã được thẩm định trong chu kỳ hàn khắc nghiệt nhất có thể xảy ra tại trạm. Chỉ một nhãn chung chung “miễn nhiễm từ trường hàn” là chưa đủ. Nhãn này có thể nói đến cảm biến tiệm cận cảm ứng phát hiện mục tiêu kim loại bên ngoài, chứ không phải nam châm bên trong xi lanh khí nén.
Trước hết, hãy xác định đối tượng cần phát hiện. Nếu cảm biến hiện tại đọc nam châm piston xuyên qua thành xi lanh, thiết bị thay thế phải được phê duyệt cho đúng xi lanh, nam châm, rãnh và phụ kiện lắp đặt đó. Nếu máy có thể bố trí một cữ hoặc giá đỡ bằng kim loại, cảm biến cảm ứng miễn nhiễm từ trường hàn có thể là một lựa chọn. Đây là hai kiến trúc cảm biến khác nhau.
Những điểm chính cần ghi nhớ
- Ghép đúng công tắc từ với chính xác xi lanh và nam châm piston.
- Không thay bằng cảm biến cảm ứng phát hiện kim loại nếu chưa thiết kế lại mục tiêu.
- Đánh giá riêng tia hàn, từ trường bên ngoài, nhiễu điện và hư hỏng cáp.
- Tuân thủ hướng dẫn đấu dây và liên kết bảo vệ của nhà sản xuất, thay vì áp dụng một quy tắc chung cho lớp chống nhiễu.
- Chỉ phê duyệt cảm biến sau khi thử nghiệm trong điều kiện sản xuất xấu nhất tại đầu vào PLC.
Tại sao cảm biến xi lanh hoạt động bất thường gần khu vực hàn?
Một tài liệu danh mục xi lanh hàn của SMC yêu cầu người dùng tham vấn nhà sản xuất khi dòng hàn vượt quá 16.000 A, đồng thời cảnh báo rằng cáp hàn hoặc điện cực súng hàn ở gần có thể ảnh hưởng đến nam châm của xi lanh. Cảnh báo riêng cho từng model như vậy hữu ích hơn một khoảng cách cách ly chung, vì dòng điện, hình học dây dẫn, cách bố trí đường hồi, hướng lắp và kết cấu xi lanh đều làm thay đổi mức phơi nhiễm (danh mục SMC MK2T).
Theo kinh nghiệm của chúng tôi, cảm biến chỉ lỗi trong lúc hàn chưa chắc đã bị hỏng mạch điện tử vĩnh viễn. Cùng một triệu chứng tại PLC có thể xuất phát từ độ lệch từ trường tạm thời, nhiễu dẫn, cáp hỏng, công tắc bị xê dịch, lỗi đầu nối hoặc piston chưa bao giờ đến vị trí dự kiến. Hãy tách riêng các nguyên nhân này trước khi chỉ định thiết bị thay thế.
| Đường tác động | Triệu chứng điển hình | Bằng chứng cần thu thập | Kiểm tra đầu tiên |
|---|---|---|---|
| Từ trường bên ngoài | Công tắc tác động sai hoặc bỏ sót trong khi hàn | Đường dòng điện, vị trí và hướng cảm biến | So sánh chu kỳ không hàn và có hàn |
| Nhiễu điện | Tín hiệu PLC chập chờn, phát sinh chuyển trạng thái hoặc mất tín hiệu | Nhật ký sự kiện, nguồn cấp, tuyến cáp và đầu nối | So sánh đèn LED cảm biến với đầu vào PLC |
| Tia hàn và nhiệt | Vỏ cáp bị rỗ, đầu nối hỏng hoặc chi tiết lắp bị kẹt | Giới hạn nhiệt độ và đường bắn của tia hàn | Kiểm tra toàn bộ cụm cáp |
| Dịch chuyển cơ khí | Điểm phát hiện thay đổi sau bảo dưỡng hoặc va đập | Vị trí công tắc, mô-men siết và trạng thái piston đến vị trí | Đánh dấu và xác minh vị trí lắp |
| Đường dòng điện ngoài ý muốn | Phát nhiệt, phóng hồ quang hoặc hư hỏng điện lặp lại | Rà soát đường dòng điện hồi hàn và liên kết bảo vệ | Thực hiện kiểm tra điện bởi người đủ chuyên môn |
Hạng mục cuối cùng cần được xử lý thận trọng. Lớp chống nhiễu của cáp cảm biến, dây chung tín hiệu, dây liên kết bảo vệ của máy và dây dòng điện hồi hàn không có cùng chức năng. Tuyệt đối không ngắt liên kết bảo vệ hoặc tháo mối nối đang mang điện để “tìm” đường dòng điện. Việc kiểm tra điện phải tuân theo quy trình làm việc an toàn tại cơ sở cùng tài liệu của máy và thiết bị hàn.
Nếu lỗi vẫn tiếp diễn khi đã tắt chức năng hàn, hãy thực hiện trình tự chẩn đoán lỗi cảm biến xi lanh khí nén toàn diện hơn trước khi quy nguyên nhân cho quá trình hàn.
Máy thực sự cần phương pháp phát hiện nào?
Hai dòng sản phẩm chính thức cho thấy vì sao phải xác định phương pháp cảm biến trước tiên: SMC cung cấp công tắc tự động bán dẫn chống từ trường cho xi lanh khí nén, còn ifm mô tả cảm biến hàn Kplus của hãng là thiết bị cảm ứng phát hiện vật thể kim loại. Cả hai đều dành cho môi trường hàn, nhưng không phát hiện cùng một loại mục tiêu (SMC D-P3DWA, ifm Kplus).
Công tắc từ cho xi lanh
Công tắc từ cho xi lanh là thiết bị cảm nhận từ trường của nam châm tích hợp trong piston. Toàn bộ chuỗi cảm biến gồm nam châm, thành xi lanh, phần tử cảm biến, ngưỡng chuyển mạch, rãnh lắp, giá đỡ và đầu ra điện. Một công tắc lắp vừa rãnh chữ T hoặc chữ C về mặt cơ khí chưa chắc đã tương thích với nam châm piston hoặc khoảng chuyển mạch yêu cầu.
Thuật ngữ “bán dẫn” cũng không xác định một nguyên lý cảm biến duy nhất. Một công tắc hoàn chỉnh có thể dùng phần tử Hall, từ trở hoặc một phần tử cảm biến từ khác. Để so sánh thực tế các thuật ngữ Reed, Hall, MR, hai dây, PNP và NPN, hãy xem hướng dẫn nguyên lý hoạt động của công tắc xi lanh.
Hãy chọn kiến trúc này khi PLC cần xác nhận piston đã đi vào một vùng phát hiện cuối hành trình hoặc trung gian được xác định, và nhà sản xuất xi lanh phê duyệt tổ hợp công tắc đó.
Cảm biến tiệm cận cảm ứng miễn nhiễm từ trường hàn
Cảm biến tiệm cận cảm ứng miễn nhiễm từ trường hàn là thiết bị tự tạo ra trường điện từ cảm biến và phản ứng với mục tiêu kim loại ở gần. Các model dành cho ứng dụng hàn có thể sử dụng lớp phủ chống bám cùng mạch điện hoặc thiết kế cuộn dây nhằm chịu được từ trường mạnh. Balluff và ifm đều mô tả các dòng cảm biến cảm ứng miễn nhiễm từ trường hàn là thiết bị phát hiện kim loại, không phải công tắc đọc nam châm piston xuyên qua thành xi lanh (cảm biến Factor 1 miễn nhiễm từ trường hàn của Balluff, cảm biến cảm ứng dùng trong hàn của ifm).
Kiến trúc này có thể phù hợp nếu máy có một cữ, chặn, má kẹp, bàn trượt hoặc giá đỡ kim loại bên ngoài với vị trí lặp lại để phát hiện. Việc chuyển từ công tắc xi lanh sang loại này thường đòi hỏi thiết kế mục tiêu cơ khí, phân tích dung sai khoảng cách cảm biến, bảo vệ cáp và đánh giá lại dạng hư hỏng. Đây không phải phương án thay cảm biến trực tiếp.
Phát hiện từ xa hoặc cách ly cơ khí
Khi không thể bảo vệ cả hai loại cảm biến tại vị trí yêu cầu, hãy chuyển nhiệm vụ phát hiện sang nơi khác. Một mục tiêu cảm ứng có che chắn, cơ cấu công tắc hành trình, bộ chuyển đổi vị trí tuyến tính từ xa hoặc thiết bị chuyên dụng khác có thể dễ tiếp cận hơn và có tuổi thọ cao hơn. Lựa chọn phụ thuộc vào độ phân giải yêu cầu, tần suất chu kỳ, không gian lắp đặt, mức nhiễm bẩn và việc tín hiệu chỉ phục vụ vận hành hay thuộc một chức năng an toàn.
Nếu hệ thống điều khiển cần nhiều thông tin hơn một bit báo cuối hành trình, hướng dẫn tích hợp cảm biến phản hồi giải thích vì sao không nên coi xác nhận rời rạc, phản hồi vị trí analog và điều khiển vòng kín là tương đương.
Bảng dữ liệu cảm biến cần cung cấp những bằng chứng nào?
Một lựa chọn có căn cứ cần ít nhất sáu nhóm bằng chứng: khả năng tương thích với xi lanh, ứng xử trong từ trường, công bố EMC, giao diện điện, giới hạn môi trường và hạn chế lắp đặt. Các nhóm này xuất phát từ những hiện tượng riêng biệt trong các phương pháp thử miễn nhiễm IEC 61000 và các hạn chế theo model nêu trong danh mục của nhà sản xuất khí nén (IEC 61000-4-3, IEC 61000-4-6).
Tương thích chính xác với xi lanh và nam châm
Ghi lại nhà sản xuất, dòng, đường kính lòng xi lanh, rãnh hoặc ray, tùy chọn nam châm, giá đỡ cảm biến, vị trí phát hiện và hướng ra cáp yêu cầu. Hãy yêu cầu nhà cung cấp cung cấp danh sách cảm biến được phê duyệt hoặc văn bản xác nhận khả năng tương thích cho đúng cấu hình đó. Việc xi lanh phù hợp kích thước ISO không đồng nghĩa mọi từ trường nam châm hoặc rãnh cảm biến đều được tiêu chuẩn hóa.
Về khía cạnh từ tính, cần phân biệt dải hoạt động, độ trễ, độ lặp lại và dung sai lắp đặt. Hướng dẫn về nam châm piston bên trong giải thích vì sao chỉ dùng nam châm mạnh hơn không đảm bảo điểm chuyển mạch ổn định hơn.
Các phép thử EMC và tiêu chí tính năng được nêu rõ
Không chấp nhận tuyên bố “được bảo vệ chống EMI” nếu không có hồ sơ làm căn cứ. Hãy hỏi tiêu chuẩn EMC sản phẩm hoặc tiêu chuẩn EMC chung nào được áp dụng, các cổng nào đã được thử, phương pháp IEC 61000-4-x nào đã dùng, mức thử, cấu hình cáp và tiêu chí tính năng.
Các phương pháp này áp dụng cho những loại nhiễu khác nhau:
- IEC 61000-4-3 quy định phép thử miễn nhiễm đối với trường điện từ tần số vô tuyến bức xạ.
- IEC 61000-4-4 quy định phép thử đối với nhiễu quá độ nhanh lặp lại trên cổng nguồn, tín hiệu, điều khiển và nối đất.
- IEC 61000-4-5 quy định phép thử đối với xung một chiều liên quan đến thao tác đóng cắt và quá độ do sét.
- IEC 61000-4-6 quy định phép thử đối với nhiễu dẫn do trường tần số vô tuyến gây ra.
- IEC 61000-4-8 quy định phép thử đối với từ trường tần số nguồn 50 Hz và 60 Hz.
Đạt một phép thử không chứng minh thiết bị miễn nhiễm với mọi hiện tượng trong môi trường hàn điện trở, hàn hồ quang hoặc mồi hồ quang cao tần. Kết quả đó cũng không thay thế việc xác nhận toàn bộ trạm sau khi hoàn thiện.
Giao diện điện
Hãy chỉ định dải nguồn cấp, cấu trúc hai dây hoặc ba dây, đầu ra PNP hoặc NPN, chức năng thường mở hoặc thường đóng, dải dòng tải, sụt áp nội, dòng rò trạng thái tắt, thời gian đáp ứng, sơ đồ chân đầu nối, bảo vệ ngắn mạch và chiều dài cáp.
Kiểm tra đầu vào PLC, không chỉ dừng ở đèn LED cảm biến. Công tắc hai dây có thể vẫn sáng, nhưng dòng rò, sụt áp nội, ngưỡng đầu vào hoặc cách đấu dây khiến trạng thái logic không đáng tin cậy. Hãy ghi rõ module đầu vào và loại kênh thực tế trong yêu cầu báo giá.
Kết cấu chịu môi trường
Định mức nhiệt độ phải áp dụng cho toàn bộ cụm. Vỏ thép không gỉ không làm cho mạch điện tử, vật liệu đổ kín, đầu nối hoặc cáp có định mức vận hành 800 °C. Tương tự, mô tả vỏ cáp bằng fluoropolymer hoặc silicone không chứng minh cáp chịu được một giọt kim loại văng cụ thể nếu chưa có phép thử sản phẩm xác định.
Phiên bản D-P3DWA dành cho hàn hồ quang của SMC sử dụng hợp chất flo đặc biệt trong kết cấu dây dẫn và có tùy chọn nắp che tia hàn bằng kim loại. Đây là bằng chứng sản phẩm hữu ích, nhưng vẫn chỉ áp dụng cho những phiên bản và điều kiện lắp đặt được chỉ định, chứ không phải mọi cảm biến bằng thép không gỉ hoặc bọc fluoropolymer (thông tin sản phẩm SMC).
Nên đánh giá mức phơi nhiễm do hàn như thế nào?
Bốn phương pháp thử miễn nhiễm IEC thường liên quan đến phần đánh giá điện, nhưng không phương pháp nào có thể quy đổi dòng hàn thành một khoảng cách an toàn chung cho cảm biến. IEC 61000-4-3, -4-4, -4-5 và -4-6 xác định các hiện tượng thử có khả năng tái lập; hệ thống lắp đặt thực tế vẫn phụ thuộc vào quy trình hàn, cách bố trí dây dẫn, các cổng, tuyến cáp và hướng dẫn thiết bị.
Hãy lập bản đồ phơi nhiễm quanh chu kỳ thực tế:
- Xác định quy trình hàn điểm điện trở, MIG/MAG, TIG, hàn chốt, laser hoặc quy trình kết hợp.
- Ghi lại model nguồn hàn và bộ điều khiển.
- Lập hồ sơ dòng điện đỉnh hoặc chương trình hàn theo dữ liệu thiết bị.
- Lần theo dây dẫn dương và dây dòng điện hồi hàn.
- Chụp lại khoảng cách và hướng của các dây này so với xi lanh, cảm biến, đầu nối và cáp tín hiệu.
- Đánh dấu đường bắn trực tiếp của tia hàn và các bề mặt nóng.
- Ghi lại các thao tác hàn đồng thời và vị trí của cáp di động.
- Xác định chính xác chu kỳ khiến đầu vào mất ổn định.
Vì sao hướng lắp lại quan trọng? Từ trường tại cảm biến phụ thuộc vào hình học của toàn bộ vòng dòng điện, không chỉ vào trị số dòng điện ghi trên máy hàn. Đường đi và đường về ngắn, đặt sát nhau sẽ có đặc tính khác với một vòng dây rộng bao quanh đồ gá. Kết cấu thép và cáp chuyển động còn có thể làm thay đổi từ trường cục bộ.
Hãy coi khoảng cách là biến số cần ghi lại khi thử nghiệm, không phải bảo đảm chung. Ví dụ, trong hướng dẫn quản lý cáp của riêng mình, Fronius khuyến nghị duy trì khoảng cách ít nhất 30 cm khi có thể giữa cáp cảm biến điện áp và cáp dòng điện hồi hàn hoặc bó ống cáp. Đây là hướng dẫn lắp đặt có giá trị cho hệ thống thuộc phạm vi tài liệu, không phải bằng chứng rằng mọi công tắc xi lanh đều an toàn ở khoảng cách 300 mm (Hướng dẫn quản lý cáp của Fronius).
Làm thế nào để bảo vệ cảm biến khỏi tia hàn và hư hỏng cơ khí?
IEC 60529 phân loại mức bảo vệ bằng vỏ chống tiếp cận, vật thể lạ, bụi và nước cho thiết bị điện thuộc phạm vi tiêu chuẩn; tiêu chuẩn này không chứng nhận khả năng chống tia hàn, uốn cáp, va đập đầu nối hoặc từ trường bên ngoài (IEC 60529). Hãy xem mã IP là một yêu cầu riêng, không phải bảng xếp hạng khả năng tồn tại trong môi trường hàn.
Áp dụng biện pháp bảo vệ vật lý theo thứ tự sau:
- Di chuyển ra khỏi đường bắn trực tiếp. Đặt cảm biến và đầu ra cáp phía sau tấm chắn sẵn có hoặc ở mặt xi lanh quay lưng với vùng hàn, nếu quy định lắp đặt của nhà sản xuất xi lanh cho phép.
- Dùng nắp che được chỉ định. Ưu tiên nắp che tia hàn hoặc giá đỡ được nhà sản xuất phê duyệt thay vì tự chế hộp thép có thể ảnh hưởng đến đường từ hoặc cản trở việc điều chỉnh.
- Bảo vệ đầu vào cáp. Điểm uốn đầu tiên, đầu cáp đúc liền, đầu nối và đoạn cáp kéo hở thường cần được chú ý nhiều hơn thân công tắc.
- Kiểm soát chuyển động của cáp. Duy trì bán kính uốn quy định, bố trí giảm lực kéo và ngăn cáp cọ vào cạnh sắc của đồ gá.
- Duy trì khả năng tiếp cận khi bảo dưỡng. Nắp che giữ lại mảnh vụn hoặc khiến công tắc không thể điều chỉnh có thể tạo ra một dạng hư hỏng khác.
Không xếp hạng vật liệu vỏ chỉ theo điểm nóng chảy. Dải nhiệt độ vận hành của công tắc, kết cấu cáp, tùy chọn nắp che, phép thử tia hàn, mức phơi nhiễm hóa chất và hình học lắp đặt có ý nghĩa hơn. Hãy hỏi lớp phủ chống bám tia hàn hoặc nắp che có thay được hay không và nhà sản xuất cho phép dùng sản phẩm vệ sinh nào.
Đối với lỗi lặp lại, hãy chụp ảnh bộ phận hỏng trước khi vệ sinh. Chúng tôi nhận thấy cáp bị rỗ, vỏ cáp co do nhiệt, giá đỡ lỏng, đầu nối nhiễm bẩn và công tắc vẫn tốt về điện nhưng lắp sai vị trí sẽ dẫn đến các biện pháp khắc phục rất khác nhau.
Nên xử lý đấu dây, chống nhiễu và liên kết bảo vệ như thế nào?
IEC 60204-1 bao gồm các yêu cầu đã sửa đổi về liên kết bảo vệ và EMC cho thiết bị điện của máy, trong khi Fronius hướng dẫn riêng rằng cần rút ngắn đường dòng điện hồi hàn, bảo đảm tiếp xúc tốt, đặt dây đi và dây về gần nhau khi có thể, đồng thời tránh cuộn vòng và đường cáp giao chéo. Đây là các lớp riêng biệt của hệ thống lắp đặt và không nên gộp thành một quy tắc “nối đất” duy nhất (IEC 60204-1, hướng dẫn của Fronius).
| Lớp chức năng | Mục đích chính | Quy tắc lựa chọn |
|---|---|---|
| Liên kết bảo vệ và PE | An toàn điện và liên kết đẳng thế | Tuân thủ yêu cầu về an toàn điện áp dụng cho máy và linh kiện |
| Mạch dòng điện hồi hàn | Dẫn dòng hàn dự kiến trở về nguồn hàn | Tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất thiết bị hàn về tuyến đi, kết nối và kích thước cáp |
| Nguồn cảm biến và dây chung tín hiệu | Hoàn thành mạch cảm biến điện áp thấp | Tuân thủ sơ đồ đấu dây của cảm biến và PLC |
| Lớp chống nhiễu cáp, khi được chỉ định | Kiểm soát cơ chế ghép điện từ xác định | Đấu nối chính xác theo yêu cầu của thiết bị và thiết kế EMC hệ thống |
Không có câu trả lời chung an toàn cho câu hỏi “nối đất lớp chống nhiễu ở một đầu hay cả hai đầu?”. Chênh lệch điện thế tần số thấp, trở kháng tần số cao, kết cấu đầu nối, liên kết trong tủ điện, loại cáp và cấu hình đã được nhà sản xuất thử nghiệm đều có ảnh hưởng. Trong quá trình rà soát ứng dụng, câu hỏi hữu ích là cách đấu nối thực tế ở cả hai đầu có khớp với cấu hình đã được lập hồ sơ và thử nghiệm hay không.
Giữ các dây dẫn cảm biến đi cùng nhau theo đúng thiết kế, giảm thiểu diện tích vòng dây không cần thiết và tránh chạy song song quãng dài bên cạnh dây hàn. Khi không thể duy trì khoảng cách, hãy phối hợp với nhà cung cấp thiết bị hàn và hệ thống điều khiển thay vì chọn khoảng cách từ một bảng không rõ nguồn.
Lõi ferrite cũng phải được chọn theo ứng dụng. Vật liệu, đường đặc tính trở kháng theo tần số, vị trí lắp, cách bố trí dây dẫn và đặc tính bão hòa quyết định chúng có hữu ích hay không. Chỉ lắp lõi ferrite khi nhà sản xuất thiết bị khuyến nghị hoặc kết quả điều tra EMC xác định được biện pháp xử lý nhiễu mode chung hoặc mode vi sai phù hợp.
Quan trọng nhất, không được cách ly dây bảo vệ PE, tháo các mối liên kết bảo vệ hoặc dùng lớp chống nhiễu tín hiệu để khắc phục đường dòng điện hồi hàn. Hãy sửa đúng mạch hàn dự kiến và hệ thống liên kết bảo vệ dưới sự rà soát của người đủ chuyên môn về điện.
Làm thế nào để thẩm định cảm biến trước khi đưa vào sản xuất?
Một danh mục xi lanh hàn của SMC nêu rõ rằng phải điều chỉnh công tắc tự động sau khi xác nhận hoạt động trong điều kiện lắp đặt thực tế. Hãy chuyển yêu cầu này thành một phép thử nghiệm thu có hồ sơ, thay vì phê duyệt cảm biến chỉ bằng kiểm tra trên bàn thử (danh mục xi lanh chống tia hàn của SMC).
Thực hiện theo trình tự sau:
- Xác minh nhận dạng. Ghi lại xi lanh, cảm biến, giá đỡ, cáp, đầu nối, đầu vào PLC, firmware hoặc cài đặt bộ lọc đầu vào và chương trình hàn.
- Kiểm tra hệ thống lắp đặt. Xác nhận mô-men siết lắp đặt, bán kính uốn cáp, cơ cấu giảm lực kéo, nắp che, độ chắc của đầu nối và khoảng cách với bộ phận chuyển động hoặc bề mặt nóng.
- Thiết lập đường cơ sở khi không hàn. Cho xi lanh chạy ở áp suất, tải và tốc độ sản xuất khi chức năng hàn bị tắt. Ghi lại hoạt động của đèn LED cảm biến và đầu vào PLC.
- Thử trạng thái hàn xấu nhất. Chạy chương trình có dòng điện cao nhất được phê duyệt, vị trí cáp di động gần nhất, tổ hợp hàn đồng thời và tần suất chu kỳ lớn nhất dự kiến.
- Quan sát cả hai đầu. So sánh chỉ thị tại công tắc với đầu vào PLC thô và nhật ký sự kiện. Việc này giúp phân biệt thay đổi ở khâu cảm biến với ảnh hưởng ở mạch dây hoặc mạch đầu vào.
- Thử thách biên chuyển mạch. Di chuyển cảm biến trong phạm vi điều chỉnh mà nhà sản xuất cho phép, sau đó xác nhận chuyển trạng thái ON và OFF tin cậy ở cả hai giới hạn nhiệt độ và cơ khí.
- Lặp lại sau khi ngâm nhiệt. Phép thử khi nguội có thể bỏ sót ứng xử của cáp, đầu nối, nam châm hoặc mạch điện tử thay đổi sau thời gian sản xuất liên tục.
- Ghi lại tiêu chí đạt. Xác định số lần chuyển trạng thái cho phép, cửa sổ đáp ứng, số chu kỳ lặp, khoảng thời gian kiểm tra và điều kiện bị coi là không đạt.
Nếu đầu vào vị trí được dùng trong một chức năng điều khiển liên quan đến an toàn, cảm biến tự động hóa tiêu chuẩn không mặc nhiên là thiết bị an toàn. Kiến trúc an toàn, độ bao phủ chẩn đoán, phản ứng khi có lỗi và tính phù hợp của linh kiện cần được đánh giá riêng theo yêu cầu an toàn máy.
Làm thế nào để chẩn đoán lỗi mà không phỏng đoán?
Ba quan sát thường giúp thu hẹp phạm vi nhanh chóng: lỗi có xuất hiện khi không hàn hay không, đèn LED cảm biến có khác trạng thái đầu vào PLC hay không, và lỗi có đi theo cảm biến khi thay bằng một thiết bị tương thích đã biết hay không. Các bước kiểm tra trong hướng dẫn xử lý lỗi cảm biến xi lanh cũng áp dụng nguyên tắc này: cô lập từng phần của chuỗi tín hiệu trước khi quy lỗi cho nam châm piston.
| Quan sát | Nhóm nguyên nhân có khả năng cao hơn | Bằng chứng tiếp theo |
|---|---|---|
| Đèn LED cảm biến thay đổi nhưng đầu vào PLC không đổi | Đầu nối, cáp, ngưỡng đầu vào, dây chung hoặc module | Thử đầu vào theo quy trình đã được phê duyệt |
| LED và PLC chỉ lỗi trong lúc hàn | Ảnh hưởng từ trường, nhiễu nguồn cấp hoặc độ nhạy với nhiễu | Mỗi lần chỉ thay đổi một biến có kiểm soát |
| Lỗi vẫn còn khi đã tắt hàn | Lắp đặt, piston đến vị trí, công tắc, cáp, nam châm hoặc PLC | Thực hiện trình tự chẩn đoán tiêu chuẩn |
| Lỗi đi theo một cảm biến tương thích đã biết | Cảm biến hoặc dây dẫn/đầu nối đi kèm | Kiểm tra dạng hư hỏng và so sánh lịch sử mã hàng/lô |
| Lỗi vẫn ở cùng vị trí sau khi đổi cảm biến | Xi lanh, giá đỡ, dây điện, đầu vào, từ trường cục bộ hoặc hình học quy trình | So sánh với một trạm giống hệt đang hoạt động tốt |
| Hư hỏng vật lý xuất hiện trước tiên tại đầu vào cáp | Đường bắn tia hàn, bán kính uốn, cáp không được đỡ hoặc thiết kế nắp che | Sửa hệ thống lắp đặt trước khi nâng cấp mạch điện tử |
Tránh kết luận “nam châm suy giảm” chỉ từ một lần đo bằng thiết bị cầm tay. Hướng đầu dò, khoảng cách, thành xi lanh, vị trí piston, nhiệt độ và thép ở gần đều làm thay đổi kết quả đo. Hãy so sánh với một trục giống hệt đang hoạt động tốt bằng đồ gá có khả năng lặp lại và cùng trạng thái vận hành.
Đồng thời tránh các biện pháp chẩn đoán phá hủy trong mạch dòng điện hồi hàn hoặc mạng liên kết bảo vệ. Nếu nghi ngờ có dòng điện bất thường, người đủ chuyên môn phải dùng thiết bị phù hợp và quy trình được phê duyệt mà không vô hiệu hóa các biện pháp bảo vệ.
Yêu cầu báo giá và biên bản nghiệm thu nên có những nội dung gì?
Một yêu cầu báo giá gồm 12 trường sẽ khép lại phần lớn khoảng trống bằng chứng được chỉ ra trong hướng dẫn riêng cho xi lanh của SMC, các phương pháp thử miễn nhiễm IEC và hướng dẫn đi cáp thiết bị hàn. Cách này cũng giúp so sánh câu trả lời của các nhà cung cấp thay vì dựa vào ngôn ngữ tiếp thị “chống hàn”.
Cần bao gồm:
- Nhà sản xuất, dòng, đường kính lòng, hành trình và tùy chọn nam châm của xi lanh
- Rãnh, ray, giá đỡ và hướng ra cáp yêu cầu
- Nhiệm vụ phát hiện: vùng piston, điểm cuối hành trình, mục tiêu kim loại bên ngoài hoặc vị trí đo liên tục
- Quy trình hàn, model nguồn hàn và các chương trình được phê duyệt
- Dòng hàn lớn nhất đã lập hồ sơ và các thao tác đồng thời
- Khoảng cách và hướng cảm biến so với súng hàn, điện cực, dây đi và dây dòng điện hồi
- Mức phơi nhiễm trực tiếp với tia hàn và bề mặt nóng
- Dải nhiệt độ môi trường và nhiệt độ cục bộ đo được
- Điện áp nguồn, giao diện PNP/NPN hoặc hai dây, model đầu vào PLC, tải và đầu nối
- Mã IP yêu cầu cùng các yêu cầu riêng về tia hàn, hóa chất và độ uốn cáp
- Công bố EMC áp dụng, phương pháp thử, mức thử, cổng, cấu hình cáp và tiêu chí tính năng
- Chu kỳ thẩm định, tiêu chí đạt, khả năng truy xuất và khả năng cung cấp thiết bị thay thế
Yêu cầu nhà cung cấp nêu rõ mọi giả định và giới hạn. Nếu khả năng tương thích phụ thuộc vào một nam châm xi lanh, nắp che, chiều dài cáp hoặc khoảng cách lắp tối thiểu cụ thể, hãy đưa điều kiện đó lên bản vẽ, bảng kê vật tư hoặc hồ sơ linh kiện được phê duyệt. Để được rà soát theo ứng dụng cụ thể, hãy gửi cùng bộ bằng chứng này qua biểu mẫu liên hệ kỹ thuật.
Câu hỏi thường gặp về cảm biến từ cho xi lanh: người mua nên hỏi gì?
Năm câu hỏi của người mua giúp phân biệt nguyên lý phát hiện, kết cấu chịu môi trường, bằng chứng EMC, quy tắc lắp đặt và tính năng của toàn bộ trạm sau khi hoàn thiện. Những khác biệt này phù hợp với các nhóm sản phẩm riêng biệt của SMC và ifm, cũng như các hiện tượng miễn nhiễm riêng biệt được xác định trong bộ tiêu chuẩn IEC 61000.
Cảm biến xi lanh nào phù hợp nhất cho môi trường hàn?
Không có một cảm biến tốt nhất cho mọi ứng dụng. Trước hết, hãy chọn công tắc từ được nhà sản xuất phê duyệt cho đúng xi lanh và nam châm piston, sau đó kiểm tra tài liệu về từ trường hàn, tia hàn, cáp, đặc tính điện và EMC. Nếu máy có thể bố trí một mục tiêu kim loại bên ngoài, có thể đánh giá cảm biến cảm ứng miễn nhiễm từ trường hàn như một kiến trúc khác.
Có thể dùng công tắc Reed gần thiết bị hàn không?
Không nên loại bỏ hoặc chấp thuận mọi công tắc Reed chỉ dựa vào tên công nghệ. Hãy căn cứ vào giới hạn ứng dụng của nhà sản xuất xi lanh và công tắc, bảo vệ đầu ra, định mức tải, giới hạn từ trường bên ngoài và phép thử trên hệ thống lắp đặt thực tế. Khi có công tắc bán dẫn chống từ trường đã được thẩm định, sản phẩm đó có thể cung cấp bằng chứng ứng dụng rõ ràng hơn cho trạm hàn.
Cảm biến cảm ứng miễn nhiễm từ trường hàn có phát hiện được nam châm piston của xi lanh không?
Thông thường là không. Cảm biến tiệm cận cảm ứng miễn nhiễm từ trường hàn tiêu chuẩn phát hiện mục tiêu kim loại đi vào vùng cảm biến. Chúng không thay thế công tắc từ của xi lanh dùng để đọc nam châm piston xuyên qua thành xi lanh. Muốn sử dụng loại cảm biến này, máy phải có cữ kim loại bên ngoài hoặc một mục tiêu dễ tiếp cận khác, đồng thời cần thiết kế lại cả cơ khí và điện.
Cấp bảo vệ IP69 hoặc IP69K có chứng minh cảm biến chịu được tia hàn không?
Không. Mã IP thể hiện khả năng bảo vệ vỏ thiết bị trước sự tiếp cận, vật thể lạ, bụi và nước theo tiêu chuẩn tương ứng. Mã này không xác lập khả năng chống tia kim loại nóng chảy, uốn cáp, từ trường hoặc nhiễu dẫn. Hãy yêu cầu bằng chứng riêng cho vỏ, cáp, đầu nối, lớp phủ và ứng dụng hàn dự kiến.
Nên nối đất lớp chống nhiễu của cáp cảm biến ở một đầu hay cả hai đầu?
Hãy tuân theo tài liệu EMC của cảm biến, PLC, đầu nối và máy. Nối một đầu và nối cả hai đầu xử lý các cơ chế ghép nhiễu khác nhau, phụ thuộc vào tần số, trở kháng liên kết đẳng thế, kết cấu cáp và cấu hình đã được thử nghiệm. Tuyệt đối không ngắt dây bảo vệ PE hoặc dùng lớp chống nhiễu thay cho việc sửa đúng đường dòng điện hồi của mạch hàn.