Sensori a ultrasuoni per impiego su macchine Andrea Graglia

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1 Sensori a ultrasuoni per impiego su macchine Andrea Graglia

2 Sensori ad ultrasuoni

3 Sonar-BERO: Esempi in natura

4 Sonar-BERO: Rilevamento distanze La distanza viene rilevata mediante il tempo di ritorno degli ultrasuoni. runtime 10 cm = 291 µs 1 m = 2,91 ms 10 m = 29,1 ms Invio impulso echo Sensing Sensingrange (( < m) m) Accuracy( Accuracy( max.1mm) max.1mm)

5 Sonar-BERO: cosa rilevano? Gli oggetti possono essere solidi, liquidi, granulari o polveri. Possono essere inoltre trasparenti, colorati, di qualunque forma, con superficie liscia o rugosa. Tutte le superfici possono essere inoltre rilevabili, anche in prossimità dei limiti del campo di rilevamento, per spostamenti angolari fino a 3 dal cono degli ultrasuoni (questo angolo può anche essere maggiore se la superficie è rugosa)

6 Sonar-BERO: ambiente esterno La velocità dell onda sonora dipende dalla temperatura dell aria, perciò per la distanza nominale si è presa come riferimento la temperatura di 20 C. Per ogni scostamento di 10 C da questa temperatura bisogna considerare una variazione della distanza dell ordine del 1,75% (Esistono sensori dotati di sonda per la compensazione della temperatura). NB: pioggia o neve di normale intensità non alterano il funzionamento dei sonar!!!

7 Sonar-BERO: Applicazioni Automation and Drives Controllo bobine controllo esaurimento START

8 Sonar-BERO: Applicazioni Misura altezza cartoni START

9 Sonar-BERO: Applicazioni Rilevamento distanza da rampa START

10 Sonar-BERO: Applicazioni

11 Sonar-BERO: Nessuna influenza da colore e materiale Valore ultrasuoni 10cm = 291us 1 m = 2,91 ms 10m = 29,1 ms Distanze di rilevamento da 6cm a 10m Uscite a contatto / Uscite analogiche Elevata precisione +/- 1mm Compensazione temperatura (cambio 0,17% / K) Nessuna influenza da colori Rilevamento materiali trasparenti: vetro/ acqua... Rilevamento carta... Rilevamento oggetti rotondi START

12 Sonar-BERO:riflessione angolare Superfici liscie (vetro, specchi...) Superfici ruvide START

13 Sonar-BERO: cono ultrasuoni Rilevamento cono ultrasuoni START

14 Sonar-BERO: insensibile allo sporco Insensibile a polvere e fumo Insensibile a sporco La vibrazione della superficie attiva funziona da autopulitore

15 Sonar-BERO: rilevamento oggetti Rilevamento oggetti piccoli Soppressione sfondo START

16 Automation and Drives Sonar al posto di fotocellule per impiego su macchine Cilindrica Fotocellula Sonar Cubica The right technology and form factor fits to any application: Photoelectric and ultrasonic, cylindrical and cubical

17 Sonar Bero-Shorty Facile installazione grazie alle dimensioni ridotte Possibilità di installazione angolare Zona cieca ridotta (50% rispetto ai precedenti SONAR) Distanza di lavoro fino a 70 cm Facile impostazione mediante funzione Teach-In Insensibile a sporco ed a emissioni sonore estranee Riconoscimento forme e colori Disponibile anche con uscita in frequenza

18 Bero Shorty - Applicazioni

19 Sonar PXS240 Sensori in miniatura PXS240 Led di stato Installazione come PXO400, K21 Custodia in miniatura K21 Collegamento via M8, o con cavo 2m

20 Descrizione del prodotto Panoramica dei modelli e dei dati tecnici Modello Tastatore a riflessione Barriera a riflessione Barriera unidirezionale Range mm mm mm mm mm Uscite Collegamento Uscite PNP, NO o NC Uscita in frequenza M8 Cavo 2 m Uscita PNP, NO o NC Temperatura - Lavoro - Immagazzinamento -25 C +70 C -40 C +70 C

21 Industries and Applications Food & Beverage Bottling plants Packaging machines Fill level control

22 Applicazioni Logistica Linee transfer Rulliere

23 Applicazioni Packaging / Carta / Plastic Sheets / Tessile / Sheet Metal Bobine Controllo ansa

24 Applicazioni Macchine utensili Tool inspection Rilevamento pezzo

25 Confronto di funzioni e costi: fotocellule Vs sonar Tecnologia LP / EUR Massima distanza di lavoro, oggetto bianco Massima distanza di lavoro, oggetto nero Temperatura di lavoro Corrente assorbita Fotocellula a tasteggio diretto con soppressione di sfondo Fotocellula mm 250 mm -25 C 55 C, no condensa, ghiaccio 100 ma Siemens, PXS240 Ultrasuono mm 400 mm -25 C +70 C, con condensa e ghiaccio 200 ma

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27 Perché IO-link? Gli apparecchi da campo (sensori/attuatori) sono oggi accoppiati ai sistemi di controllo per mezzo di segnali di I/O standard. Questo significa: L impostazione dei parametri deve essere fata direttamente sugli apparecchi costi di installazione elevati I guasti possono solo essere rilevati in loco costi elevati di manutenzione Numero elevato di parti di ricambio, in quanto ogni dispositivo di campo possiede una diversa interfaccia, a seconda del segnale utilizzato elevati costi se vengono richiesti cavi schermati o multipolari Modifiche su paramentri non sono possibili durante il normale funzionamento dell impianto costi di fermo impianto

28 Perché IO-link? Siemens ha proposto da alcuni anni sensori con IQ-Sense e altre possibilità di comunicazione, garantendo un interfacciamento intelligente a livello di automazione e integrato nel sistema di controllo PLC della macchina. Questo permette, per esempio: La modifica dinamica dei parametri dei sensori direttamente da PLC Diagnostica uniforme fino al livello dei sensori Sostituzione dei sensori in fase di funzionamento Il mercato richiede una standardizzazione della comunicazione tra i sensori e il PLC (come PROFIBUS o PROFINET)

29 Come funziona IO-link?

30 Come funziona IO-link? Tipo di collegamento standard, non schermato; lunghezza massima del cavo 20m Processo ciclico deterministico (2ms) con trasmissione in parallelo dei dati Messaggi di diagnostica integrati Comunicazione per mezzo del protocollo punto a punto UART, 24V pulse modulation

31 La realizzazione Working group per la standardizzazione sotto la responsabilità del PNO: Approccio Interfaccia deterministica punto a punto tra moduli di I/O e dispositivi di campo Siemens mette a disposizione le performance dell IQ-Sense Stato della standardizzazione Specifiche dell interfaccia adottate dal PNO Standardizzazione all interno dell IEC Definizione dei profili comuni per l intercambiabilità dei dispositivi di campo.

32 I Vantaggi Aumentare la disponibilità dell impianto e ridurre i tempi di fermo impianto Cambiamento dinamico dei parametri dei sensori direttamente dal PLC Diagnostica uniforme fino al livello dei sensori Sostituzione dei sensori durante il funzionamento dell impianto senza doverli riparametrizzare Rapido commissioning proveniente dalla gestione centrale dei dati Cabalggio uniforme di diversi sensori/attuatori Diminuzione del numero di tools di programmazione

33 I Vantaggi L intercambiabilità garantisce la salvaguardia degli investimenti I sensori IO-Link possono lavorare sia con moduli di comunicazione che con moduli standard Entrambi i sensori IO-Link e i sensori standard attuali possono essere usati su moduli di comunicazione I/O-Link

34 I Vantaggi I sensori IO-Link possono essere integrati nel sistema di controllo PLC della macchina Integrazione nelle piattaforme di programmazione PLC (SIMATIC STEP7) Rappresentazione trasparente di tutti i paramentri e dei dati di diagnostica Non sono più necessari software di programmazione addizzionali Risparmio durante la fase di progettazione e realizzazione Impiego di meccanismi integrati di diagnostica I sensori entrano a far parte del cervello pensante dell impianto

35 IO-Link : il nuovo standard per la comunicazione di sensori e attuatori Visualizzazione Progettazione MES Industrial Ethernet/PROFINET PLC di controllo PROFIBUS Periferia Distribuita I/O Periferia Distribuita I/O Interruttori di prossimità Sensori Attuatori Comunicazione uniforme dal livello MES al livello dei sensori

36 Le referenze ARC Studio del Luglio 2006 I/O-Link non sostituirà AS-Interface, ma verrà impiegato al posto della comunicazione standard tra sensore e modulo I/O Mentre per alcuni sensori non è necessario ricevere o fornire dati se non l ON/OFF, per altri, come sensori capacitivi o induttivi analogici o come controlli analogici di valvole, è necessaria una comunicazione. Grazie all utilizzo del sistema di cablaggio esistente tutti i dispositivi compatibili I/O-Link e standard potranno essere impiegati simultaneamente, rendendo il protocollo I/O-Link compatibile con i prodotti e le configurazioni già esistenti

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