산업 기계용 디지털 센서: 기능, 종류 및 모범 사례

기능하는 센서 없이는 산업 기계와 가공 장비가 작동하지 않습니다. 불량 센서는 컨트롤러에 신호를 보내지 않거나 움직임이나 작동을 가능하게 하지 않아 생산을 중단시킵니다. 더 나쁜 것은 잘못된 신호를 보내거나 잘못된 타이밍에 신호를 보내는 센서입니다. 이러한 '오작동'은 사고와 비용이 많이 드는 충돌을 초래합니다.

센서는 아날로그 또는 디지털로 분류됩니다. 이 블로그 게시물은 디지털 센서의 사용법과 사용 가능한 종류를 검토합니다. 또한 특정 응용 분야에 적합한 디지털 센서를 선택하는 데 대한 지침을 제공합니다.

센서가 어떻게 그리고 어디서 사용되는가

디지털 센서는 용기의 컨베이어 위 존재, 액체 레벨 측정, 메커니즘이 특정 위치에 도달했음을 인식하는 등 존재, 부재, 레벨, 위치 움직임을 무언가에 전달하여 그에 대응하는 동작을 수행하게 합니다.

디지털 센서의 출력은 일반적으로 PLC의 IO 모듈로 들어갑니다. 어떤 경우에는 IO 하드웨어를 통해 PC로 공급되거나, 덜 복잡한 구현에서는 릴레이에 직접 연결될 수 있습니다.

응용 분야는 운영자에게 부품이 위치에 있음을 알리는 조명을 켜는 것처럼 간단할 수 있습니다. 더 복잡한 예는 로봇 그리퍼의 부품 존재 센서로, 컨트롤러에게 부품이 잡혔음을 알립니다.

전기 기초

대부분의 산업용 센서는 24Vdc를 사용합니다. (일부 산업은 120Vac을 선호합니다.) 이는 센서 본체에서 나오는 세 개의 전선 중 두 개를 구성합니다. 세 번째는 신호 리드입니다. 센서는 PNP 또는 NPN, 소싱 또는 싱킹으로 설명됩니다. 기존 센서를 교체하든, 시스템에 센서를 추가하든, 처음부터 시작하든 올바른 유형을 선택하는 것이 중요합니다.

1. PNP 및 NPN 센서

PNP와 NPN은 센서 내 트랜지스터가 신호를 켜고 끄는 방식을 나타냅니다. PNP 센서에서 신호는 켜질 때 높음(+24V)으로 가고, NPN 센서에서는 낮음으로 갑니다. 입력 모듈을 보완해야 하므로 올바른 유형을 사용하는 것이 중요합니다.

센서를 교체할 때, 유럽 및 북미 기계 제조업체는 일반적으로 PNP 센서를 선호하는 반면 아시아 장비는 종종 NPN을 사용한다는 점에 유의하십시오.

2. 소싱 및 싱킹

이 용어들도 센서의 트랜지스터와 관련이 있습니다. PNP 센서에서 신호는 논리적 참을 나타내기 위해 +24V로 올라가며 이는 PLC DI 모듈로 흐릅니다. 따라서 센서는 소스이고 DI 모듈은 싱크입니다.

NPN 센서의 경우 이것이 싱크가 되고 PLC가 소스가 됩니다. 따라서 센서로부터의 0V가 논리적 참이 됩니다.

3. 스위칭 로직

센서는 상시 개방(NO) 또는 상시 폐쇄(NC)로 구성될 수 있습니다. 예를 들어, 컨베이어의 포토센서는 부품이 없을 때 낮은 신호를 출력하고 빔이 차단되면 높음으로 전환하거나 그 반대가 될 수 있습니다.

또한 센서는 직렬 또는 병렬로 배선될 수 있습니다. 이는 AND 및 OR 기능을 생성하여 PLC로 가는 와이어 수와 필요한 PLC 프로그래밍 양을 줄이는 기회를 제공합니다.

디지털 센서 유형

• 포토일렉트릭 – 광전지를 사용하여 빛 빔을 감지합니다. 광원이 어느 정도 떨어져 있을 수 있어 이 유형의 센서가 컨베이어 응용 분야에 적합합니다.
• 유도형 – 이 센서는 변동하는 전자기장을 방출하는 코일을 포함합니다. 금속이 필드를 통과하면 출력을 유도하는 교란이 발생합니다. 유도형 센서는 매우 짧은 거리 응용 분야용입니다.
• 정전용량형 – 전기 커패시터와 같은 원리를 사용하여 근처 물질의 존재를 감지합니다. 도전성 및 비도전성 물질 모두에 사용할 수 있습니다.

디지털 센서 선택 고려 사항

주요 포인트는 다음과 같습니다:

• 대상 위치 및 거리 – 센서가 접촉식 또는 비접촉식이어야 하는지 결정
• 대상 유형 – 금속성 또는 비금속성, 고체 또는 액체, 투명 또는 불투명, 반사 또는 비반사
• 사용 가능한 공간 – 많은 센서가 12mm 직경 바디로 제공되지만 모든 센서가 그렇지는 않음
• 작업 환경 – 세척? 방폭? 높은 수준의 먼지 또는 습기?
• 연결 – PNP 또는 NPN? 24Vdc 또는 120Vac? NO 또는 NC?
• 감도, 해상도, 정확도 및 반복성 – 이들은 센서에서 요구되는 성능을 정의합니다.

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최고의 센서는 설치된 기계나 기타 장치의 반복 가능하고 정확하며 신뢰할 수 있는 작동을 제공합니다. 반대로, 잘못된 선택은 가변적인 품질, 빈번한 정지, 심지어 위험한 작업 조건을 초래하는 일관되지 않은 작동으로 이어질 수 있습니다.

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John Henry Foster는 최근 Sensors Incorporated와 Sensors Integration을 인수했습니다. Sensors는 OEM, 시스템 통합업체 및 최종 사용자를 위한 산업용 센서, 안전 및 머신 비전 통합의 국가적 리더로, 기술 서비스와 지원을 제공합니다. 두 회사는 계속 독립적으로 운영되지만, दोनों 회사는 서로 강한 지적 자원과 지식 공유를 가지고 있습니다.

이미지 제공: Banner Engineering 및 Sensors Incorporated