Cảm biến Pepper+Fuchs dùng trong nhà máy – Thiết bị cảm biến cho tự động hóa công nghiệp

Cảm biến Pepper+Fuchs dùng trong nhà máy xuất hiện tại nhiều vị trí từ máy sản xuất độc lập, băng tải, robot, kho tự động đến hệ thống đóng gói và dây chuyền vận chuyển nguyên liệu. Tùy nhiệm vụ, nhà máy có thể sử dụng cảm biến tiệm cận để kiểm tra chi tiết kim loại, cảm biến quang để phát hiện sản phẩm, cảm biến siêu âm để đo khoảng cách hoặc mức, encoder để xác định chuyển động và hệ thống RFID để nhận dạng vật liệu.

Pepperl+Fuchs phát triển danh mục cảm biến dành cho tự động hóa nhà máy gồm cảm biến điện cảm, điện dung, từ tính, quang điện, siêu âm, encoder, RFID, cảm biến thị giác và nhiều công nghệ định vị khác. Trong một mô hình nhà máy tự động được hãng giới thiệu, các công nghệ RFID, cảm biến quang, LiDAR, cảm biến siêu âm, cảm biến điện cảm, điện dung và IO-Link được kết hợp để quản lý quá trình cấp vật liệu và trao đổi dữ liệu với hệ thống điều khiển.

Nhờ vậy, cảm biến Pepper+Fuchs không chỉ thực hiện chức năng phát hiện đơn giản mà còn cung cấp dữ liệu cần thiết để PLC quyết định khi nào máy được chạy, khi nào cơ cấu phải dừng và sản phẩm đã đến đúng vị trí hay chưa.

Cảm biến Pepper+Fuchs trên băng tải nhà máy

Băng tải là một trong những khu vực sử dụng số lượng cảm biến lớn nhất. Mỗi sản phẩm di chuyển qua dây chuyền cần được phát hiện tại các điểm nhất định để PLC điều khiển motor, stopper, xi lanh, cơ cấu phân loại hoặc robot gắp sản phẩm.

Cảm biến quang Pepper+Fuchs thường được sử dụng để phát hiện thùng carton, kiện hàng, pallet, túi hàng hoặc chi tiết đang di chuyển. Pepperl+Fuchs cho biết cảm biến quang trong hệ thống conveyor được sử dụng để nhận biết package, pallet và nhiều loại hàng hóa khác, kể cả những vật liệu gây khó khăn cho quá trình phát hiện như màng bóng hoặc túi polybag.

Tại những vị trí cần kiểm tra cơ cấu kim loại của băng tải, cảm biến tiệm cận Pepper+Fuchs có thể được bố trí gần stopper, xi lanh, bàn nâng hoặc cơ cấu chuyển hướng để xác nhận trạng thái đóng mở.

Kết hợp nhiều cảm biến trên cùng tuyến băng tải giúp bộ điều khiển biết chính xác sản phẩm đang nằm ở công đoạn nào, từ đó hạn chế tình trạng kẹt hàng hoặc hai sản phẩm cùng đi vào một trạm xử lý.

Cảm biến Pepper+Fuchs cho máy đóng gói và chiết rót

Ngành đóng gói yêu cầu cảm biến hoạt động liên tục với tốc độ cao vì một máy có thể thực hiện đồng thời nhiều nhiệm vụ như cấp bao bì, kiểm tra sản phẩm, định vị nhãn, kiểm soát mức và đóng thùng.

Pepperl+Fuchs có danh mục cảm biến dành riêng cho ngành packaging bao gồm cảm biến điện cảm, quang điện, siêu âm, điện dung, cảm biến màu, cảm biến tương phản, encoder và hệ thống nhận dạng. Tài liệu của hãng mô tả các ứng dụng như phát hiện bao rỗng, kiểm tra mức, giám sát cuộn vật liệu và kiểm tra quá trình đóng gói.

Cảm biến quang Pepper+Fuchs có thể kiểm tra sản phẩm đi vào máy, trong khi cảm biến màu và cảm biến tương phản nhận biết dấu in hoặc vị trí cắt trên màng bao bì.

Đối với vật liệu dạng cuộn, cảm biến có thể theo dõi đường kính cuộn để cảnh báo khi vật liệu sắp hết. Trong khu vực chiết rót, cảm biến siêu âm hoặc cảm biến điện dung có thể đảm nhận nhiệm vụ phát hiện chất lỏng hoặc vật liệu bên trong bồn và thiết bị chứa.

Cảm biến Pepper+Fuchs tại máy lắp ráp tự động

Máy lắp ráp thường có nhiều cơ cấu chuyển động nhỏ như xi lanh, bàn xoay, bộ kẹp, trục trượt và thiết bị cấp phôi. Mỗi chuyển động cần được xác nhận trước khi chương trình cho phép bước tiếp theo thực hiện.

Cảm biến tiệm cận Pepper+Fuchs phù hợp cho việc kiểm tra vị trí chi tiết kim loại và cơ cấu máy. Với phương pháp phát hiện không tiếp xúc, cảm biến không cần bị tác động cơ học trực tiếp mỗi chu kỳ như công tắc hành trình truyền thống.

Tại vị trí cấp linh kiện, cảm biến quang có thể xác nhận phôi đã nằm đúng vị trí. Nếu chi tiết không xuất hiện trong khoảng thời gian quy định, PLC có thể dừng chu trình và phát cảnh báo thay vì tiếp tục vận hành khi thiếu linh kiện.

Ở những công đoạn yêu cầu kiểm tra hình dạng hoặc vị trí phức tạp hơn, hệ thống vision của Pepper+Fuchs có thể được sử dụng. Trong ngành sản xuất ô tô, hãng mô tả cảm biến thị giác được ứng dụng để kiểm tra sự hiện diện của rivet, vít, clip và các chi tiết lắp ráp trên thân xe.

Cảm biến Pepper+Fuchs cho robot công nghiệp

Robot không hoạt động độc lập mà cần nhiều tín hiệu từ môi trường xung quanh để xác định thời điểm bắt đầu một chu kỳ.

Cảm biến quang có thể xác nhận pallet đã đến trạm robot. Cảm biến tiệm cận kiểm tra cơ cấu gá đã khóa. Encoder cung cấp dữ liệu chuyển động của trục hoặc cơ cấu truyền động, trong khi RFID giúp xác định chính xác loại sản phẩm đang được đưa vào trạm.

Khi sản phẩm thay đổi theo từng đơn hàng, RFID đặc biệt hữu ích vì dữ liệu gắn với carrier hoặc thùng chứa có thể được đọc tại nhiều vị trí trên dây chuyền. Pepperl+Fuchs từng triển khai RFID trong mô hình sản xuất để theo dõi vật liệu và truyền dữ liệu trực tiếp đến bộ điều khiển.

Sự phối hợp giữa robot và cảm biến Pepper+Fuchs dùng trong nhà máy giúp chương trình điều khiển biết khi nào robot được phép gắp, vị trí nào đang có sản phẩm và sản phẩm thuộc loại nào.

Cảm biến Pepper+Fuchs trong kho tự động và hệ thống vận chuyển nội bộ

Nhà máy hiện đại thường sử dụng AGV, AMR, conveyor hoặc hệ thống lưu kho tự động để vận chuyển nguyên liệu giữa các công đoạn.

Pepperl+Fuchs đã ứng dụng nhiều công nghệ trên AGV như cảm biến LiDAR để nhận biết môi trường, hệ thống định vị quang PGV để đọc đường dẫn và mã DataMatrix, cảm biến quang để kiểm tra hàng trên xe và cảm biến điện cảm để xác định AGV đã đi vào trạm giao nhận hay chưa.

Trong kho pallet, cảm biến có thể kiểm tra ô chứa đang có hàng hay trống. Hệ thống RFID xác nhận loại vật liệu và mã pallet, trong khi encoder hoặc thiết bị định vị cung cấp thông tin vị trí cho cơ cấu nâng hạ.

Pepperl+Fuchs cũng phát triển công nghệ phục vụ intralogistics và theo dõi tải trên conveyor. Một ví dụ là hệ thống Contour2D sử dụng LiDAR cùng bộ điều khiển để giám sát mức sử dụng băng tải trong hệ thống xử lý kiện hàng.

Cảm biến siêu âm Pepper+Fuchs tại khu vực chứa nguyên liệu

Không phải vật liệu nào trong nhà máy cũng thuận lợi để phát hiện bằng cảm biến quang. Bề mặt màu tối, trong suốt hoặc có độ phản xạ không ổn định có thể khiến việc sử dụng ánh sáng trở nên phức tạp.

Cảm biến siêu âm Pepper+Fuchs sử dụng sóng âm nên thích hợp với nhiều bài toán đo khoảng cách và phát hiện vật thể mà màu sắc hoặc độ phản xạ quang học không phải yếu tố chính. Theo tài liệu của hãng, các cảm biến siêu âm có thể được sử dụng để đo khoảng cách không tiếp xúc và ít phụ thuộc vào màu sắc hoặc bề mặt phản xạ của vật liệu.

Trong nhà máy, cảm biến siêu âm có thể được bố trí tại bồn nguyên liệu, hopper, silo nhỏ, hệ thống cấp liệu, máy đóng gói hoặc vị trí cần kiểm tra độ cao của vật thể.

Các ứng dụng phát hiện tấm kép trong ngành in và xử lý vật liệu cũng có thể sử dụng công nghệ siêu âm để xác định khi hai lớp vật liệu đi qua cùng lúc.

Cảm biến Pepper+Fuchs trong môi trường bụi và công nghiệp nặng

Trong nhà máy thép, xi măng, khai khoáng và khu vực xử lý vật liệu rời, cảm biến phải đối mặt với bụi, rung động và môi trường vận hành liên tục.

Các vị trí như stacker, reclaimer, conveyor than hoặc hệ thống vận chuyển quặng cần xác định chính xác vị trí thiết bị cũng như trạng thái của các cơ cấu chuyển động.

Pepperl+Fuchs đã mô tả ứng dụng RFID và encoder tuyệt đối trên thiết bị stockyard trong ngành khai khoáng để xác nhận vị trí của máy khi di chuyển dọc khu vực chứa nguyên liệu. Một số thiết bị RFID trong ứng dụng này có cấp bảo vệ IP67 nhằm đáp ứng môi trường nhiều bụi và chất bẩn.

Tại các vị trí đơn giản hơn, cảm biến điện cảm có thể được sử dụng để nhận biết cơ cấu kim loại mà không phụ thuộc vào bụi bám nhẹ trên bề mặt như một số phương pháp quang học.

Cảm biến Pepper+Fuchs hỗ trợ định vị máy

Một nhà máy tự động không chỉ cần biết vật thể có xuất hiện hay không mà còn phải biết cơ cấu đang nằm ở vị trí nào.

Pepperl+Fuchs cung cấp nhiều công nghệ định vị gồm cảm biến điện cảm, encoder, hệ thống quang, RFID và camera. Tùy khoảng cách, độ chính xác và kiểu chuyển động, từng công nghệ sẽ được lựa chọn khác nhau.

Encoder thường được lắp trên motor, trục quay, băng tải hoặc cơ cấu nâng để cung cấp dữ liệu về góc quay và chuyển động. Các hệ thống định vị quang thích hợp với AGV và hệ thống vận chuyển, trong khi cảm biến điện cảm thường đảm nhận điểm giới hạn hoặc điểm tham chiếu của cơ cấu.

Việc kết hợp nhiều phương pháp giúp hệ thống vừa có thông tin vị trí liên tục vừa có tín hiệu xác nhận tại những điểm quan trọng.

Dữ liệu cảm biến Pepper+Fuchs trong hệ thống IO-Link

Trong những dây chuyền hiện đại, cảm biến không còn chỉ gửi tín hiệu bật hoặc tắt. Nhiều thiết bị có thể trao đổi thêm dữ liệu vận hành thông qua IO-Link.

IO-Link cho phép PLC hoặc hệ thống điều khiển truy cập thông số cảm biến, hỗ trợ cấu hình và khai thác dữ liệu phục vụ chẩn đoán thiết bị. Pepperl+Fuchs đưa IO-Link vào hệ sinh thái cảm biến và các IO-Link master nhằm kết nối dữ liệu từ thiết bị trường với hệ thống tự động hóa.

Điều này đặc biệt hữu ích với nhà máy có nhiều cảm biến vì kỹ thuật viên có thể quản lý thông số thiết bị thuận tiện hơn và nhận thêm dữ liệu thay vì chỉ biết trạng thái ON/OFF.

Chọn cảm biến Pepper+Fuchs theo từng vị trí trong nhà máy

Việc lựa chọn cảm biến Pepper+Fuchs dùng trong nhà máy nên bắt đầu từ chính nhiệm vụ cần kiểm tra. Với chi tiết kim loại và khoảng cách ngắn, cảm biến tiệm cận điện cảm thường là lựa chọn phù hợp. Với sản phẩm chạy trên băng tải, cảm biến quang có nhiều cấu hình phát hiện vật thể linh hoạt.

Khi vật liệu khó nhận biết bằng ánh sáng hoặc cần đo khoảng cách, cảm biến siêu âm có thể được xem xét. Những vị trí yêu cầu nhận dạng từng sản phẩm hoặc pallet có thể sử dụng RFID, trong khi encoder thích hợp với việc xác định chuyển động quay và vị trí cơ cấu.

Ngoài công nghệ cảm biến, người chọn thiết bị còn cần kiểm tra khoảng cách phát hiện, điện áp nguồn, ngõ ra PNP hoặc NPN, NAMUR, kiểu connector, chiều dài cáp, cấp bảo vệ, nhiệt độ môi trường và không gian lắp đặt.

Với hệ thống đang vận hành, cách an toàn nhất là đọc đầy đủ model trên cảm biến cũ trước khi lựa chọn thiết bị thay thế. Chỉ một khác biệt nhỏ về hậu tố model cũng có thể liên quan đến ngõ ra, đầu nối, khoảng cách phát hiện hoặc chức năng của cảm biến.

Cảm biến Pepper+Fuchs đáp ứng nhiều vị trí trong một nhà máy

Cảm biến Pepper+Fuchs dùng trong nhà máy có thể xuất hiện xuyên suốt quá trình sản xuất, từ kho nguyên liệu, hệ thống cấp phôi, máy gia công, robot, dây chuyền lắp ráp đến đóng gói và kho thành phẩm.

Cảm biến tiệm cận đảm nhận phát hiện kim loại và vị trí cơ cấu; cảm biến quang kiểm tra sản phẩm trên băng tải; cảm biến siêu âm hỗ trợ đo khoảng cách và phát hiện vật liệu; RFID nhận dạng sản phẩm; encoder theo dõi chuyển động; LiDAR và hệ thống thị giác đảm nhiệm các nhiệm vụ định vị hoặc kiểm tra phức tạp hơn.

Nhờ khả năng kết hợp nhiều công nghệ cảm biến trong cùng hệ thống tự động hóa, Pepper+Fuchs có danh mục phù hợp cho cả máy độc lập lẫn dây chuyền sản xuất, hệ thống vận chuyển nội bộ và nhà máy có mức độ tự động hóa cao.