چشمهای تیزبین صنعت: سنسورها، ناظران دقیق فرایندهای اتوماسیون
رپورتاژ
بررسی دقیق وضعیت فرآیندهای صنعتی جهت تأمین امنیت سیستمهای مختلف اهمیت ویژهای دارد. تأمین امنیت، مهمترین مزیتی است که پیشرفت تکنولوژی در حوزه صنعت داشته است. در بیشتر فرایندهای اتوماسیون صنعتی از قطعاتی بهعنوان سنسور استفاده میشود که با شناسایی و اندازهگیری دقیق تغییرات جزئی در موقعیتهای مختلف، کوچکترین اختلال در سیستم را هشدار میدهند. سنسور صنعتی بهعنوان یک حسگر هوشمند، دادههای ارزشمندی را در پروسههای صنعتی جمعآوری میکند. سنسورها انواع مختلفی دارند و هریک از آنها متناسب با نوع کاربری و عملکرد از پیش تعریفشده در فرایندهای صنعتی مختلف مورداستفاده قرار میگیرند. عملکرد انواع سنسورهای صنعتی آنچنان دقیق است که از آنها بهعنوان ناظران هوشمند فرایندهای اتوماسیون یاد میشود. با ما همراه باشید تا به معرفی این تجهیزات تکنولوژی بپردازیم.
سنسور صنعتی چیست؟
در معرفی این حسگرها میتوان گفت قطعاتی هستند که با استفاده از آنها، کمیتهای فیزیکی را در سیستمهای صنعتی مختلف اندازهگیری میکنند. سنسورهای صنعتی از استانداردهای خاصی پیروی میکنند و استفاده از آنها در کنار کنترلکنندههای صنعتی مخصوص برای سنجش شرایط موجود و ثبت نمایش آن اهمیت بسیاری دارد. این سنسورها کمیتهای فیزیکی مختلف مانند: دما، فشار، حرکت و نور را اندازهگیری میکنند. سنسورها مهمترین المانهای صنعتی هستند و اندازهگیری شرایط بدون استفاده از این تجهیزات امکانپذیر نیست. بهعلاوه اینکه، در صورت عدم استفاده از حسگرهای صنعتی، کنترلگرها نمیتوانند دستورات لازم را صادر کرده و فرایندهای اتوماسیون را پیش ببرند. انواع سنسور صنعتی به شکلی طراحی میشوند که به یک کمیت خاص حساس باشند. درصورتیکه در هر کمیت و اندازهگیری میزان آن، تغییری ایجاد شود، خروجی الکتریکی حسگر هم تغییر میکند. خروجی سنسورها بهصورت الکتریکی و به شکل سیگنالهای اختصاصی است. این سیگنالها توسط دستگاه دیگری به نام کنترلگر پردازش میشود و درنهایت صدور فرمانهای کنترلی، عملکرد دستگاههای اتوماسیون صنعتی را مدیریت میکند.
اهمیت استفاده از سنسور در صنعت
انواع سنسور صنعتی در سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال و دستگاههای مختلف استفاده میشوند. کاربرد این سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف، باعث شده که سنسورها بهعنوان جزء جداییناپذیر در دستگاههای کنترل اتوماتیک شناخته شوند. اهمیت استفاده از سنسور در صنعت زمانی مشخص میشود که فرایندهای اتوماسیون پروسههای صنعتی پیچیده، بدون هیچ اختلالی پیش بروند. گذشته از اینکه حسگرها تقاضای صنعت در حوزههای مختلف را مرتفع میسازند، امنیت سیستمهای صنعتی و اپراتور آنها را نیز تأمین میکنند. این حسگرها یک ویژگی منحصربهفرد دارند و آن هم عملکرد آنها در شرایط سخت و چالشبرانگیز مانند: محیطهای غیرقابل دسترس، دماهای بالا، رطوبت زیاد و ارتعاشات است. درنهایت سنسورهای صنعتی عملکرد و راندمان صنایع مختلف را افزایش میدهند.
انواع سنسور صنعتی
سنسورها یا حسگرها بر اساس وظیفهای که برای آنها تعریف شده است، اطلاعات خاصی را به سیستم کنترلکننده میفرستند. بر همین اساس، این المانها انواع مختلفی دارند و در دستهبندیهای مشخصی جای میگیرند. این تجهیزات از نظر خروجی در انواع سیگنال دیجیتال، سیگنال آنالوگ، سیگنال گسسته قطار پالس و سنسور خروجی تحت شبکههای صنعتی دستهبندی میشوند. در دستهبندی دیگر، میتوان این حسگرها را بر اساس پارامتر مورد اندازهگیری، در چند نوع مختلف سنسور فشار، سنسور دما، سنسور سرعت، سنسور جابجایی، سنسور مجاورت، سنسور برخورد، سنسور فلو و غیره معرفی کرد. این تجهیزات بر اساس نوع عملکرد در دو دسته سنسورهای تماسی و سنسورهای بدون تماس قرار میگیرند. همچنین میتوان انواع سنسور صنعتی را بر اساس نحوه تشخیص، در دستهبندیهای مختلف مانند سنسور التراسونیک، لیزری، مادون قرمز و غیره قرار داد. هر یک از این حسگرها در کاربریهای خاصی مورداستفاده قرار میگیرند. در ادامه چند نمونه از این المانها را معرفی میکنیم.
پردازش تصویر (ویژن)
سنسورهای پردازش تصویر بهعنوان یک فناوری پیشرفته، اطلاعات بیشتری را از تصاویر پردازش و استخراج میکنند. این نوع سنسورها از چند قطعه شامل: دوربین، لنز، پردازشگر تصویر و نور در یک محفظه کوچک تشکیل میشوند. سنسور ویژن برای خواندن بارکد، ردیابی حرکت، قرار دادن اشیا روی نوار نقاله و کاربردهایی از این قبیل استفاده میشود. سیستم پردازش تصویر (ویژن) یک سیستم پیشرفته است که به تکنولوژیهای سختافزاری و نرمافزاری مختلفی تجهیز یافته است. از ویژگیهای این سیستم میتوان به گرافیک قابل تنظیم، پردازش تصویر سریع، راهکارهایی مبتنیبر شبکه، الگوریتمهای پیشرفته تشخیص عیوب و غیره اشاره کرد.
سنسور القایی
سنسور القایی نوع دیگری از سنسور صنعتی است و در دسته حسگرهای بدون تماس جای میگیرد. حسگر القایی که بهعنوان حسگر الکترومغناطیسی شناخته میشود، فقط برای شناسایی اجسام و اشیای فلزی بهصورت غیرتماسی استفاده میشود. درواقع عملکرد سنسورهای القایی غیرتماسی بر اساس تعامل بین یک جسم فلزی بهعنوان رسانای الکتریکی با میدان متناوب مغناطیسی گسیلشده از سنسور امکانپذیر میگردد. این قطعه صنعتی خود در انواع مختلف برای کاربریهای متنوع تولید میشود. از کاربردهای سنسور القایی میتوان به استفاده از آن در صنعت حملونقل، رباتیک، خطوط مونتاژ، کاربردهایی مانند: ماشینهای دریل اتوماتیک، ماشینهای پرس لاستیک کفش، طراحی درب خودرو و غیره اشاره کرد. سنسورهای القایی از حساسیت کمی نسبت به شرایط محیطی و دقت بالایی برخوردار هستند و در دما و رطوبت بالا یا هر شرایط محیطی سختی استفاده میشوند. این المانها در برابر روغن نفت آب و غیره مقاوم هستند.
لیمیت سوئیچ
انواع سنسور صنعتی در محیطهای سخت مورداستفاده قرار میگیرند و عملکرد ایدهآلی ارائه میدهند. لیمیت سوئیچ نمونهای از این تجهیزات کاربردی است که با دریافت نیروی فیزیکی از یک جسم خارجی، باعث قطع و وصل مدار میشود. این تجهیزات در بیشتر محیطهای صنعتی کاربرد دارند و در شرایط سخت محیطی، دقت بالایی ارائه میدهند. این سوئیچها تعداد بارهای متعدد را کنترل میکنند و مصرف انرژی الکتریکی آنها کم است. باتوجه به اینکه این نوع از سنسورها عملکرد مکانیکی دارند، زودتر فرسوده میشوند. این تجهیزات برای عملکرد خود باید با هدف تماس مستقیم داشته باشند.
جمعبندی
در این مطلب راجعبه اهمیت استفاده از سنسور صنعتی در فرایندهای اتوماسیون صحبت کردیم. این حسگرها کمیتهای فیزیکی مختلفی را در فرایندهای صنعتی اندازهگیری میکنند و با سنجش و پردازش شرایط موجود، نتیجه را ثبت کرده و برای تجهیزات کنترلی نمایش میدهند. این المانهای هوشمند، در صنایع مختلف کاربردهای گستردهای دارند و به بخش جداییناپذیر اتوماسیونهای صنعتی تبدیل شدهاند. باتوجه به اینکه این قطعات انواع مختلفی دارند و استفاده از هریک از آنها برای کاربری خاصی تعریف شده است، باید هنگام تهیه سنسور به نوع کاربری خود توجه داشته باشید. درنهایت بهتر است که حسگرهای صنعتی موردنیاز خود را از یک مرجع تخصصی تهیه کنید.