وقتی صحبت از کنترل دقیق ماشینآلات و فرآیندهای صنعتی میشود، سنسورها اولین اجزایی هستند که وارد عمل میشوند و نقش حیاتی در دقت، سرعت و ایمنی سیستم دارند. در دنیای اتوماسیون صنعتی، سنسورهای پی ال سی بهعنوان چشم و گوش سیستم عمل میکنند؛ یعنی هر تغییر فیزیکی در محیط مثل فشار، دما، حرکت یا موقعیت را شناسایی کرده و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکنند تا کنترلر بتواند تصمیمی هوشمندانه و دقیق بگیرد.
در این مقاله از مجموعه فنی و مهندسی دکتر برد، قصد داریم بهصورت جامع انواع سنسورهای پی ال سی را معرفی کنیم، نحوه عملکرد آنها را بررسی کرده و کاربرد هر نوع را در صنایع مختلف توضیح دهیم.
اگر شما هم به دنبال درک بهتر از عملکرد سنسورPLC و یادگیری اصولی انتخاب و استفاده از آنها هستید، این مطلب راهنمای کاملی برایتان خواهد بود.
تعریف سنسور پی ال سی
سنسورهای پی ال سی قطعات حسگری هستند که در محیطهای صنعتی نصب میشوند و وظیفه دارند تغییرات فیزیکی یا پارامترهای مختلف مانند دما، فشار، سطح مایعات، موقعیت یا حرکت را شناسایی کنند. این سنسورها دادههای محیطی را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل میکنند تا PLC بتواند آنها را پردازش کرده و تصمیم مناسب برای کنترل خروجیها اتخاذ کند. به عبارت دیگر، سنسورهای پیالسی رابط بین دنیای واقعی و سیستم کنترل خودکار هستند و پایهای برای اجرای دقیق فرآیندهای صنعتی فراهم میکنند.
این سنسورها کاربردهای متنوعی دارند و بسته به نوع پارامتر فیزیکی که اندازهگیری میکنند، طراحی و عملکرد متفاوتی ارائه میدهند. ویژگی مشترک همه آنها، تبدیل مقادیر فیزیکی به سیگنالهای قابل خوانش برای سیستمهای سختافزاری و نرمافزاری است. خروجی سنسورها معمولاً آنالوگ یا دیجیتال است و بر اساس نوع، میتوان آنها را طبقهبندی کرد.
بررسی انواع سنسور PLC
سنسورهای پی ال سی اجزای حسگری هستند که پارامترهای فیزیکی مانند فشار، دما، رطوبت، سطح مایعات یا حرکت را تشخیص میدهند و آنها را به سیگنالهای آنالوگ یا دیجیتال قابل پردازش توسط PLC تبدیل میکنند. این سنسورها در سیستمهای اتوماسیون صنعتی، خطوط تولید، رباتها و تجهیزات کنترلی نقش حیاتی دارند و به کنترل دقیق عملکرد دستگاهها کمک میکنند.
سنسورهای پی ال سی بر اساس خروجی
سنسورهای پی ال سی بر اساس نوع خروجی به دو دسته اصلی آنالوگ و دیجیتال تقسیم میشوند که هرکدام کاربرد خاص خود را در سیستمهای کنترل صنعتی دارند:
خروجی آنالوگ:
این نوع سنسورها مقادیر پیوسته فیزیکی مانند فشار، دما، جریان، جابجایی و سرعت را اندازهگیری میکنند و آن را به سیگنال ولتاژ یا جریان تبدیل مینمایند. خروجی آنالوگ به PLC یا سایر تجهیزات کنترل ارسال میشود تا پردازش شود و بر اساس آن تصمیمات دقیق و پیوستهای در فرآیند صنعتی اتخاذ شود. این سنسورها در کاربردهایی که نیاز به اندازهگیری دقیق و تغییرات تدریجی پارامترها وجود دارد، مانند کنترل دما در کورهها یا فشار در خطوط انتقال مایعات، بسیار مفید هستند.
خروجی دیجیتال:
سنسورهای دیجیتال تنها دو حالت روشن یا خاموش (0 و 1) دارند و برای شناسایی وقوع یک رویداد خاص به کار میروند. این سنسورها اغلب برای تشخیص حضور یا عدم حضور جسم، فعال یا غیرفعال شدن یک بخش، خطا یا وضعیت ایمنی استفاده میشوند. به عنوان مثال، یک سنسور دیجیتال میتواند روشن بودن یک موتور، رسیدن یک قطعه به موقعیت مشخص یا فعال شدن یک سوئیچ را به PLC اعلام کند.
به این ترتیب، انتخاب نوع سنسور (آنالوگ یا دیجیتال) بسته به نیاز فرآیند و نوع تصمیمگیری در سیستم کنترل صنعتی انجام میشود.
سنسورهای مجاورتی در PLC
سنسورهای مجاورتی از دیگر المانهای مهم در سیستمهای کنترل اتوماتیک هستند که بدون تماس مستقیم، وجود یا نزدیکی اجسام را تشخیص میدهند. این سنسورها با ایجاد میدان الکترومغناطیسی، الکترواستاتیکی یا پرتو مادون قرمز فعالیت میکنند و با دریافت تغییرات در این میدان یا بازتاب پرتو، سیگنال قابل پردازش برای PLC تولید میکنند. بسته به کاربرد، سنسورهای مجاورتی میتوانند شامل:
- القایی : برای شناسایی اجسام فلزی. این سنسورها با تولید میدان الکترومغناطیسی و تشخیص جریانهای گردابی در اجسام فلزی کار میکنند.
- خازنی : قادر به شناسایی اجسام فلزی و غیر فلزی هستند. با نزدیک شدن جسم به سنسور، ظرفیت الکتریکی تغییر کرده و خروجی تحریک میشود.
- مغناطیسی : برای تشخیص میدانهای مغناطیسی یا قطبهای آهنربایی طراحی شدهاند.
- اولتراسونیک : با انتشار و دریافت امواج صوتی فرکانس بالا فاصله و حضور اجسام را تشخیص میدهند و معمولاً در محدوده 200 کیلوهرتز کار میکنند.
سنسورهای نوری یا فوتوالکتریک
این سنسور PLC با استفاده از پرتو نور، وجود یا حرکت اجسام را تشخیص میدهند. پرتو میتواند توسط جسم قطع شود یا از آن بازتاب کند. انواع کاربردی شامل:
- پراکنده: تشخیص اجسام با نور بازتاب شده از سطح آنها.
- انعکاسی: نیازمند بازتابنده برای ارسال و دریافت پرتو نور.
- تابشی مستقیم: گیرنده و فرستنده نور در دو طرف جسم قرار دارند و عبور جسم، پرتو را قطع میکند.
- زمان پرواز : اندازهگیری فاصله و تشخیص دقیق اجسام در محیطهای صنعتی.
انواع سنسورها از نظر منبع توان
سنسورها از نظر نحوه تأمین و تولید سیگنال به دو دسته اصلی فعال (Active) و غیرفعال (Passive) تقسیم میشوند:
- سنسورهای فعال: این سنسورها خود سیگنال تحریک تولید میکنند و آن را به محیط میفرستند. سپس تغییرات یا بازتابهای سیگنال را دریافت کرده و به دادههای قابل پردازش برای PLC تبدیل میکنند. به دلیل توانایی ایجاد سیگنال مستقل، این سنسورها برای کاربردهای حساس و دقیق بسیار مناسب هستند.
- سنسورهای غیرفعال: این سنسورها فاقد سیگنال تحریک داخلی هستند و تنها سیگنالهای ورودی از منابع خارجی را دریافت و اندازهگیری میکنند. این نوع سنسورها سادهتر و اقتصادیترند، اما دامنه کاربرد و دقت آنها نسبت به سنسورهای فعال محدودتر است.
با این دستهبندی، مهندسان و تکنسینها میتوانند سنسور مناسب را با توجه به نیاز و شرایط محیطی انتخاب کرده و عملکرد سیستم کنترل را بهینه کنند.
انواع سنسورها از نظر نوع ساختمان
- سنسورهای محافظدار: این سنسورها قادرند مواد جامد اطراف خود را تشخیص دهند، از جمله پودر، چوب، گلولههای پلاستیکی و کاغذ. بدنه این سنسورها معمولاً با فلز پوشیده شده تا در برابر آسیبهای محیطی و تماسهای ناخواسته مقاوم باشند.
- سنسورهای بدون محافظ: این سنسورها توانایی تشخیص مواد رسانا مانند فلزات و مایعات را دارند، اما در شناسایی مواد نارسانا محدودتر هستند. از آنجا که بدنه آنها بدون پوشش حفاظتی است، حساستر بوده و به راحتی تحت تأثیر فلزات و دیگر اجسام محیطی قرار میگیرند.
نحوه اتصال سنسور به پی ال سی
در سیستمهای PLC، سنسورها به ورودیهای دیجیتال یا آنالوگ متصل میشوند تا وضعیت یا مقادیر فیزیکی محیط را به سیگنالهای قابل پردازش توسط PLC تبدیل کنند. ورودیهای دیجیتال فقط دو وضعیت روشن و خاموش را تشخیص میدهند؛ به عنوان مثال در ورودی ۲۴ ولتی، ولتاژ صفر نشاندهنده خاموش و ۲۴ ولت نشاندهنده روشن است.
برای اتصال، سنسورها معمولاً دارای سیمهای تغذیه مثبت و منفی هستند و یک سیم خروجی برای ارسال سیگنال به PLC دارند. وقتی سنسور هدف یا تغییر محیطی را شناسایی کند، سیگنال مناسبی به ورودی PLC ارسال شده و کنترلر آن را ثبت و پردازش میکند. این اتصال باعث میشود سنسور به عنوان رابط بین محیط فیزیکی و سیستم کنترل خودکار عمل نماید.
دیدگاه نهایی: اهمیت سنسورهای پی ال سی در اتوماسیون
سنسورهای پیالسی رابطی بین دنیای واقعی و سیستمهای کنترل خودکار هستند و بدون آنها، دقت و امنیت فرآیندهای صنعتی ممکن نیست. شناخت انواع سنسورها و نحوه اتصال آنها به PLC، به شما امکان میدهد سیستمهای صنعتی را هوشمندانهتر طراحی و مدیریت کنید.
با شرکت در دورههای عملی و تخصصی آموزش پی ال سی در مجموعه فنی و مهندسی دکتر برد، میتوانید نحوه انتخاب، اتصال و بهکارگیری انواع سنسورها را بهصورت عملی یاد بگیرید و مهارت خود را در کنترل اتوماسیون صنعتی به سطح حرفهای ارتقا دهید.
سوالات متداول
- مزیت استفاده از سنسور فعال نسبت به غیرفعال چیست؟ سنسور فعال دقت بالاتر و عملکرد بهتر در محیط پر نویز دارد، سنسور غیرفعال سادهتر و ارزانتر است.
- چگونه از تداخل سیگنال سنسورهای مجاورتی و نوری جلوگیری کنیم؟ با رعایت فاصله، زاویه نصب و نوع سیگنال سنسورها میتوان از تداخل جلوگیری کرد.
