Kodėl apsaugoti jungikliai yra būtini pramoninėms robotams: kaip įveikti elektromagnetinį trikdį (EMI) aukšto greičio automatizacijoje

Įvadas: paslėptasis automatizacijos priešas

Pramonės 4.0 pasaulyje, kur vyrauja didelis greitis, tikslumas yra pagrindinis „pinigų vienetas“. Ar tai būtų šešių ašių robotinė ranka, atliekanti mikrošviravimą Europos automobilių gamintojui, ar bendradarbiaujantis robotas (kobotas), tvarkantis jautrią elektroniką Šiaurės Amerikoje esančioje įmonėje, lūkesčiai visada tie patys: absoliuti pakartojamumas. Tačiau, kai gamyklos tampa „protingesnės“, jos taip pat tampa elektros triukšmo šaltiniu.

Inžinieriams ir techninės priežiūros komandoms „Shenzhen Chuanshang Electronics“ nustatėme kartotiną iššūkį šiuolaikinėje automatikoje: elektromagnetinės sąveikos (EMI) reiškinys. Šis „nematomas priešas“ gali pavertti aukštos našumo robotinę sistemą netikėtu ir nepatikimu rizikos veiksniu. Šiame straipsnyje aptariama, kodėl apsaugoti jungikliai yra ne tik viena iš galimų parinkčių, bet ir būtina sąlyga užtikrinti signalo vientisumą bei veikimo laiką aukšto greičio robotikoje.

1. Gamyklos grindų fizika: suprasti EMI šaltinį

Norint suprasti, kodėl apsauga yra svarbi, pirmiausia reikia pažvelgti į tipinės pramoninės gamyklos aplinką. Robotinė ląstelė supausta didelės galios varikliais, kintamosios dažnio valdymo įrenginiais ir sunkiajai apkrovai skirtais jungikliais. Šie įrenginiai sukuria galingus elektromagnetinius laukus kiekvieną kartą, kai paleidžiami, sustabdomi ar keičia sukimosi dažnį.

Kaip triukšmas virsta duomenų klaidomis

Kai neekranuotas ar silpnai ekranuotas laidynas eina šalia šių maitinimo šaltinių, jis veikia kaip antena. Jis sugauna elektromagnetinį triukšmą ir įveda jį į žemo įtampos signalų linijas, kurios perduoda duomenis iš jutiklių į Integruotais Grandines (IC) valdiklyje.

• Signalo iškraipymas: skaitmeninėje ryšio sistemoje šis triukšmas gali „pervartyti“ bitą iš nulio į vienetą.

• Rezultatas: robotas gauna neteisingą komandą, dėl ko kyla „drebėjimas“, padėties klaidos arba įvyksta automatinis sustabdymas dėl ryšio laiko baigimosi.

2. Aukštos našumo apsaugoto jungiklio sandara

„Chuanshang“ įmonėje, kai pateikiame Automatizacija ir valdymo sistemos sprendimus, mes pabrėžiame ryšių sujungimo fizines konstrukcijas. Tikrai ekranuotas jungiklis yra daug daugiau nei tik metalinė apvalkalas; tai – visapusiškas Faradėjaus narvelis jūsų duomenims.

360 laipsnių apsaugos vientisumas

Dažniausiai gedimo vieta apsaugotoje sistemoje yra „apsaugos–korpuso“ jungtis. Daugelis žemos kokybės jungiklių palieka mažus tarpus, kur kabelio apsauga susijungia su jungiklio korpusu. Šie tarpai leidžia aukšto dažnio triukšmui prasiskverbti į vidų.

Mūsų didelės našumo jungikliai naudoja 360 laipsnių radialinį suspaudimą arba specialius laidžiuosius tarpiklius. Tai užtikrina, kad nuo kontaktinio elemento galiuko iki kabelio galo būtų nepertraukiamas, vientisas metalinis barjeras, apsaugantis jautrius vidinius signalus.

Medžiagų mokslas: daugiau nei standartinis plastikas

Pramonės robotikoje jungiklio korpusas turi būti tvirtas. Mes siūlome specialius cinko lydinių ar nikelio dengto vario korpusus. Šios medžiagos užtikrina geriau „apsaugos veiksmingumą“ nei laidžiuoju sluoksniu dengti plastikai, kurie dėl nuolatinės judančio robotinio sąnario mechaninės apkrovos gali šluostyti arba laikui bėgant prarasti savo savybes.

3. Poveikis našumui: tikroji „fantominių gedimų“ kaina

Iš pirkimų perspektyvos, apsaugotas jungtukas kainuoja brangiau pradžioje. Tačiau „nepavykimo kaina“ robotizuotoje gamybos linijoje vertinama tūkstančiais dolerių už kiekvieną prastovos minutę.

Problema su laikinomis gedimo būsenomis

Inžinieriai vadinami EMI susijusius problemas „dvasiškais gedimais“, nes jų diagnozavimas yra labai sudėtingas. Robotas gali veikti puikiai tris dienas, o po to staiga sugesti, kai kitame gamyklos krašte įsijungia didelis variklis.

Naudojant apsaugotus jungiamuosius elementus nuo pat pradžių, gamintojai pašalina šių laikinų klaidų šakninę priežastį. Tai lemia:

• Didesnį našumą: mažiau netikėtų gamybos sustojimų.

• Sumažintą gedimų aptikimą: techninės priežiūros komandos praleidžia mažiau laiko ieškodamos neegzistuojančių signalo praradimų ir daugiau laiko skiria profilaktinei priežiūrai.

• Ilgesnį įrangos tarnavimo laiką: neleisdamos „triukšmo sukeltoms“ įtampoms pasiekti integrines grandines, jautrios vidinės elektroninės schemos tarnauja ilgiau.

4. Profesinė žinios: „ Pasyvūs komponentai “ vaidmuo EMI slopinime

Kol jungtis sudaro fizinę kliūtį, vidinė grandinė reikalauja antros gynybos linijos. Čia svarbų vaidmenį atlieka pasyvieji komponentai.

Filtras plokštės lygyje

Net ir naudojant geriausiai ekranuotus laidus, kai kuris triukšmas vis tiek gali likti linijoje. Mūsų palaikomose valdymo moduliuose rekomenduojame integruoti:

• Bendrojo režimo varžiklius: šie komponentai leidžia praeiti pageidaujamam signalui, tuo tarpu blokuodami „bendrojo režimo“ triukšmą, kurį sukuria EMI.

• Ferito granules: veikdamos kaip aukšto dažnio rezistoriai, jos išsisklaido triukšmo energiją maža šilumos kiekiu, kol ji pasiekia integrines grandines.

• Atskiriamuosius kondensatorius: jie veikia kaip vietiniai energijos kaupikliai, užtikrindami, kad maitinimo šaltinis integrinėms grandinėms liktų stabilus net tada, kai išorinė aplinka yra elektriškai nestabili.

5. Atvejo tyrimo įžvalga: tikslumo nukrypimo sprendimas daugiakrypčiame sistemoje

Neseniai konsultavome robotų integratorių, kurio vienetai veikdami maksimaliu greičiu patyrė dviejų milimetrų padėties nuokrypį. Problema nebuvo mechaninė – ji buvo elektrinė. Sukamųjų koduoklių grąžinamieji signalai buvo trikdomi didelės srovės laidų, kurie maitino roboto pagrindinį pakėlimo variklį.

Sprendimas:

Pakeitėme esamus neapšiltintus plastikinius jungtukus mūsų sunkiajai naudai skirta apšiltinta serija ir prie jutiklių sąsajos pridėjome aukšto dažnio apeities kondensatorius.

Rezultatas:

Padėties nuokrypis buvo visiškai pašalintas. „Signalų ir triukšmo santykis“ pagerėjo daugiau kaip keturiasdešimt procentų, leisdamas robotui veikti maksimaliu nustatytuoju greičiu be jokių ryšio klaidų.

6. Pramonės analizė: perėjimas prie aukšto greičio pramoninio Ethernet

Kai robotika juda link pramoninio Ethernet ir realaus laiko protokolų, tokių kaip EtherCAT, duomenų signalų dažnis didėja. Aukštesni dažniai yra dar jautresni elektromagnetiniam triukšmui.

„Chuanshang Electronics“ stebime pokytį, kai apsaugoti jungikliai daugiau nebėra skirti tik „sunkiajai pramonei“, o tampa standartu visai automatizacijai. Europos ir Šiaurės Amerikos saugos standartai taip pat tampa griežtesni dėl elektromagnetinės suderinamumo (EMC) atitikties reikalavimų. Apsaugotų komponentų naudojimas yra greičiausias gamintojui būdas išlaikyti šiuos privalomus reguliavimo testus.

Išvada: Investicija į signalo tikrumą

Varžybose dėl automatizacijos efektyvumo fizinis sluoksnis – kabeliai ir jungikliai – dažnai būna labiausiai nepastebimas sistemos elementas. Tačiau, kaip matėme, būtent jis yra pagrindas, ant kurio sukurtas visas robotų tikslumas.

Shenzhen Chuanshang Electronics skirta tiekti viso pasaulio robotikos pramonei stiprių, apsaugotų ir aukštos našumo komponentų, reikalingų ateities gamyklos veikimui 24/7 režimu. Pasirinkdami tinkamus jungiamuosius elementus, integrines grandines ir pasyviuosius komponentus, jūs ne tik pirktumėte dalis – jūs įsigytumėte tikrumą, kad jūsų robotai veiks tiksliai taip, kaip jiems suprogramuota, kiekvieną kartą.

Inžinerinis santrauka: Ekranavimo parinkimo kriterijai