SIMATIC Sensors · SIMATIC Sensors Productivity You Sense SAVE 2007 ANDREA GRAGLIA A&D SC FS...

Automation and Drives

SIMATIC SensorsProductivity You Sense


Sensori a ultrasuoni per impiego su macchine

Andrea Graglia

SIMATIC Sensors



ANDREA GRAGLIA A&D SC FSSAVE 2007


Tecnologia ultrasuoni

Applicazioni tipiche

Caratteristiche sonar

Sonar sulle macchine

I/O link

Sensori ad ultrasuoni









I/O link

Sonar-BERO: Esempi in natura









I/O link

Sonar-BERO: Rilevamento distanze

Invio impulso echo

runtime

10 cm = 291 µs

1 m = 2,91 ms 10 m = 29,1 ms

Sensing range ( < 10 m)

Accuracy( max.1mm)

Sensing range ( < 10 m)

Accuracy( max.1mm)

La distanza viene rilevatamediante il tempo di ritorno

degli ultrasuoni.









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Sonar-BERO: cosa rilevano ?

Gli oggetti possono essere solidi, liquidi, granulari o

polveri. Possono essere inoltre trasparenti, colorati, di

qualunque forma, con superficie liscia o rugosa.

Tutte le superfici possono essere inoltre rilevabili, anche

in prossimità dei limiti del campo di rilevamento, per

spostamenti angolari fino a 3°dal cono degli ultrasuoni

(questo angolo può anche essere maggiore se la

superficie è rugosa)









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Sonar-BERO: ambiente esterno

La velocità dell’onda sonora dipende dalla temperatura

dell’aria, perciò per la distanza nominale si è presa come

riferimento la temperatura di 20°C.

Per ogni scostamento di 10°C da questa temperatura

bisogna considerare una variazione della distanza

dell’ordine del 1,75% (Esistono sensori dotati di sonda

per la compensazione della temperatura).

NB: pioggia o neve di normale intensità non alterano il

funzionamento dei sonar !!!









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Sonar-BERO: Applicazioni

„Controllo bobine“

controllo esaurimento

START









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Misura altezza cartoni


START









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Rilevamento distanza da

rampa


START









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Sonar-BERO: Nessuna influenza da colore e materiale

Nessuna influenza da colori

Rilevamento carta ...

Rilevamento materiali trasparenti: vetro/ acqua...

Rilevamento oggetti rotondi

Valore ultrasuoni10cm = 291us1 m = 2,91 ms10m = 29,1 ms

Elevata precisione +/- 1mm

Compensazione temperatura(cambio 0,17% / K)

Distanze di rilevamento da 6cm a 10m

Uscite a contatto / Uscite analogiche

START









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Sonar-BERO:riflessione angolare

Superfici liscie (vetro, specchi...)

Superfici ruvideSTART









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Sonar-BERO: cono ultrasuoni

Rilevamento conoultrasuoni

START









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Sonar-BERO: insensibile allo sporco

Insensibile a polvere e fumo Insensibile a sporcoLa vibrazione dellasuperficie attiva funzionada „autopulitore“









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Sonar-BERO: rilevamento oggetti

Rilevamento oggetti piccoli

Soppressione sfondoSTART









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The right technology and form factor fits to any application:

Photoelectric and ultrasonic, cylindrical and cubical

Sonar al posto di fotocellule per impiego sumacchine

Cilindrica

Cubica

FotocellulaSonar









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Sonar Bero-Shorty

• Facile installazione grazie alle dimensioni ridotte

• Possibilità di installazione angolare

• Zona cieca ridotta (50% rispetto ai precedenti SONAR)

• Distanza di lavoro fino a 70 cm

• Facile impostazione mediante funzione„Teach-In“

• Insensibile a sporco ed a emissioni sonore estranee

• Riconoscimento forme e colori

• Disponibile anche con uscita in frequenza









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Bero Shorty - Applicazioni









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Sonar PXS240

Sensori in miniatura PXS240

Led di stato

Installazione come PXO400, K21

Collegamento via M8, o con cavo 2m

Custodia in miniatura K21









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Descrizione del prodotto

� -25 °C … +70 °C� -40 °C … +70 °C

Temperatura- Lavoro- Immagazzinamento

� M8� Cavo 2 m

Collegamento

� Uscita PNP, NO o NC� Uscite PNP, NO o NC

� Uscita in frequenza

Uscite

� 0 … 800 mm� 0 … 250 mm� 0 … 400 mm

� 20 … 250 mm� 25 … 400 mm

Range

Barriera

unidirezionale

Barriera a riflessioneTastatore a riflessioneModello

� Panoramica dei modelli e dei dati tecnici









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Industries and Applications

Food & Beverage

� Bottling plants

� Packaging machines

� Fill level control









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Applicazioni

Logistica

� Linee transfer

� Rulliere









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Applicazioni

Packaging / Carta / Plastic Sheets / Tessile / Sheet Metal

� Bobine

� Controllo ansa









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Applicazioni

Macchine utensili

� Tool inspection

� Rilevamento pezzo









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Confronto di funzioni e costi: fotocellule Vs sonar

200 mA100 mACorrente assorbita

400 mm250 mmMassima distanza di lavoro, oggetto nero

-25 °C … +70 °C, con

condensa e ghiaccio

-25 °C … 55 °C, no condensa, ghiaccio

Temperatura di lavoro

400 mm500 mmMassima distanza dilavoro, oggetto bianco

101.60 … 109.80105 … 109LP / EUR

UltrasuonoFotocellulaTecnologia

Siemens, PXS240Fotocellula a tasteggiodiretto con soppressione disfondo









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Gli apparecchi da campo (sensori/attuatori) sono oggi accoppiatiai sistemi di controllo per mezzo di segnali di I/O standard.

Questo significa:

� L‘impostazione dei parametri deve essere fata direttamentesugli apparecchi……costi di installazione elevati

� I guasti possono solo essere rilevati in loco……costi elevati di manutenzione

� Numero elevato di parti di ricambio, in quanto ogni dispositivodi campo possiede una diversa interfaccia, a seconda del segnale utilizzato……elevati costi se vengono richiesti cavi schermati o multipolari

� Modifiche su paramentri non sono possibili durante il normale funzionamento dell‘impianto……costi di fermo impianto

Perché IO-link?









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Siemens ha proposto da alcuni anni sensori con IQ-Sense e altre possibilità di comunicazione, garantendo un interfacciamentointelligente a livello di automazione e integrato nel sistema di controllo PLC della macchina.

Questo permette, per esempio:

� La modifica dinamica dei parametri dei sensori direttamente da PLC

� Diagnostica uniforme fino al livello dei sensori� Sostituzione dei sensori in fase di funzionamento

Il mercato richiede una standardizzazione della

comunicazione tra i sensori e il PLC (come PROFIBUS o

PROFINET)

Perché IO-link?









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Come funziona IO-link?









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Come funziona IO-link?

� Tipo di collegamento standard, non schermato; lunghezzamassima del cavo 20m

� Processo ciclico deterministico (2ms) con trasmissione in parallelo dei dati

� Messaggi di diagnostica integrati

� Comunicazione per mezzo del protocollo punto a punto UART, 24V pulse modulation









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Working group per la standardizzazionesotto la responsabilità del PNO:

� Approccio� Interfaccia deterministica

punto a punto tra moduli di I/O e dispositivi di campo

� Siemens mette a disposizione leperformance dell’IQ-Sense

� Stato della standardizzazione� Specifiche dell‘interfaccia adottate dal PNO � Standardizzazione all’interno dell’IEC� Definizione dei profili comuni per l’intercambiabilità dei

dispositivi di campo.

La realizzazione









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� Aumentare la disponibilità dell‘impianto e ridurre i tempi di fermoimpianto

� Cambiamento dinamico dei parametri dei sensori direttamente dal PLC

� Diagnostica uniforme fino al livello dei sensori

� Sostituzione dei sensori durante il funzionamento dell‘impiantosenza doverli riparametrizzare

� Rapido commissioning proveniente dalla gestione centrale dei dati

� Cabalggio uniforme di diversi sensori/attuatori

� Diminuzione del numero di tools diprogrammazione

I Vantaggi









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� L‘intercambiabilità garantisce la salvaguardia degli investimenti

� I sensori IO-Link possono lavorare sia con moduli di comunicazione I/O link che con moduli standard

� Entrambi i sensori IO-Link e i sensori standard attuali possonoessere usati su moduli di comunicazione I/O-Link

I Vantaggi









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I Vantaggi

� I sensori IO-Link possono essere integrati nel sistema di controlloPLC della macchina

� Integrazione nelle piattaforme di programmazione PLC (SIMATIC STEP7)

� Rappresentazione trasparente di tutti i paramentri e dei dati didiagnostica

� Non sono più necessari software di programmazione addizzionali

� Risparmio durante la fase di progettazione e realizzazione

� Impiego di meccanismi integrati di diagnostica

I sensori entrano a far parte del cervello pensante

dell‘impianto









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IO-Link : il nuovo standard per la comunicazione disensori e attuatori

Comunicazione uniforme dal livello MES al livello dei

sensori

Industrial Ethernet/PROFINET

PROFIBUS

PLC di controllo

PeriferiaDistribuitaI/O

Sensori Attuatori

VisualizzazioneProgettazione

MES

Interruttori diprossimità

PeriferiaDistribuitaI/O









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Le referenze

� ARC Studio del Luglio 2006

� I/O-Link non sostituirà AS-Interface, ma verrà impiegato al postodella comunicazione standard tra sensore e modulo I/O

� Mentre per alcuni sensori non è necessario ricevere o fornire dati se non l’ON/OFF, per altri, come sensori capacitivi o induttivi analogici o come controlli analogici di valvole, è necessaria una comunicazione.

� Grazie all’utilizzo del sistema di cablaggio esistente tutti i dispositivi compatibili I/O-Link e standard potranno essere impiegati simultaneamente, rendendo il protocollo I/O-Linkcompatibile con i prodotti e le configurazioni già esistenti









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