سوئیچ محدود چگونه کار می کند

در میان پیشرفت های سریع در اتوماسیون صنعتی ،سوئیچ های محدود، به عنوان اجزای تشخیص و کنترل هسته ، در تجهیزات مختلف مکانیکی ، خطوط تولید و سیستم های خودکار کاربرد گسترده ای پیدا کرده اند. آنها دستگاه های سنسور هستند که برای محدود کردن یا از بین بردن بزرگی و جهت جابجایی قطعه های کاری استفاده می شوند. آنها به طور دقیق پارامترهای مختلف شیء مانند موقعیت و مسافرت را شناسایی می کنند و به سرعت سیگنال های مربوطه را تولید می کنند و کنترل دقیق و محافظت از تجهیزات را امکان پذیر می کنند. این نقش مهمی در اطمینان از ثبات ، ایمنی و کارآیی فرآیندهای تولید دارد. سوئیچ های حد معمول در بازار امروزه شامل انواع کویل های مکانیکی ، الکترومغناطیسی و استقرایی است. این مقاله به مکانیسم های عامل سوئیچ های محدود می پردازد ، و به طور خاص بر نحوه ایجاد سیگنال های الکتریکی از طریق عملکرد مکانیکی ، عملکرد آنها در محیط های مختلف عملیاتی و قابلیت همکاری آنها با سیستم های کنترل مانند PLC متمرکز می شود.

یک سوئیچ محدود ، همچنین به عنوان سوئیچ سفر شناخته می شود ، یک دستگاه کنترل کننده با جریان کم و با جریان است که برای تنظیم سفر تجهیزات مکانیکی و محافظت از حد مجاز طراحی شده است. از طریق یک تماس عادی به یک منبع تغذیه متصل می شود. مدار کنترل سوئیچ را به حالت روشن یا خاموش کنترل می کند و می توان زمان های روشن و خاموش را برای دستیابی به تنظیمات مورد نظر تنظیم کرد. هنگامی که قسمت متحرک یک دستگاه به یک موقعیت از پیش تعیین شده می رسد ، به طور خودکار حالت کار را تنظیم می کند و کنترل یا محافظت از دستگاه را فراهم می کند.

انواع متداول سوئیچ های محدود شامل مکانیکی و الکترونیکی است. سوئیچ های محدودیت مکانیکی از طریق تأثیر مکانیکی کار می کنند و مزایایی مانند ساختار ساده ، قابلیت اطمینان بالا و کم هزینه را ارائه می دهند. آنها به طور گسترده در برنامه هایی استفاده می شوند که دقت در اولویت نیست. سوئیچ های محدودیت الکترونیکی از سنسورهای الکترونیکی (مانند سنسورهای فوتوالکتریک و سنسورهای مغناطیسی) برای تشخیص موقعیت شی استفاده می کنند. آنها بدون سایش هستند ، سرعت پاسخ سریع دارند و دقت بالایی را ارائه می دهند. بنابراین آنها برای سیستم های اتوماسیون که نیاز به دقت و قابلیت اطمینان بالایی دارند مناسب هستند.

ساختار مکانیکی
1. سر عملیاتی (خدمت به عنوان مؤلفه تحریک): این سر عملیاتی منطقه سوئیچ محدود است که مستقیماً با شیء خارجی تماس می گیرد. طراحی و مواد آن بسته به سناریوی برنامه متفاوت است. انواع سر عملیاتی متداول شامل پلینگرها ، غلطک ها و اهرم ها است که می تواند اشیاء تحریک کننده اشکال مختلف و الگوهای حرکتی را در خود جای دهد.
2. مکانیسم انتقال (به عنوان مثال ، اهرم ، چرخ دنده ها و غیره): عملکرد اصلی این مکانیسم انتقال و هماهنگی حرکت سر عمل است و اطمینان حاصل می شود که سیستم تماس مطابق با الگوی مورد نظر عمل می کند. به عنوان مثال ، یک ساختار اهرم می تواند حتی جابجایی های کوچک را نیز تقویت کند ، و در نتیجه باعث فعال شدن پایدار سیستم تماس می شود.
3. سیستم تماس (از جمله مخاطبین معمولی باز و به طور معمول بسته): این سیستم تماس یک مؤلفه اصلی است که سیگنال های الکتریکی را در سوئیچ محدود تبدیل می کند. هر دو مخاطب به طور معمول باز و به طور معمول بسته دارای دو منطقه عملیاتی هستند: یک منطقه کنترل ، که تشخیص می دهد که آیا سوئیچ محدودیت فعال شده است و یک منطقه عملیاتی ، که تعیین می کند سوئیچ حد عمل کرده است یا خیر. به طور معمول ، مخاطبین باز معمولاً باز هستند ، اما با فعال شدن سوئیچ محدود به طور خودکار بسته می شوند. برعکس ، مخاطبین به طور معمول بسته در شرایط عادی بسته می شوند اما در هنگام تحریک به طور خودکار باز می شوند.
روند کار مکانیکی
هنگامی که یک شیء خارجی با سر عملیاتی تماس می گیرد ، سر عملیاتی حرکت می کند. برای تشخیص و کنترل این جابجایی ، یک دستگاه برای تعیین فاصله بین آنها لازم است. این جابجایی با مکانیسم انتقال ، انتقال ، تقویت یا جهت گیری می شود و در نهایت باعث می شود سیستم تماس با آن کار کند. در این حالت ، فاصله بین نقاط تماس مانع از مشاهده تغییر می شود ، بنابراین برای اندازه گیری تغییر باید از سنسور استفاده شود. عملکرد سیستم تماس حالت سوئیچ مخاطبین را تغییر می دهد و باعث ایجاد سیگنال الکتریکی می شود. اگر مخاطبین در حالت عملیاتی باشند ، سیگنال قابل تشخیص است. به عنوان مثال ، در یک سیستم انتقال مکانیکی اساسی ، هنگامی که قسمت عملیاتی با سر عامل یک سوئیچ محدود تماس می گیرد ، سر عمل یک اهرم را فشار می دهد ، که مخاطبین را به سمت خود سوق می دهد و باعث می شود مخاطبین به طور عادی باز بسته شوند و مخاطبین عادی بسته شده باز شوند و از این طریق به سیستم کنترل سیگنال می دهند که دستگاه به موقعیت حد خود رسیده است.

نمونه

سوئیچ حد معمول استفاده شده را به عنوان نمونه در نظر بگیرید. سر عملیاتی آن معمولاً یک نوع غلتکی است. این ساختار اغلب برای تنظیم بخش هایی با اندازه های مختلف یا برنامه هایی که نیاز به دقت بالایی دارند ، در طول تولید نیاز به تعدیل دارد. بنابراین ، یک دستگاه انتقال با حرکت اتوماتیک و طیف خاصی از سفر و سرعت ضروری است. هنگامی که یک مؤلفه مکانیکی (مانند یک مبهم مواد روی کمربند نقاله) با غلتک تماس می گیرد ، غلتک یک اهرم را در داخل آن سوار می کند تا بچرخد. اهرم از طریق یک فولکروم متحرک و یک قرقره ثابت به قاب به یک رله در مدار متصل می شود. چرخش اهرم یک سیستم تماس را فعال می کند و مخاطب عادی را باز می کند و مخاطب عادی بسته را باز می کند. هنگامی که یک جسم غلتک را ترک می کند ، مخاطبین بین حالت های باز و بسته تغییر می کنند و موقعیت شی را از طریق سیگنال های الکتریکی مربوطه تشخیص می دهند. این وضعیت مدار متصل به مخاطبین را تغییر می دهد و به سیستم کنترل این امکان را می دهد تا مشخص کند که آیا این ماده به مکان مورد نظر رسیده است و بر اساس این سیگنال ، شروع ، توقف و سایر عملیات های مرتبط را کنترل می کند.

(i) تأثیر دمای بالا در سوئیچ های محدود
1. تغییر در خواص مواد: در شرایط دمای بالا ، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مواد موجود در سوئیچ حد تحت تأثیر قرار می گیرد. اجزای لاستیکی تا حدی پیر می شوند و مستعد تغییر شکل هستند. به عنوان مثال ، اجزای پلاستیکی ممکن است نرم شوند و شکل آنها را تغییر دهند ، که ممکن است بر دقت عملکرد مکانیکی تأثیر منفی بگذارد. اجزای فلزی ممکن است گسترش یابد و تناسب بین مؤلفه ها را تغییر داده و به طور بالقوه باعث ایجاد مکانیسم انتقال یا مشکلات تماس می شود.
2. تغییر در عملکرد الکتریکی: در شرایط دمای بالا ، مقاومت در برابر تماس ممکن است افزایش یابد و منجر به افزایش از بین رفتن انرژی در هنگام انتقال سیگنال الکتریکی شود. علاوه بر این ، خواص ماده عایق ممکن است تخریب شود ، به طور بالقوه باعث خرابی الکتریکی مانند نشت یا مدارهای کوتاه می شود و بر انتقال سیگنال و ثبات تأثیر می گذارد.
3. تغییر در اصل عملیاتی: در شرایط دمای بالا ، روش عملیاتی یک سوئیچ محدود اساساً بدون تغییر باقی می ماند ، اما شاخص های عملکرد آن ممکن است به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار گیرند. به عنوان مثال ، زمان فعال سازی تماس و زمان تنظیم مجدد ممکن است طولانی شود ، که ممکن است باعث تأخیر در انتقال سیگنال شود.

(ب) تأثیر محیط های مرطوب در سوئیچ های محدود
1. خوردگی: در هوای مرطوب ، رطوبت می تواند باعث زنگ زدگی و خوردگی در قسمت های فلزی شود. این نه تنها مانع حرکت صاف ساختار مکانیکی می شود و انعطاف پذیری سر عمل را کاهش می دهد ، بلکه می تواند قابلیت اطمینان تماس را نیز کاهش دهد و منجر به تماس ضعیف یا افزایش مقاومت در تماس شود.
2. عایق الکتریکی ضعیف: رطوبت می تواند به فضای داخلی سوئیچ محدود شود و عایق الکتریکی آن را تخریب کند. هنگامی که عملکرد عایق به یک سطح معینی تخریب می شود ، می تواند یک مدار کوتاه را ایجاد کند و باعث سوئیچ محدودیت به نقص شود.
3. تغییرات در اصل عملیاتی: در حالی که عملکرد سوئیچ محدود در یک محیط مرطوب اساساً تغییر نمی کند ، ممکن است عملکرد کلی آن به میزان قابل توجهی تأثیر بگذارد. به عنوان مثال ، مقاومت ناپایدار تماس می تواند باعث بی ثباتی سیگنال الکتریکی شود و بر صحت قضاوت سیستم کنترل تأثیر بگذارد.
(iii) اقدامات برای محیط های مختلف
برای برنامه هایی که به شرایط خاصی مانند درجه حرارت بالا و رطوبت نیاز دارند ، سوئیچ های محدود در طراحی ، انتخاب مواد و اقدامات محافظتی مورد توجه عمیق قرار گرفته اند. در این مقاله یک سوئیچ محدودیت چند منظوره جدید که ضد آب ، ضد گرد و غبار و ضد آب است ، معرفی می کند. این خصوصیات عالی ضد باران را ارائه می دهد و می تواند در برنامه های دیگر مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال ، مسکن و اجزای داخلی از موادی ساخته شده اند که قادر به تحمل درجه حرارت بالا هستند و مقاومت حرارتی سوئیچ را تقویت می کنند. یک طرح مهر و موم شده به طور موثری مانع از ورود رطوبت و گرد و غبار می شود و از ایمنی اجزای الکتریکی و ساختارهای مکانیکی اطمینان می یابد. برای تقویت مقاومت در برابر خوردگی اجزای فلزی ، از درمان های سطحی مانند روی و آبکاری نیکل استفاده می شود.

(i) مقدمه ای برای PLC ها و سایر سیستم های کنترل
PLC (همچنین به عنوان یک کنترلر منطق قابل برنامه ریزی شناخته می شود) یک سیستم الکترونیکی دیجیتالی است که برای استفاده در محیط های صنعتی طراحی شده است. با توجه به قابلیت برنامه نویسی قوی ، از آن در زمینه های مختلف تولید صنعتی استفاده می شود. این دستگاه از یک دستگاه ذخیره سازی قابل برنامه ریزی استفاده می کند که دستورات را برای انجام عملیات منطقی ، پی در پی ، زمان بندی ، شمارش و حسابی ذخیره می کند. این دستگاه تجهیزات مختلف مکانیکی یا فرآیندهای تولید را از طریق ورودی و خروجی دیجیتال یا آنالوگ کنترل می کند. قابلیت اطمینان آن ، قابلیت های ضد دخانیات قوی و برنامه نویسی ساده و انعطاف پذیر باعث می شود که آن را به طور گسترده ای در تولید صنعتی مورد استفاده قرار دهد. علاوه بر PLC ، سیستم های کنترل میکرو رایانه ای تک تراشه نیز یک سیستم کنترل مشترک هستند. ادغام بالا ، اندازه کوچک و کم هزینه آنها باعث می شود که آنها در تجهیزات اتوماسیون کوچک و ابزار دقیق هوشمند مورد استفاده قرار گیرند.
(ب) روشهای اتصال برای سوئیچ های محدود و PLC
1. در مورد اتصال رابط ورودی: سیگنال الکتریکی از سوئیچ حد از طریق یک ماژول ورودی به رابط ورودی PLC متصل می شود. عملکرد اصلی ماژول ورودی تبدیل سیگنال تولید شده توسط سوئیچ محدود به یک سیگنال عددی است که PLC می تواند تطبیق نوع سیگنال {{2} را تشخیص دهد: سوئیچ های محدود به طور معمول سیگنال های دیجیتالی را خروجی می کنند (به عنوان مثال ، وضعیت باز/بسته مخاطبین آنها) و رابط ورودی PLC همچنین به سیگنال های ورودی PLC نیز نیاز دارد. بنابراین ، در طی فرآیند اتصال ، اطمینان از انواع سیگنال سازگار برای اطمینان از انتقال دقیق سیگنال بسیار مهم است.
(iii) اصل کار
1. جمع آوری سیگنال: PLC می تواند از طریق رابط ورودی خود ، وضعیت سیگنال در زمان واقعی را از سوئیچ های محدود ، از جمله وضعیت روشن/خاموش آنها بدست آورد. پس از فعال شدن سوئیچ محدود ، وضعیت تماس آن تغییر می کند. رابط ورودی PLC این تغییر را تشخیص داده و سیگنال مربوطه را به PLC ارسال می کند.
2. برنامه نویسی: در رابط کاربری PLC ، کد کنترل منطق بر اساس وضعیت سیگنال سوئیچ های حد نوشته شده است. به عنوان مثال ، اگر مخاطبین عادی باز از سوئیچ محدود برای بسته شدن تشخیص داده شوند ، برنامه می تواند تعیین کند که شیء به موقعیت حد خود رسیده است و دستورات کنترل مربوطه را بر این اساس اجرا می کند ، مانند مکث موتور یا تنظیم حالت عملیاتی دستگاه {{2} intern عملکرد کنترل خروجی: بر اساس نتایج پردازش برنامه) ، PLC Tales را به عنوان Solen Actuatorators (Motors Solen) ارسال می کند (مانند Motors Solen و Solen Solens) محدود کردن موقعیت تجهیزات. به عنوان مثال ، اگر برنامه تعیین کند که یک موتور نیاز به متوقف کردن دارد ، PLC از طریق رابط خروجی خود سیگنال توقف را به مدار کنترل موتور ارسال می کند و باعث می شود موتور جلوی چرخش را بگیرد.
(IV) برنامه مثال
به عنوان نمونه یک سیستم کاربری مواد ساده استفاده کنید. یک سوئیچ حد می تواند در هر انتهای کمربند نقاله نصب شود. هنگامی که ماده روی کمربند نقاله به یک انتها حرکت می کند ، ممکن است در آن انتها با سوئیچ حد تماس بگیرد. از آنجا که هیچ اتصال الکتریکی بین سوئیچ حد و کمربند نقاله وجود ندارد ، جهت و سرعت آن ناشناخته است. مخاطبین سوئیچ محدود تغییر کرده اند و سیگنال ارسال شده از طریق ماژول ورودی به PLC منتقل می شود. هنگامی که برنامه کاربر PLC این سیگنال را تشخیص می دهد ، تعیین می کند که این ماده به موقعیت از پیش تعیین شده رسیده و یک سیگنال توقف را از طریق رابط خروجی به مدار کنترل موتور تسمه نوار ارسال می کند و باعث می شود کمربند نقاله متوقف شود. این کل فرآیند حمل و نقل مواد را از انتهای infeed تا انتهای خارج از کشور تکمیل می کند. علاوه بر این ، این برنامه همچنین توانایی کنترل سایر محرک ها ، مانند بازوهای روباتیک را دارد تا مواد را به مکانهای از پیش تعیین شده منتقل کنند.

پایان
مکانیسم اصلی که یک سوئیچ محدود باعث ایجاد یک سیگنال الکتریکی می شود ، بر اساس ساختار مکانیکی منحصر به فرد آن است که شامل یک سر عامل ، یک سیستم انتقال و یک سیستم تماس است. هنگامی که یک شیء خارجی سر عامل را تحریک می کند ، از طریق مکانیسم انتقال منتقل و جابجا می شود و در نهایت باعث می شود سیستم تماس حالت روشن/خاموش خود را تغییر دهد و از این طریق یک سیگنال الکتریکی ایجاد شود.
اگرچه محیط های مختلف عملیاتی اساساً بر مکانیسم عملیاتی سوئیچ محدود تأثیر نمی گذارد ، اما آنها پارامترهای عملکرد آن را به میزان قابل توجهی تغییر می دهند. در استفاده واقعی ، دما و رطوبت اغلب باعث خرابی سوئیچ محدود می شوند. درجه حرارت بالا بر خصوصیات مواد و الکتریکی تأثیر می گذارد ، در حالی که رطوبت می تواند باعث خوردگی و عملکرد عایق شود. این عوامل می تواند خطرات احتمالی را برای محصولات ایجاد کند و حتی ایمنی تولید را تهدید کند. بنابراین ، اجرای راه حل های طراحی هدفمند ، انتخاب مواد مناسب و اجرای اقدامات محافظتی مناسب بسیار مهم است.

عملکرد مشترک سوئیچ های محدود و سیستم های کنترل مانند PLC از طریق دستیابی به سیگنال ، پردازش برنامه و کنترل خروجی به کنترل محدود می رسد. در برنامه های واقعی ، به دلیل خطاهای خاص سیستم ، تنظیمات باید بر اساس شرایط سایت انجام شود. با استفاده از این هم افزایی ، می توانیم موقعیت تجهیزات را به طور دقیق تشخیص داده و کنترل کنیم و از عملکرد صاف کل فرآیند تولید اطمینان حاصل کنیم. با نگاهی به آینده ، از آنجا که اتوماسیون صنعتی به پیشرفت خود ادامه می دهد ، Limit Switch Technology به نوآوری و پیشرفت ادامه خواهد داد. در سالهای آینده ، فناوری Limit Switch با چالش های جدید بسیاری روبرو خواهد شد. به عنوان مثال ، سوئیچ های محدود به احتمال زیاد به سمت دقت ، قابلیت اطمینان و هوش بالاتر برای تحقق پیچیدگی رو به رشد اتوماسیون صنعتی تکامل می یابند. کاربرد گسترده سوئیچ های محدود در تولید صنعتی بدون شک تحول صنعت تولید کشور من را به سمت تولید هوشمند سوق می دهد. علاوه بر این ، ادغام سوئیچ های محدود با سایر فن آوری های نوظهور (مانند اینترنت اشیاء و هوش مصنوعی) همچنین نشان می دهد که آنها از پتانسیل کاربرد حتی بیشتری برخوردار خواهند بود.

خلاصه ای از منابع استناد شده
1. کتابهای درسی اتوماسیون صنعتی: دانش اساسی را در مورد سوئیچ های محدود ، از جمله مفاهیم اساسی و انواع مشترک ارائه می دهد.
ترتیب. کتابچه های فنی تولید کننده تجهیزات صنعتی: توضیحات دقیق درباره ساختار مکانیکی ، روشهای عملیاتی و پارامترهای عملکرد سوئیچ های محدود در محیط های مختلف.
3. کتابهای فناوری کنترل الکتریکی: به توضیح اصول تحریک سیگنال الکتریکی سوئیچ های محدود و نحوه اتصال آنها به سیستم های کنترل کمک می کند.
4. مقالات تحقیقاتی سازگاری محیط صنعتی: تأثیر محیط های عملیاتی مختلف بر عملکرد و اصول عملیاتی سوئیچ های محدود را تجزیه و تحلیل کنید.
5. کتابهای فناوری PLC: اصول اساسی PLC و نحوه عملکرد آنها با سوئیچ های محدود را توضیح دهید.
6. مطالعات موردی سیستم اتوماسیون صنعتی: استفاده از سوئیچ های محدود در سیستم های کنترل را از طریق نمونه های دنیای واقعی نشان دهید.