Отстраняване на неизправности на сензор за близост: симптоми, причини и тестване

Основни изводи

• Механичното въздействие е основният убиец. Сензорите, които стърчат извън държача, биват закачани от детайли, инструментална екипировка и вилици. Проверете за физически повреди преди да посегнете към измервателен уред.
• Светодиодът на сензора е най-бързата ви диагностика. Той показва дали сензорът има захранване и дали в момента „вижда“ целта.
• Метални стружки и натрупване на охладителна течност по лицето на индуктивен сензор причиняват фалшиви сработвания. Почистете лицето преди да обявявате сензора за дефектен.
• Смяната със сензор, който никога не отчита, често се дължи на несъвместимост NPN спрямо PNP изход, а не на повредена част.
• Записвайте всеки отказ на сензор като кодиран инцидент с престой и проследявайте MTBF, за да получат хроничните причинители инженерно решение, а не поредна смяна.

Машина стои без работа, защото един малък сензор спря да казва истината на ПЛК-то и сега цялата линия чака. Това ръководство е за поддържащи техници, ръководители поддръжка и инженери в завода, които отстраняват неизправности на индуктивни и капацитивни датчици за близост на производствено оборудване: симптомите, причините в ред на вероятност и тестова последователност, която намира повредата без гадаене.

Как работят датчиците за близост, за шестдесет секунди

Индуктивните датчици за близост генерират малко електромагнитно поле в чувствителната си повърхност и откриват метални цели чрез вихровите токове (eddy currents), които целта индуцира. Те откриват само метал и го правят на много късо разстояние.

Капацитивните датчици за близост откриват промяна в диелектрика в близост до лицето, затова реагират на почти всеки материал: метал, пластмаса, стъкло, течности, прахове. Тази универсалност ги прави и по-чувствителни към замърсяване, влага и вариации в материала.

И двата типа имат кратки номинални дистанции на засичане, обикновено няколко милиметра и винаги посочени за конкретния сензор в листа с данни. Ако неработещият сензор е фотоелектричен, а не индуктивен или капацитивен, следвайте нашия наръчник за отстраняване на неизправности при фотоелектрични датчици, тъй като режимите на повреда се различават.

Симптоми на повреда и какво обикновено означават

Причини, подредени по вероятност

1. Механични повреди или удари. Първенецът по причиняеми откази. Сензорите, монтирани изпъкнало на държач/фиксиращ елемент, биват удряни от детайли, палети и инструменти. Търсете напукано или изронено лице, огънато рамо/скоба или сензор изместен от позиция.
2. Стружки или натрупване на охладителна течност по лицето. Индуктивен сензор не може да различи натрупани стоманени стружки от истинска цел и затова дава фалшиво ВКЛ. Капацитивните сензори дават фалшиво сработване при филми и остатъци от охлаждаща течност.
3. Изместване на целта или увеличаване на междината. Износване на приспособлението, разхлабени скоби и износени центриращи щифтове постепенно увеличават междината. При обхвати от няколко милиметра малко изместване е достатъчно да загуби засичането периодично.
4. Повреда на кабела при движещи се приложения. Сензори на оси с огъване и в кабеловоди първо дават интермитентни откази, после окончателни. Стандартният кабел при непрекъснато сгъване е честа коренна причина.
5. Неподходящ сензор за приложението. Разстояние на засичане, което е маргинално за реалната цел, или немаскиран (non-flush) сензор, монтиран флаш в метал, който сработва заради собственото си закрепване. Нестандартните цели също намаляват обхвата (виж по-долу).
6. Електрически шум и проблеми с напрежението. Кабели на сензори прокарани заедно с кабели за двигателно захранване, ниско захранващо напрежение или върхове на напрежение от бобини при превключване. Ако контактори на същия шкаф кънтят или дъжат, прочетете нашия гид за аварии на контактори и стартери на двигатели, защото двата проблема често имат общ корен.
7. Действително повредена електроника. Истинско, но последно в списъка. Топлина, пренапрежение и възраст действително повреждат сензори, а тестът за смяна по-долу потвърждава това.

Безопасност преди да пипнете нещо

Повечето датчици за близост са разположени зад ограждения, близо до движеща се инструментална част. Заключете и маркирайте (Lock out и Tag out) преди да посягате и проверете, че запасената енергия е освободена: електрическа, пневматична, хидравлична, оси заредени с гравитация и всичко, което може все още да се движи.

Никога не настройвайте, не мостувайте и не заобикаляйте сензор, който изпълнява защитна функция, като междуключ на ограждение или позиционен превключвател със защитна класация. Защитните устройства се управляват по различни правила от стандартните автоматизационни сензори: те трябва да бъдат ремонтирани чрез вашите процедури за безопасност, никога да не се заобикалят.

Тестова последователност, която работи

1. Проверете светодиода първо. Повечето сензори показват състоянието на изхода и много показват захранването. Приближете и отдалечете цел ръчно: ако светодиодът следва целта правилно, сензорът вероятно е наред и грешката е надолу по веригата.
2. Проверете захранващото напрежение на сензора. Измерете на конектора, не на таблото. Повечето 3-жилни DC сензори са оценени около 10 до 30 VDC; потвърдете стойността върху тялото на сензора или в листа с данни.
3. Измерете действителната междина спрямо номиналното разстояние на засичане. Номиналният обхват за индуктивни сензори предполага стандартна мека стомана като цел. Неръждаема стомана, месинг и особено алуминий намаляват използваемия обхват, често до значително под половината; потвърдете корекционния коефициент в листа с данни. Обичайно правило е да поддържате работната междина на не повече от около 80 процента от (коригираното) номинално разстояние.
4. Тест за смяна с известен работещ сензор със същия номер на частта. Ако новият работи, запазете стария за инспекция; повредата често ви казва защо е отказал.
5. Проверете светодиода и окабеляването на входа на ПЛК-то. Светодиодът на сензора и светодиодът на входната карта трябва да сменят състояние едновременно. Ако не съвпадат, грешката е в кабела, конектора или входния канал.

Неизправност в сензора или в входната карта на ПЛК-то?

Двата светодиода решават въпроса. Ако светодиодът на сензора превключва, но светодиодът на входната карта не го прави никога, заподозрявайте окабеляване, конектор или самия входен канал. Ако светодиодът на входа превключва, но програмата никога не реагира, заподозрявайте адресиране или повреден канал и опитайте да преместите проводника към свободен вход.

Диагностиката от страната на контролера може да съкрати тази проверка: при хардуер на Siemens, например, грешки на модули се показват върху статусните светодиоди на CPU-то, и нашият наръчник за отчитане на SF грешки при Siemens S7 обяснява как да ги четете. Точните значения на светодиодите варират според модел и фърмуер, така че потвърдете в ръководството на производителя.

NPN срещу PNP: класическата грешка при замяна

3-жилните DC сензори се предлагат в два типа изход. PNP (доставящ) превключва положителното захранване към входа; NPN (потопяващ) свързва входа към 0 V. Вход на ПЛК, окабелен за един тип, никога няма да чете другия.

Това е класическата грешка при замяна: светодиодът на новия сензор работи перфектно, машината все още дава грешка и частта бива обявена за дефектна още от кутията. Проверете типа на изхода, отпечатан на стария сензор преди поръчка, и потвърдете конвенцията за окабеляване (обикновено кафяв = плюс, син = 0 V, черен = изход) спрямо листа с данни.

Измерете, или ще оправяте завинаги

Сензор, който отказва на всеки няколко седмици, не е проблем на части, а инженерна грешка: излаган монтаж, натрупване на стружки, износване на приспособлението или неправилен избор на сензор. Този модел се вижда само ако всяко случване е регистрирано като инцидент с престой с код на причина и ако проследявате MTBF (средно време между отказите) и MTTR (средно време за ремонт) за всеки актив.

Хроничните нарушители тогава получават реални поправки: вграден или защитен монтаж, въздушен издух върху лицето, кабел с рейтинг за сгъване или планирано почистване и проверка в рамките на вашия график за превантивна поддръжка. Същите данни за събитията захранват показателя за наличност, затова дразнещите спирания от сензори се появяват директно в OEE за производството много преди някой да е сумирал часовете за ремонт.

Хванете спиранията, които логовете ви пропускат

Много откази на датчици за близост се проявяват като кратки, повтарящи се спирания, които никога не влизат в ръчен журнал за престой.

Fabrico е OEE, верифицирано с компютърно зрение, плюс изпълнение на поддръжката в затворен цикъл: камери улавят спирания и микростопове, които ръчните журнали и самите сензори пропускат, а нарежданията за поддръжка затварят цикъла от засичане до поправка.

Ако дразнещите спирания от сензори изяждат вашата наличност, заявете демонстрация на Fabrico и вижте модела по собствените си линии.

Често задавани въпроси

Как да тествам датчик за близост с мултицет/мултиметър?

Проверете захранващото напрежение между позитивния и 0 V пин на конектора на сензора, след което измерете изходния пин, докато представяте цел: PNP изход трябва да се покачи близо до захранващото напрежение, NPN изход да спадне близо до 0 V. Ако напрежението е вярно и изходът никога не превключва, направете тест за смяна с известен работещ сензор.

Защо моят датчик за близост стои винаги включен?

Най-честата причина при индуктивните сензори е натрупване на метални стружки или охладителна течност по чувствителната повърхност, което сензорът чете като постоянно присъстваща цел. Почистете лицето и проверете за повредено лице или цел, която се е настанила твърде близо; следващата вероятност е къс изход или грешка в окабеляването.

Каква е разликата между NPN и PNP датчиците за близост?

PNP (доставящи) сензори превключват положителното захранване към входа на ПЛК; NPN (потапящи) сензори свързват входа към 0 V. Те не са взаимозаменяеми при едно и също окабеляване на входа и инсталирането на грешния тип често е причина за „мъртва при доставяне“ смяна.

Защо индуктивният ми датчик не открива алуминий надеждно?

Номиналното разстояние на засичане е зададено за стандартна мека стомана. Неферитни метали като алуминий и месинг значително намаляват използваемия обхват, така че междина, която работи за стомана, може да бъде извън обхвата за алуминий. Приложете корекционния коефициент от листа с данни или изберете сензор с по-голям обхват.

Мога ли да заобиколя датчик за близост, за да поддържам машината в работа?

Само ако сензорът е стандартен автоматизационен сензор, процедурите на вашия обект позволяват документирана временна мярка и машината остава безопасна без него. Никога не заобикаляйте сензор, който изпълнява защитна функция, като междуключ на ограждение: защитните устройства трябва да бъдат ремонтирани според вашите процедури за безопасност, а не да бъдат неутрализирани.