OMRON B7AP-M1 B7APMI کوپلر قدرت، واحد متحرک B7AP-M1 B7APM1

اومرون B7AP-M1 | کوپلر قدرت القایی متحرک — سری B7A، انتقال سیگنال و قدرت بی‌سیم، 12 ولت DC، 38 میلی‌آمپر، IP67، فاصله کاری 8 میلی‌متر، میز گردان و دست رباتیک

مرور کلی

نیمه متحرکاومرون B7AP-M1نیمه متحرک جفت کوپلر قدرت القایی B7AP اومرون است. این قطعه بر روی قسمت چرخان یا متحرک دستگاه نصب می‌شود — یک میز گردان، یک مفصل مچ ربات، یک پالت که در یک سیستم نقاله می‌چرخد — و در مقابل همتای ثابت خود، B7AP-S1، در فاصله کاری 8 میلی‌متری قرار می‌گیرد.

بین این دو واحد استوانه‌ای، هم سیگنال‌های سوئیچ و هم برق DC بدون تماس فیزیکی، از طریق القای الکترومغناطیسی، از شکاف عبور می‌کنند و حلقه‌های لغزنده و اتصالات الکتریکی چرخشی را که در غیر این صورت دستگاه‌های چرخشی به آن‌ها نیاز دارند، حذف می‌کنند.

مفهومی که این سیستم به آن می‌پردازد، یکی از مشکلات واقعاً دشوار در طراحی ماشین‌های صنعتی است: چگونه برق و سیگنال‌های کنترلی را به بخشی از دستگاه که نسبت به بقیه سیستم به طور مداوم می‌چرخد یا جابجا می‌شود، منتقل کنیم.

حلقه‌های لغزنده این مشکل را به صورت مکانیکی حل می‌کنند اما نیاز به نگهداری دارند — برس‌ها فرسوده می‌شوند، کنتاکت‌ها اکسید می‌شوند و رابط چرخشی به یک نگرانی قابلیت اطمینان متناسب با سرعت و چرخه کاری آن تبدیل می‌شود.

جفت‌سازی القایی بی‌سیم، تماس مکانیکی را با یک شکاف هوایی الکترومغناطیسی جایگزین می‌کند و جفت B7AP این کار را ضمن حفظ رتبه IP67 انجام می‌دهد — یک درجه حفاظت که جت‌های مستقیم آب و غوطه‌وری موقت را تحمل می‌کند و در محیط‌های ماشین‌کاری مرطوب کاربرد دارد.

B7AP-M1 به طور خاص واحد متحرک است.

این قطعه از طریق جفت‌سازی القایی، برق را از B7AP-S1 (که به منبع تغذیه 24 ولت متصل است) دریافت می‌کند و از این برق دریافتی برای تغذیه واحد ورودی B7A که در سمت متحرک دستگاه نصب شده است، استفاده می‌کند.

واحد ورودی B7A سیگنال‌ها را از سنسورهای مجاورت، سوئیچ‌های مکانیکی یا سایر دستگاه‌های سنجش دو سیمه نصب شده بر روی مجموعه متحرک می‌خواند و وضعیت این سیگنال‌ها را از طریق جفت‌سازی القایی به واحد خروجی B7A در سمت ثابت بازمی‌گرداند، جایی که آن‌ها به ورودی‌های دیجیتال PLC یا کنترل‌کننده تبدیل می‌شوند.

مشخصات کلیدی

نحوه کارکرد سیستم — جریان برق و سیگنال

سیستم B7AP از طریق یک معماری جفت‌سازی الکترومغناطیسی اختصاصی عمل می‌کند که هم برق و هم سیگنال‌ها را به طور همزمان از شکاف هوا عبور می‌دهد، یا فقط سیگنال‌ها را در صورت تأمین منبع تغذیه مستقل در سمت متحرک عبور می‌دهد.

جریان برق:B7AP-S1 (ثابت) میدان الکترومغناطیسی را از منبع تغذیه 24 ولت DC خود تولید می‌کند و برق را به صورت القایی از شکاف 8 میلی‌متری به B7AP-M1 (متحرک) منتقل می‌کند. B7AP-M1 این برق را دریافت کرده و آن را با ولتاژ 12 ولت DC به واحد ورودی B7A متصل و هر دستگاه سنجش دو سیمه ارائه می‌دهد.

این بدان معناست که سنسورها و واحد ورودی در سمت چرخشی بدون باتری و بدون هیچ اتصال برق سیمی از قاب ثابت کار می‌کنند.

جریان سیگنال:واحد ورودی B7A در سمت متحرک وضعیت دستگاه‌های سنجش متصل (فقط سیگنال‌های روشن/خاموش — سیستم B7A مقادیر آنالوگ را منتقل نمی‌کند) را می‌خواند.

این وضعیت‌ها را کدگذاری کرده و با استفاده از طرح مالتی‌پلکسینگ تقسیم زمانی، از طریق جفت‌سازی القایی به واحد خروجی B7A در سمت ثابت بازمی‌گرداند.

واحد خروجی B7A سیگنال‌های رمزگشایی شده را به عنوان خروجی‌های منطقی سازگار با PLC ارائه می‌دهد.

ظرفیت انتقال:هنگامی که B7AP هم برق و هم سیگنال‌ها را به طور همزمان منتقل می‌کند، تا 10 نقطه ورودی می‌توانند همزمان فعال باشند (محدود به بودجه 38 میلی‌آمپر: 3.8 میلی‌آمپر × 10 نقطه).

هنگامی که منبع تغذیه مستقلی برای سمت متحرک ارائه می‌شود، تا 16 نقطه ورودی قابل انتقال است.

فاصله کاری 8 میلی‌متر — دقت نصب

مشخصه فاصله کاری 8 میلی‌متر ± 1.5 میلی‌متر، پارامتر نصب حیاتی است. دو سطح کوپلر باید بین 6.5 میلی‌متر و 9.5 میلی‌متر فاصله داشته باشند تا انتقال قابل اعتماد حفظ شود. کمتر از 6.5 میلی‌متر، خطر تماس فیزیکی با اعمال تلرانس‌های حرکتی دستگاه افزایش می‌یابد؛ بیش از 9.5 میلی‌متر، کیفیت انتقال سیگنال و قدرت کاهش یافته و ممکن است کاملاً از بین برود.

B7AP-S1 اومرون شامل یک گیج نصب است — یک ابزار فیزیکی که با واحد ثابت ارائه می‌شود تا فاصله صحیح را در حین نصب تأیید کند.

B7AP-M1 شامل یک LED نشانگر عملکرد است که هنگام قرار گرفتن در محدوده انتقال قابل استفاده B7AP-S1 روشن می‌شود و تأیید بصری در زمان واقعی را در طول نصب دستگاه و پس از هرگونه نگهداری که شامل جابجایی موقعیت نصب هر یک از واحدها باشد، ارائه می‌دهد.

عدم تراز زاویه‌ای نیز باید کنترل شود: دو سطح کوپلر باید در حد 2 درجه موازی باشند. تجاوز از این تلرانس زاویه‌ای باعث تخریب تدریجی سیگنال می‌شود.

رزوه نصب M30 × 1.5 با مهره قفل کننده، پس از تنظیم فاصله و تراز صحیح، موقعیت ایمنی را فراهم می‌کند؛ حداکثر گشتاور سفت شدن مهره 39 نیوتن متر است.

عبور از اجسام غیرفلزی

B7AP-M1 و B7AP-S1 سیگنال‌ها و قدرت را از طریق اجسام غیرفلزی (پلاستیک، شیشه، چوب) که بین سطوح کوپلر قرار گرفته‌اند، منتقل می‌کنند.

این ویژگی امکان طراحی سیستم‌هایی را فراهم می‌کند که در آن‌ها یک مانع فیزیکی — یک پوشش محافظ، یک پنجره بازرسی، یک دیوار سازه‌ای — باید سمت ثابت و متحرک را جدا کند و در عین حال مسیر سیگنال را حفظ کند.

فاصله بین کوپلرها (شامل مواد غیرفلزی) باید همچنان در محدوده فاصله کاری 8 میلی‌متر باقی بماند؛ ماده غیرفلزی عملاً برای میدان الکترومغناطیسی نامرئی است.

اجسام فلزی در شکاف، انتقال را مختل یا مسدود می‌کنند — B7AP با موانع فلزی بین سطوح کوپلر سازگار نیست.

به طور مشابه، جفت‌های موازی B7AP باید حداقل 60 میلی‌متر از هم فاصله داشته باشند تا از تداخل متقابل بین سیستم‌های مجاور جلوگیری شود.

کاربردها

سیستم B7AP چالش‌های سیم‌کشی چندین معماری دستگاه خاص را برطرف می‌کند:

میزهای گردان و میزهای ایندکسینگ:میزهای گردان پالت یا قطعه کار که برای ارائه قطعات به ایستگاه‌های متعدد می‌چرخند، کاربرد اصلی B7AP هستند.

سمت متحرک سنسورهای مجاورت را حمل می‌کند که حضور قطعه یا جهت پالت را تشخیص می‌دهند؛ این سیگنال‌ها باید بدون درهم تنیدگی سیم‌ها به کنترل‌کننده برسند.

مچ ربات‌ها و انتهای عملگرها:بازوهای رباتیک که مفاصل مچ خود را بیش از 360 درجه می‌چرخانند، نمی‌توانند از مسیرهای کابل‌کشی استفاده کنند که پیچیده شده و پاره می‌شوند.

رابط القایی B7AP مشکل کابل‌پیچی را حذف می‌کند و سیگنال‌های سنسور گریپر و قدرت را از مفصل مچ چرخشی عبور می‌دهد.

سیستم‌های نقاله پالت:پالت‌هایی که سنسورهای خود (تشخیص قطعه، حضور پین مرجع) را در یک حلقه نقاله حمل می‌کنند، می‌توانند از کوپلرهای B7AP در موقعیت‌های خواندن/نوشتن تعریف شده در طول نقاله استفاده کنند، جایی که واحد ثابت با واحد متحرک پالت برای تبادل داده بدون اتصالات فیزیکی داکینگ هم‌تراز می‌شود.

سوالات متداول

س1: آیا کابل از پیش سیم‌کشی شده 2 متری B7AP-M1 را می‌توان برای رسیدن به واحد ورودی B7A در صورت نیاز به فاصله نصب، افزایش داد؟

خیر. مشخصات B7AP-M1 به صراحت استفاده از کابل‌های افزایش طول را بر روی کابل واحد متحرک ممنوع می‌کند.

کابل 2 متری باید همانطور که عرضه شده است استفاده شود.

اگر واحد ورودی B7A نتواند در فاصله 2 متری از محل نصب B7AP-M1 بر روی مجموعه متحرک قرار گیرد، طرح مکانیکی باید اصلاح شود تا واحد ورودی نزدیک‌تر به کوپلر نصب شود. 

در مقابل، B7AP-S1 (واحد ثابت) می‌تواند از کابل افزایش طول با حداقل سطح مقطع هادی 0.75 میلی‌متر مربع برای رسیدن به واحد خروجی B7A در فواصل تا 100 متر طول کابل استفاده کند.

س2: تأخیر انتقال 19.2 میلی‌ثانیه استاندارد / 31 میلی‌ثانیه حداکثر است. آیا این برای ورودی/خروجی PLC که نیاز به پاسخ سریع دارد، قابل قبول است؟

تأخیر استاندارد 19.2 میلی‌ثانیه، تأخیر اضافی است که انتقال مالتی‌پلکسینگ تقسیم زمانی B7AP به مسیر سیگنال اضافه می‌کند، علاوه بر چرخه اسکن PLC و زمان‌های پاسخ استاندارد ورودی/خروجی.

برای اکثر وظایف تشخیص مبتنی بر سنسور مجاورت — حضور قطعه، جهت پالت، شناسایی قطعه کار — این تأخیر به خوبی در محدوده قابل قبول قرار دارد، زیرا رویدادهای مکانیکی که حس می‌شوند در مقیاس زمانی صدها میلی‌ثانیه یا بیشتر رخ می‌دهند.

برای کاربردهایی که نیاز به پاسخ سیگنال سریع‌تر دارند (مانند تشخیص توقف اضطراری، سنجش موقعیت با سرعت بالا برای کنترل حرکت)، تأخیر سیستم B7AP باید در برابر الزامات زمان‌بندی برنامه ارزیابی شود و ممکن است به جایگزین‌های سریع‌تر مانند اتصالات سیمی مستقیم نیاز باشد.

س3: اگر B7AP-M1 در حین عملکرد دستگاه از محدوده خارج شود، چه اتفاقی برای خروجی‌های واحد خروجی B7A می‌افتد؟

هنگامی که B7AP-M1 از محدوده انتقال خارج می‌شود — چه بیش از حد دور از B7AP-S1 و چه خارج از تلرانس هم‌ترازی — واحد خروجی B7A خطای انتقال را تشخیص می‌دهد. رفتار مدیریت خطا به مدل واحد خروجی B7A انتخاب شده بستگی دارد: در مدل‌های LOAD-OFF، تمام خروجی‌ها هنگام تشخیص خطای انتقال خاموش می‌شوند و از فعال شدن ناخواسته بار جلوگیری می‌کنند.

در مدل‌های با پردازش خطای قابل انتخاب، کاربر پاسخ خطا را در طول راه‌اندازی پیکربندی می‌کند. 

سیگنال خروجی خطا در واحد خروجی B7A نیز فعال می‌شود که می‌تواند به عنوان ورودی تشخیصی به PLC سیم‌کشی شود.

س4: حداقل زمان رابط کوپلر 0.3 ثانیه ذکر شده است. این به چه معناست؟

این حداقل زمانی است که B7AP-M1 باید در محدوده انتقال B7AP-S1 باقی بماند تا یک تبادل سیگنال کامل و معتبر رخ دهد. اگر سمت متحرک سریع‌تر از 0.3 ثانیه از میدان واحد ثابت عبور کند — همانطور که ممکن است در یک میز ایندکسینگ با سرعت بالا که پالت به جای توقف، از کنار آن عبور می‌کند — سیستم ممکن است یک چرخه خواندن کامل را تکمیل نکند.

طرح‌های دستگاه که از B7AP برای خواندن سنسورهای متحرک استفاده می‌کنند، باید اطمینان حاصل کنند که زمان هم‌ترازی کوپلر در هر موقعیت خواندن حداقل 0.3 ثانیه باشد، که معمولاً با توقف حرکت در هر ایستگاه خواندن به دست می‌آید.

س5: آیا B7AP-M1 با سنسورهای سه سیمه (NPN یا PNP) سازگار است یا فقط با سنسورهای دو سیمه؟

واحد ورودی B7A متصل به B7AP-M1 فقط از اتصالات سنسور دو سیمه پشتیبانی می‌کند (سنسورهای مجاورت دو سیمه، سوئیچ‌های رید مغناطیسی، سوئیچ‌های حد مکانیکی). سنسورهای سه سیمه NPN یا PNP را نمی‌توان به واحد ورودی B7A استاندارد در سمت B7AP-M1 متصل کرد.

سازگاری با سنسورهای سه سیمه تنها در صورتی در دسترس است که هم واحد ورودی B7A و هم واحد خروجی B7A با منابع تغذیه مستقل متصل شوند — یک پیکربندی که با آرایش تغذیه شده توسط B7AP استاندارد متفاوت است.

برای کاربردهایی که نیاز به ورودی‌های سنسور سه سیمه در سمت متحرک دارند، پیکربندی منبع تغذیه مستقل باید در مرحله طراحی سیستم برنامه‌ریزی و مستند شود.