Niezawodne, bezkontaktowe połączenia indukcyjne

    Dla krytycznych połączeń o wysokim stopniu zużycia mechanicznego firma Turck oferuje bezstykowe sprzęgła indukcyjne służące do przesyłania danych i zasilania.
    Sprzęgła indukcyjne w zakresie transmisji zasilania i danych posiadają jedną bardzo ważną zaletę: dzięki pracy bezstykowej nie zużywają się mechanicznie. Cecha ta w zastosowaniach domowych nie jest aż tak ważna, ale waplikacjach przemysłowych może być decydująca przy wyborze produktu. Dłuższe okresy pracy między czynnościami utrzymania ruchu, krótsze przestoje i zwiększone cykle produkcyjne maszyny to szczególnie mocne argumenty dla działu zakupów oraz osób odpowiedzialnych za planowanie produkcji. W aplikacjach, w których ma miejsce częste łączenie i rozłączanie kwestia zużycia mechanicznego staje się podstawowym czynnikiem zwiększającym koszty pracy. W podobnych aplikacjach stosuje się terminale i rozwiązania połączeniowe wyposażone w złocone styki, które zwiększają żywotność mechaniczną, ale są drogie, co tym bardziej otwiera drzwi dla urządzeń oferujących pracę bezstykową. Dlatego aplikacje o szczególnie wysokim stopniu zużycia, np. ze względu na wibracje lub bardzo częste zamykanie i otwieranie, nadają się idealnie do wdrożenia połączeń bezstykowych. Przykładowymi zastosowaniami mogą być roboty z wymiennikiem narzędzi lub stoły obrotowe. Sprzęgła indukcyjne jako elementy bezkontaktowe cechują się imponującą swobodą ruchu, którą oferują dla przyłączonych urządzeń sygnałowych. Alternatywą w podobnych aplikacjach mogą być jedynie pierścienie ślizgowe, które jednak podlegają zużyciu mechanicznemu. Innym obszarem zastosowania dla sprzęgieł indukcyjnych są systemy przenośników stosowane najczęściej w przemyśle motoryzacyjnym.
    Seria sprzęgieł indukcyjnych
    System NIC firmy Turck to seria sprzęgieł indukcyjnych realizujących wcześniej wspomniane aplikacje. Składa się on z urządzenia pierwotnego instalowanego po stronie sterownika i wtórnego przeznaczonego do połączenia z czujnikiem/urządzeniem wykonawczym. Sprzęgła NIC przesyłają do ośmiu sygnałów dwustanowych PNP o łącznym prądzie do 500 miliamperów i mocy wyjściowej do 12 W. Umożliwia to pracę czujników i urządzeń wykonawczych nawet takich, jak kurtyny świetlne, zawory piezoelektryczne lub mniejsze terminale zaworowe, i to bez konieczności stosowania dodatkowych wzmacniaczy po stronie wtórnej. Urządzenie pierwotne podłączane jest za pomocą 4-pinowego męskiego złącza M12 lub przewodu o długości 30cm zakończonego 12-pinowym złączem M12. Element wtórny sprzęgła wyposażony jest w przewód 30cm zakończony 4-pinowym złączem M12. Oba urządzenia są wykonane w kompaktowej obudowie M30 o długości 80 mm.
    Trzy warianty – w tym IO-Link
    Stosowanie sprzęgieł indukcyjnych jesttak proste, jak używanie przewodu ze złączem. Czujnik lub inne źródło sygnału podłączane jest do urządzenia wtórnego (NICS-M30-IOL2P8-0,3-RKC4.4T), natomiast element pierwotny sprzęgła (NICP-M30-IOL2P8XH1141) jest umieszczany naprzeciwko i podłączany za pomocą 4-pinowego złącza M12 do sterownika lub urządzenia sieciowego. Bazowa konfiguracja systemu wraz z trójnikiem VB2 instalowanym za elementem wtórnym sprzęgła zdolna jest do transferu dwóch sygnałów dwustanowych PNP. Szczelina powietrzna może mieć maksymalną szerokość 7 mm. Ten sam system może również przesyłać sygnały z czujników pomiarowych IO-Link. Należy jedynie podłączyć urządzenie pierwotne do mastera IO-Link, natomiast wtórne – do odpowiednich czujników lub innych urządzeń IO-Link. W takiej konfiguracji możliwa jest również komunikacja dwukierunkowa niezbędna dla IO-Link w zakresie nastaw czy przeprowadzenia diagnostyki. Po zastosowaniu po stronie wtórnej koncentratora I/O firmy Turck (TBIL-M1-16DIP wyposażonego w 16 wejść dwustanowych PNP) system może realizować zadania identyfikacji, np. w wymiennikach narzędzi, gdyż koncentrator ma możliwość przesłania do sterownika za pomocą IO-Link indywidualnego numeru ID. Trzeci wariant może być stosowany w przypadku konieczności przesłania więcej niż dwóch sygnałów. W takim wypadku protokół IO-Link wykorzystywany jest w celu przesyłania do ośmiu sygnałów dwustanowych. System składa się wtedy z elementu pierwotnego i wtórnego wraz z koncentratorem I/O. Element pierwotny sprzęgła NICP-M30-8P8-0,3-RSC12T wyposażony w 12-pinowe złącze pracuje w takiej aplikacji jako master IO-Link a koncentrator I/O jest slave’em. Urządzenie pierwotne za pośrednictwem 12-pinowego złącza M12 podłączane jest do klasycznych wejść PNP. W takiej sytuacji technologia IO-Link jest wykorzystywana całkowicie wewnętrznie bez większego wpływu na resztę aplikacji użytkownika.

    Diagnostyka i detekcja metalu
    Obok ośmiu sygnałów PNP system oddaje do dyspozycji użytkownika dwa sygnały diagnostyczne. Jeden z nich sygnalizuje obecność urządzenia wtórnego a drugi informuje o obecności obiektów zakłócających, np. wiórów metalowych znajdujących się pomiędzy urządzeniem pierwotnym a wtórnym. Urządzenie pierwotne sprzęgła w wersji 4-pinowej sygnalizuje wspomniane stany diagnostyczne bezpośrednio za pomocą widocznych z wszystkich stron diod sygnalizacyjnych LED. W przypadku pracy z protokołem IO-Link dane diagnostyczne dostępne są również w sterowniku.
    Interfejs powietrzny o szerokości 7 mm
    Sprzęgła indukcyjne firmy Turck różnią się, od innych rozwiązań w obudowach tego typu, kilkoma ważnymi cechami: maks. szerokością interfejsu powietrznego wynoszącą 7 mm i przenoszoną mocą do 12 W. Ponadto urządzenia są odporne na wstrząsy oraz przesunięcie elementu pierwotnego względem elementu wtórnego. Jeżeli są one zainstalowane dokładnie naprzeciwko siebie akceptowalne przesunięcie wynosi 5 mm. W przypadku aplikacji uniemożliwiających liniową instalację sprzęgła dopuszczalne jest ustawienie elementów pod kątem do 15 stopni przy szczelinie powietrznej wynoszącej 4 mm. Przy większych kątach sygnał nie jest od razu przerywany, jednakże zmniejsza się przesyłana moc, co może być istotne dla części aplikacji.
    Gotowy do pracy w 10 ms
    W wielu aplikacjach mają miejsce częste zmiany podłączenia, dlatego bardzo ważnym czynnikiem jest czas, po jakim system jest w pełni gotowy do pracy. Cykle czasowe są kluczowym czynnikiem w szczególności w przypadku aplikacji robota z wymiennikiem narzędzi. Urządzenie wtórne sprzęgła firmy Turck jest gotowe do pracy w czasie krótszym niż 10 ms. W tym czasie element pierwotny jest na stałe podłączony do zasilania. Jest to aktualnie najszybszy system dostępny na rynku. Oczywiście jednostka pierwotna może współpracować z wieloma urządzeniami wtórnymi i vice versa. Bardziej złożone aplikacje z kilkoma komponentami pierwotnymi i wtórnymi może być implementowana w prosty sposób przez dynamicznie parowanie