現代過(guò)程安裝中的閥門(mén)位置檢測
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標準化現狀
行業(yè)標準對于技術(shù)的發(fā)展利弊共存。一方面，它限制了創(chuàng )造性，但另一方面又確保了不同制造商的設備具備兼容性。VDE / VDI3845標準要求了諸多事項后，規定了氣動(dòng)驅動(dòng)器機與所連接設備之間的重要機械連接。該標準包括了對安裝孔的定義：30×80mm和30×130mm。安裝桿的高度為20、30和50毫米。對于安裝桿直徑，則沒(méi)有固定的標準，所以在雙傳感器的應用中，用戶(hù)必須特別注意。
術(shù)語(yǔ)“開(kāi)關(guān)盒”通常描述在一個(gè)封閉盒中傳感器、凸輪和連接器的集成。傳感器和氣動(dòng)執行器通過(guò)它實(shí)現機械連接。該解決方案旨在避免傳感器暴露在周邊環(huán)境中或受到影響，同時(shí)能夠使用標準傳感器。在這些標準開(kāi)關(guān)盒中，典型內置以下傳感器：
● 圓柱型傳感器，典型長(cháng)度為40毫米 ；
● 槽形傳感器；
● 矩形V3風(fēng)格傳感器（類(lèi)似于微動(dòng)開(kāi)關(guān)）；
● 雙傳感器，結構緊湊置于一個(gè)盒中。
開(kāi)關(guān)盒被用作終端設備來(lái)連接閥位傳感器和電磁閥。編碼的連接器以及必要的LED指示燈已經(jīng)置于電路板上。電路板的尺寸適合大多數標準盒子。
開(kāi)放式解決方案
“開(kāi)放式解決方案”規定了自動(dòng)閥或手動(dòng)閥上的雙傳感器安裝（見(jiàn)圖1）。兩個(gè)電感式傳感器疊加安裝于一個(gè)外殼中，精確顯示了閥門(mén)的開(kāi)關(guān)位置。
圖1、兩個(gè)電感式傳感器疊加安裝于一個(gè)外殼中，精確顯示了閥門(mén)的開(kāi)關(guān)位置。>
除了體積小巧，組裝簡(jiǎn)單，還可發(fā)現以下優(yōu)點(diǎn)：
● 傳感器外殼上的圓形安裝孔（非槽形）可避免由于錯誤的安裝距離或運動(dòng)而導致的碰撞或震動(dòng)引起的維修。
● 兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件（圓盤(pán)）可以適應多種不同的氣動(dòng)執行器。唯一需要做出的選擇是安裝模式，例如：30×80或30×130（見(jiàn)圖2）
● 不銹鋼的目標物已經(jīng)設計在圓盤(pán)上。（見(jiàn)圖1）。
● 4個(gè)LED等表明該傳感器的輸出情況，電源有無(wú)和電磁閥輸出狀態(tài)。
● 雙傳感器的檢測區域足夠狹窄，因而不會(huì )產(chǎn)生擠壓點(diǎn)導致操作人員受傷，或冰塊、灰塵形成的堵塞。
● 電磁閥的接線(xiàn)，可經(jīng)過(guò)傳感器進(jìn)行布線(xiàn)，現場(chǎng)無(wú)需單獨電纜。
圖2、兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件（圓盤(pán)）可以適應多種不同的氣動(dòng)執行器。
在工業(yè)的所有領(lǐng)域中，機械開(kāi)關(guān)曾經(jīng)一度是各種控制問(wèn)題的方案首選，而如今的方法已今非昔比，傳感器毋庸置疑為首選。因為傳感器的工作速度和可靠性的優(yōu)勢十分明顯：
● 全固態(tài)，因此無(wú)磨損或誤差修改；
● 快速輸出開(kāi)關(guān)狀態(tài)；
● 磁滯和重復性可以比機械設備更多得進(jìn)行電子定義；
● 無(wú)焊接或輸出端腐蝕；
● 很少或根本不受堵塞或濕度的影響；
● 無(wú)觸點(diǎn)抖動(dòng)（輸出回波）；
● 大多數傳感器切換時(shí)有L ED顯示，使得維護和調試更簡(jiǎn)單，快捷。
通常，一個(gè)電感式傳感器的平均壽命大大超過(guò)機械開(kāi)關(guān)。事實(shí)上，過(guò)去很多機械開(kāi)關(guān)都用于閥門(mén)反饋，是由于價(jià)格的低廉，同時(shí)也因為使用開(kāi)關(guān)時(shí)極性問(wèn)題不需要考慮。通過(guò)現代技術(shù)，倍加福已經(jīng)成功地將傳感器推向市場(chǎng)，消除了機械式開(kāi)關(guān)僅有的一點(diǎn)優(yōu)勢。
用于閥位檢測的傳感器
選擇正確的傳感器可按以下5個(gè)簡(jiǎn)單步驟實(shí)現：
步驟1：開(kāi)關(guān)盒或還是開(kāi)放式解決方案？
權衡上述優(yōu)勢與缺點(diǎn)， 做出選擇。您可能需要開(kāi)關(guān)盒的保護，或開(kāi)放式解決方案的簡(jiǎn)單便捷。大多數閥門(mén)供應商都會(huì )提供兩種解決方案。你會(huì )發(fā)現開(kāi)關(guān)盒的體積和重量都各異，數量與種類(lèi)也大相徑庭。
步驟2 ： 電氣定義傳感器的終端，傳感器所連接的控制系統調節著(zhù)工作過(guò)程（交流，直流，Namu r等）。極為重要的一點(diǎn)是該系統是否在爆炸地區使用。請看以下的電氣連接類(lèi)型。
● 直流三線(xiàn)傳感器。這些傳感器在兩條供電線(xiàn)路外還有一條單獨的線(xiàn)路。第三條線(xiàn)路連接到PLC輸入卡或控制系統上的輸出端。
● 直流兩線(xiàn)傳感器。在這里，負載與傳感器串聯(lián)。許多傳感器都具備極性容差，即無(wú)需再關(guān)心接線(xiàn)的極性。因此，它與連接正常的機械開(kāi)關(guān)一樣簡(jiǎn)單。實(shí)際應用這類(lèi)傳感器，您一定要注意電路的漏電流及傳感器的電壓降。
● 帶有常開(kāi)和/或常閉輸出的交流傳感器。在這里，負載與傳感器串聯(lián)。
● 交直流兩線(xiàn)通用傳感器。該傳感器與負載串聯(lián)。無(wú)論交流電壓或直流電壓均可連接。
● 兩線(xiàn)Namur傳感器，與相關(guān)本安產(chǎn)品一起，用于防爆環(huán)境（區域0，1和2）?？蓪?shí)現斷線(xiàn)及短路監測。
● 兩線(xiàn)故障安全傳感器。按兩線(xiàn)Namur傳感器標準，但是使用滿(mǎn)足安全級別的隔離柵，可以達到SIL3 安全等級。
第3步：連接的可能性
● 連接方式取決于最終用戶(hù)。例如，帶電纜的密封管或插頭?；瘜W(xué)和制藥領(lǐng)域傾向于選擇電纜連接，通過(guò)電纜密封管進(jìn)入盒子或傳感器。
步驟4：電磁閥操作
與開(kāi)關(guān)盒一樣，使用雙傳感器也可以經(jīng)過(guò)傳感器進(jìn)行電磁閥的布線(xiàn)，其優(yōu)勢就在于執行器只需要一根電纜連接。
步驟5：最后，您必須確認傳感器的諸多特性，以確保傳感器在應用中完美運行。
類(lèi)似的例子便是漏電流、電壓降，周?chē)h(huán)境，最大輸出電流和工作電壓。如果可能，您可以通過(guò)選定傳感器的規格來(lái)確認，保證在靜態(tài)電流（干擾）、沖擊和振動(dòng)最大值的允許范圍內。
未來(lái)的發(fā)展
由于安裝過(guò)程經(jīng)常要適應最新的技術(shù)發(fā)展，以提高工作效率和穩定性，各種總線(xiàn)系統開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。
開(kāi)關(guān)盒和執行器的生產(chǎn)商當然希望加入。許多這樣的制造商已經(jīng)與傳感器制造商協(xié)商開(kāi)發(fā)出了這些總線(xiàn)系統的接口。帶AS-i的開(kāi)關(guān)盒便是一個(gè)很好的例子，因為這種總線(xiàn)系統特別適合數字信息。如果最終用戶(hù)希望使用標準傳感器，便需要合適的現場(chǎng)安裝模塊，如AS-interface，Profibus PA或基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)。
另一方面，也可以看到使用帶有Profibus或基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)接口的電氣執行器和定位系統。顯然越來(lái)越多的公司意識到總線(xiàn)系統的優(yōu)勢，特別是帶AS-i的現場(chǎng)總線(xiàn)組合（如Profibus）十分多見(jiàn)。
本文的結論
人們越來(lái)越多感受到電感式傳感器取代機械開(kāi)關(guān)的趨勢。在某些市場(chǎng)，60%-70%裝有電感式開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)盒已取代了機械式開(kāi)關(guān)。閥位檢測的標準化還有一段路要走。這是因為原來(lái)開(kāi)關(guān)盒設計的起點(diǎn)中，機械裝配和開(kāi)關(guān)技術(shù)的大量混合存在著(zhù)。更常見(jiàn)的是，最終用戶(hù)也經(jīng)常要求提供更為可靠的解決方案，著(zhù)眼于開(kāi)關(guān)盒的長(cháng)期回報。
傳感器公司的持續發(fā)展和創(chuàng )新使得大量傳感器的混合存在，以便裝配于各種開(kāi)關(guān)盒中。
在某些行業(yè)領(lǐng)域中，開(kāi)放式解決方案是一個(gè)明顯的趨勢，因為它的價(jià)格很接近于機械接觸的開(kāi)關(guān)盒方案?，F在由于開(kāi)放式解決方案的尺寸和成本的優(yōu)勢，在手動(dòng)閥上裝配位置反饋也變得更有吸引力。
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