应用分享 | 可以测距的光电传感器

• 关键词：西克,光电传感器
• 摘要：光学测距需求常见于3C产品装配、半导体加工等高精尖行业。这些行业对测距精度要求较高，通常是微米级，通过对距离的控制与监测实现对产品加工质量的正确控制。

目录

1.测距应用要求

2.光电测距原理对比

3.IO-LinkVS 模拟量

4.SICKIO-Link 网关—SIG350&SIG200

5.西克光电测距方案

测距应用要求

光学测距需求常见于3C产品装配、半导体加工等高精尖行业。这些行业对测距精度要求较高，通常是微米级，通过对距离的控制与监测实现对产品加工质量的正确控制。

近年来，随着锂电行业、重力储能及瓦楞纸等行业的快速发展，光学测距也逐渐被应用在这些新兴行业的重点工艺流程中，例如：

1.锂电行业

涂布机放卷处余料监控

辊压分切机放卷及收卷处卷径监控 

卷绕机收放卷卷径测量

2.重力储能行业

升降机高度监控 

升降机的到位监测

3.瓦楞纸及包装行业

接纸机工位，卷径测量，调整张力及相对位置 

包装设备包装材料余料检测，张力调节

相比于3C及半导体行业，这些新兴行业对于光学测距的精度要求相对较低，通常毫米级的重复精度即可满足客户需求，检测范围通常从50mm-2000mm不等。

高精度的光学测距传感器价格较高，性能远超客户需求，因此产生了一个产品与市场的GAP：

CMOS原理高精度测距传感器：精度高，性能高，高价值

ToF 原理测距传感器：尺寸大，适合远距离，近距离盲区大。

光电测距原理对比

当前，主流的光学测距原理有两种：时间飞行与激光位移。二者互有优劣，根据其自身特点，有着明显的应用区别：

ToF原理：远距离测量，最远可达1500m，重复精度毫米级，适合远距离定位，广泛用于轨道、物流等行业。 

CMOS激光位移：近距离测量，最小可达20mm以内，重复精度最高可达0.01um，适合紧凑空间下的精细检测，广泛用于锂电、半导体、3C行业

结合市场需求，SICK推出了依据三角原理测距的光电传感器：将测距功能集成在光电体内，最短可达15mm，最远支持850mm。重复精度毫米级，适合锂电、包装及升降机等行业的距离控制。

IO-Link  VS 模拟量

1.什么是IO-Link

IO-Link是一种独立于现场总线、开放式的点对点的通信，是适用于工业控制中最底层的设备的工业通讯接口。被称为“自动化的最后一米”。

一个完整的IO-Link系统，通常包括多个IO-Link设备（包括IO-Link传感器，IO-Link集线器及标准I/O传感器等），通过标准电缆与IO-Link主站（如SIG200）相连。

第一个全球标准化IO技术（IEC 61131-9）与传感器和执行器通信

最大电缆长度为20m

提供典型的扫描周期 2.3ms    

允许访问大量传感器数据 ，能和现场总线连接

2.传统方案 VS IO-Link方案

传统方案：

所有运算及逻辑都需要PLC编程完

如需高速计转速、物体个数，还需另外搭载高速计数模块

编程较复杂，修改和排查耗时长

SICK方案：

IO-Link网关从不同的传感器/执行器收集I/O信号或IO-Link信号（例如测量值）

全面诊断传感器传感器的选项

数据被进一步传输→SIG200将IO-Link或DI/DO信号转换为现场总线（Profinet等）或REST API 通讯信息

3.接线方案与成本对比

传统方案：

为减弱现场EMC干扰造成的信号失真，模拟量传感器需配有专门的屏蔽线缆，而屏蔽线缆的价格往往是普通标准IO线缆的4倍甚至更高

接线繁杂、用时长、容易出错，外包布线后经常出现EMC干扰，信号不稳定等情况，需额外人工排查

需要经过模数转换，存在信号失真

SICK方案：

IO-Link数字量输出，使用标准IO线缆，接线成本更低廉，且数字量输出无惧电磁干扰，信号质量高

无需数模转换，直接数字量输出，减少信号失真问题

一个网关最多支持8个IO-Link传感器，接线简单，布线方便，传感器出错易排查。

4.调试与更换

传统方案：

传感器出错后，需要人工排查与重新调试，停机维护成本高

部分工厂环境相对恶劣，人工介入维护对人体产生损伤

更换传感器时，人工调试更易引入操作误差

SICK方案：

传感器数据可直接上传至云端，通过大数据分析等技术，制定相应的维护与保养计划

传感器状态实时监控，可以根据状态参数进行预测性维护，减少意外停机成本

更换传感器可直接从云端下载配置参数文件，无需人工调整，即插即用，省时省力

传感器参数可复制，可以复制到其他传感器，快速批量调节

5.方案总结

IO-Link属于点对点的数字量通讯，与传统的模拟量信号相比，不易受外部干扰，无需使用屏蔽电缆，也可以消除模拟量中数模转换导致的信号失真问题，同时IO-Link信号可远程读取传感器参数，也可以远程监控及设置传感器

传统模拟量：

容易传输线路上受干扰，需使用屏蔽线缆

测量值需经多次数模转换，易导致数据失真

IO-Link信号：

数字信号传输，不惧干扰，无需使用屏蔽线缆

直接输出数字量、无需转换、数据更可靠

数据双向通讯、可远程监控传感器状态，也可远程调试传感器

开关量与数字量共用，无需更改接线

SICKIO-Link 网关——SIG350 & SIG200

SIG350 为工厂自动化和物流自动化而生

简化装配线的安装工作

监控数据的动态变化来预告风险，减少停机时间

高效集成多个传感器与执行器

可视化并分析IIOT应用中的数据，精确到每个传感器与执行器

新增端口类型Class B，可支持直流电机或阀岛等的连接

SIG200是IO-LINK工业网关，可以收集IO-LINK信号和I/O信号转化为总线信号与上位机通讯，同时支持REST API（基于HTTP的通讯协议）。内部集成逻辑编辑器，可进行与、或、非、计时、计数等简单逻辑工作，实现边缘计算。

五大获益：

运行状态可视化，便于诊断与维护

同时搭载普通IO及带通讯的智能传感器，由SIG200汇总信息上传上位机或云端

通过软件简易编程，无需修改PLC程序

简洁布线，减少排查时间，提高保护等级

配置时间短，参数可存储至云端，更换只需下载

西克光电测距方案

1.配置列表

2.SIG200 边缘计算功能演示

可通过免费软件SOPAS进行简易编程

SIG100/SIG200具备多种功能块，如计时、计数、逻辑判断等。同时支持高速累加计数，而无需额外配置高速计数模块

用户无法修改PLC内部内部程序时，使用SIG200边缘计算实现简单逻辑编程，而无需修改PLC程序

如需了解更多

请在公众号对话窗口回复“光电传感器”