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目錄
1 測距應用要求
2 光電測距原理對比
3 IO-LinkVS 模擬量
4 SICKIO-Link 網關—SIG350&SIG200
5 西克光電測距方案
測距應用要求
光學測距需求常見于3C產品裝配、半導體加工等高精尖行業。這些行業對測距精度要求較高，通常是微米級，通過對距離的控制與監測實現對產品加工質量的正確控制。
近年來，隨著鋰電行業、重力儲能及瓦楞紙等行業的快速發展，光學測距也逐漸被應用在這些新興行業的重點工藝流程中，例如：
1 鋰電行業
涂布機放卷處余料監控
輥壓分切機放卷及收卷處卷徑監控
卷繞機收放卷卷徑測量
2 重力儲能行業
升降機高度監控
升降機的到位監測
3 瓦楞紙及包裝行業
接紙機工位，卷徑測量，調整張力及相對位置
包裝設備包裝材料余料檢測，張力調節
相比于3C及半導體行業，這些新興行業對于光學測距的精度要求相對較低，通常毫米級的重復精度即可滿足客戶需求，檢測范圍通常從50mm-2000mm不等。
高精度的光學測距傳感器價格較高，性能遠超客戶需求，因此產生了一個產品與市場的GAP：
- CMOS原理高精度測距傳感器：精度高，性能高，高價值
- ToF 原理測距傳感器：尺寸大，適合遠距離，近距離盲區大。
光電測距原理對比
當前，主流的光學測距原理有兩種：時間飛行與激光位移。二者互有優劣，根據其自身特點，有著明顯的應用區別：
- ToF原理：遠距離測量，最遠可達1500m，重復精度毫米級，適合遠距離定位，廣泛用于軌道、物流等行業。
- CMOS激光位移：近距離測量，最小可達20mm以內，重復精度最高可達0.01um，適合緊湊空間下的精細檢測，廣泛用于鋰電、半導體、3C行業
結合市場需求，SICK推出了依據三角原理測距的光電傳感器：將測距功能集成在光電體內，最短可達15mm，最遠支持850mm。重復精度毫米級，適合鋰電、包裝及升降機等行業的距離控制。
IO-Link VS 模擬量
1 什么是IO-Link
IO-Link是一種獨立于現場總線、開放式的點對點的通信，是適用于工業控制中最底層的設備的工業通訊接口。被稱為“自動化的最后一米”。
一個完整的IO-Link系統，通常包括多個IO-Link設備（包括IO-Link傳感器，IO-Link集線器及標準I/O傳感器等），通過標準電纜與IO-Link主站（如SIG200）相連。
- 第一個全球標準化IO技術（IEC 61131-9）與傳感器和執行器通信
- 最大電纜長度為20m
- 提供典型的掃描周期 2.3ms
- 允許訪問大量傳感器數據 ，能和現場總線連接
2 傳統方案 VS IO-Link方案
傳統方案：
- 所有運算及邏輯都需要PLC編程完
- 如需高速計轉速、物體個數，還需另外搭載高速計數模塊
- 編程較復雜，修改和排查耗時長
SICK方案：
- IO-Link網關從不同的傳感器/執行器收集I/O信號或IO-Link信號（例如測量值）
- 全面診斷傳感器傳感器的選項
- 數據被進一步傳輸→SIG200將IO-Link或DI/DO信號轉換為現場總線（Profinet等）或REST API 通訊信息
3 接線方案與成本對比
傳統方案：
- 為減弱現場EMC干擾造成的信號失真，模擬量傳感器需配有專門的屏蔽線纜，而屏蔽線纜的價格往往是普通標準IO線纜的4倍甚至更高
- 接線繁雜、用時長、容易出錯，外包布線后經常出現EMC干擾，信號不穩定等情況，需額外人工排查
- 需要經過模數轉換，存在信號失真
SICK方案：
- IO-Link數字量輸出，使用標準IO線纜，接線成本更低廉，且數字量輸出無懼電磁干擾，信號質量高
- 無需數模轉換，直接數字量輸出，減少信號失真問題
- 一個網關最多支持8個IO-Link傳感器，接線簡單，布線方便，傳感器出錯易排查。
4 調試與更換
傳統方案：
- 傳感器出錯后，需要人工排查與重新調試，停機維護成本高
- 部分工廠環境相對惡劣，人工介入維護對人體產生損傷
- 更換傳感器時，人工調試更易引入操作誤差
SICK方案：
- 傳感器數據可直接上傳至云端，通過大數據分析等技術，制定相應的維護與保養計劃
- 傳感器狀態實時監控，可以根據狀態參數進行預測性維護，減少意外停機成本
- 更換傳感器可直接從云端下載配置參數文件，無需人工調整，即插即用，省時省力
- 傳感器參數可復制，可以復制到其他傳感器，快速批量調節
5 方案總結
IO-Link屬于點對點的數字量通訊，與傳統的模擬量信號相比，不易受外部干擾，無需使用屏蔽電纜，也可以消除模擬量中數模轉換導致的信號失真問題，同時IO-Link信號可遠程讀取傳感器參數，也可以遠程監控及設置傳感器
傳統模擬量：
- 容易傳輸線路上受干擾，需使用屏蔽線纜
- 測量值需經多次數模轉換，易導致數據失真
IO-Link信號：
- 數字信號傳輸，不懼干擾，無需使用屏蔽線纜
- 直接輸出數字量、無需轉換、數據更可靠
- 數據雙向通訊、可遠程監控傳感器狀態，也可遠程調試傳感器
- 開關量與數字量共用，無需更改接線
SICKIO-Link 網關——SIG350 & SIG200
SIG350 為工廠自動化和物流自動化而生
- 簡化裝配線的安裝工作
- 監控數據的動態變化來預告風險，減少停機時間
- 高效集成多個傳感器與執行器
- 可視化并分析IIOT應用中的數據，精確到每個傳感器與執行器
- 新增端口類型Class B，可支持直流電機或閥島等的連接
SIG200是IO-LINK工業網關，可以收集IO-LINK信號和I/O信號轉化為總線信號與上位機通訊，同時支持REST API（基于HTTP的通訊協議）。內部集成邏輯編輯器，可進行與、或、非、計時、計數等簡單邏輯工作，實現邊緣計算。
五大獲益：
- 運行狀態可視化，便于診斷與維護
- 同時搭載普通IO及帶通訊的智能傳感器，由SIG200匯總信息上傳上位機或云端
- 通過軟件簡易編程，無需修改PLC程序
- 簡潔布線，減少排查時間，提高保護等級
- 配置時間短，參數可存儲至云端，更換只需下載
西克光電測距方案
1 配置列表
2 SIG200 邊緣計算功能演示
- 可通過免費軟件SOPAS進行簡易編程
- SIG100/SIG200具備多種功能塊，如計時、計數、邏輯判斷等。同時支持高速累加計數，而無需額外配置高速計數模塊
- 用戶無法修改PLC內部內部程序時，使用SIG200邊緣計算實現簡單邏輯編程，而無需修改PLC程序
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