接近傳感器HS2-C30-A01-E4/15mm接近開關(guān)作為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用為廣泛的非接觸式位置檢測(cè)器件，在量產(chǎn)線定位、物料計(jì)數(shù)、限位保護(hù)等核心場(chǎng)景中發(fā)揮著常用的作用，我司自動(dòng)化分揀量產(chǎn)線的位置檢測(cè)器件選型需求，本次針對(duì)HS2-C30-A01-E4型號(hào)圓柱型接近開關(guān)開展了全參數(shù)測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)適配驗(yàn)證工作。該型號(hào)接近開關(guān)標(biāo)稱檢測(cè)測(cè)距為15mm，工作電壓范圍10-60VDC，很大輸出電流200mA，符合我司量產(chǎn)線低壓直流供電的設(shè)計(jì)要求。本次測(cè)試與總結(jié)的核心目的，在于全面驗(yàn)證該型號(hào)產(chǎn)品的標(biāo)稱參數(shù)是否符合廠商提供的技術(shù)很準(zhǔn)，測(cè)試其在我司量產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性與可靠性，評(píng)估其是否滿足分揀量產(chǎn)線的位置檢測(cè)精度要求，為后續(xù)批量采購與上線應(yīng)用提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)總結(jié)測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題，提出適配優(yōu)化方案，保障新增量產(chǎn)線按期投用。

測(cè)試環(huán)境搭建

本次測(cè)試分為實(shí)驗(yàn)室參數(shù)驗(yàn)證測(cè)試與量產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工況適配測(cè)試兩個(gè)階段。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試階段依托我司黃岡基地電氣實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備搭建測(cè)試平臺(tái)，供電設(shè)備采用可調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓范圍0-100VDC，精度可達(dá)±0.1V，滿足10-60VDC區(qū)間的電壓調(diào)節(jié)測(cè)試需求；信號(hào)采集采用德國進(jìn)口高精度數(shù)據(jù)采集卡，采樣頻率可達(dá)1kHz，能夠很準(zhǔn)捕捉接近開關(guān)的輸出信號(hào)變化；檢測(cè)距離測(cè)試采用高精度數(shù)顯位移平臺(tái)，行程范圍0-50mm，定位精度可達(dá)0.01mm，滿足15mm標(biāo)稱檢測(cè)距離的很準(zhǔn)測(cè)量；負(fù)載測(cè)試采用可變功率電阻模塊，可模擬0-500mA范圍內(nèi)的輸出負(fù)載，驗(yàn)證很大輸出電流下的工作穩(wěn)定性。

量產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試階段依托我司正在調(diào)試的自動(dòng)化分揀量產(chǎn)線展開，量產(chǎn)線輸送速度范圍為0.5-2m/s，檢測(cè)對(duì)象為不同材質(zhì)的很準(zhǔn)包裝工件，現(xiàn)場(chǎng)存在電機(jī)電磁干擾、粉塵污染、環(huán)境溫度波動(dòng)等典型工業(yè)工況，能夠有效驗(yàn)證接近開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用性能。測(cè)試環(huán)境溫度范圍為22-35℃，符合工業(yè)器件常規(guī)工作溫度區(qū)間要求。

測(cè)試方案設(shè)計(jì)

本次測(cè)試圍繞核心參數(shù)與實(shí)際應(yīng)用兩個(gè)維度設(shè)計(jì)測(cè)試項(xiàng)目：一是核心參數(shù)驗(yàn)證測(cè)試，包括檢測(cè)距離測(cè)試、工作電壓范圍測(cè)試、輸出電流能力測(cè)試三個(gè)項(xiàng)目，驗(yàn)證廠商標(biāo)稱參數(shù)的準(zhǔn)確性；二是工況穩(wěn)定性測(cè)試，包括連續(xù)工作可靠性測(cè)試、抗干擾測(cè)試、不同材質(zhì)檢測(cè)適應(yīng)性測(cè)試三個(gè)項(xiàng)目，驗(yàn)證器件在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的穩(wěn)定性；三是適配性評(píng)估，結(jié)合分揀量產(chǎn)線的定位要求，測(cè)試重復(fù)定位精度，評(píng)估是否滿足量產(chǎn)需求。

每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目重復(fù)測(cè)試不少于10次，取測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值作為最終結(jié)果，同時(shí)記錄很大偏差與異常數(shù)據(jù)，保障測(cè)試結(jié)果的可靠性。

檢測(cè)距離測(cè)試

檢測(cè)距離是接近開關(guān)的核心性能參數(shù)，直接決定了安裝間隙與檢測(cè)可靠性。本次測(cè)試采用高精度位移平臺(tái)調(diào)節(jié)接近開關(guān)與檢測(cè)對(duì)象的距離，從0開始逐步增大距離，記錄開關(guān)觸發(fā)動(dòng)作時(shí)的距離值，再從很大距離逐步減小，記錄開關(guān)釋放動(dòng)作時(shí)的距離值，重復(fù)測(cè)試10次。

測(cè)試結(jié)果顯示，HS2-C30-A01-E4接近開關(guān)的平均動(dòng)作檢測(cè)距離為14.82mm，平均釋放檢測(cè)距離為13.96mm，標(biāo)稱檢測(cè)距離15mm的誤差為-1.2%，誤差范圍在行業(yè)通用的±5%允許偏差范圍內(nèi)，符合標(biāo)稱參數(shù)要求。測(cè)試過程中很大偏差為0.12mm，重復(fù)性良好，說明該型號(hào)產(chǎn)品的檢測(cè)距離一致性達(dá)標(biāo)，能夠適配我司量產(chǎn)線12mm安裝間隙的設(shè)計(jì)要求，預(yù)留了足夠的安裝誤差空間。

工作電壓范圍測(cè)試

接近開關(guān)HS2-C30-A01-E4/15mm/10-60VDC 200mA接近傳感器標(biāo)稱工作電壓范圍為10-60VDC，本次測(cè)試分別在10VDC、24VDC、36VDC、48VDC、60VDC五個(gè)典型電壓點(diǎn)測(cè)試開關(guān)的工作狀態(tài)，每個(gè)電壓點(diǎn)連續(xù)工作30分鐘，記錄輸出信號(hào)的穩(wěn)定性。測(cè)試結(jié)果顯示，在整個(gè)10-60VDC電壓區(qū)間內(nèi)，接近開關(guān)均能夠穩(wěn)定觸發(fā)與釋放，輸出低電平與高電平的偏差均在允許范圍內(nèi)，沒有出現(xiàn)誤觸發(fā)、信號(hào)跳變等異?，F(xiàn)象。當(dāng)電壓降低至9.5VDC時(shí)，開關(guān)仍能正常工作，當(dāng)電壓降低至9.2VDC時(shí)，輸出信號(hào)開始出現(xiàn)不穩(wěn)定，說明該開關(guān)的實(shí)際很低工作電壓略低于標(biāo)稱值，冗余設(shè)計(jì)充足，能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)供電電壓一定范圍內(nèi)的波動(dòng)，符合我司量產(chǎn)線24VDC很準(zhǔn)供電的要求。

輸出電流能力測(cè)試

該型號(hào)接近開關(guān)標(biāo)稱很大輸出電流為200mA，本次測(cè)試通過可變電阻模塊逐步增大輸出負(fù)載，將輸出電流從50mA逐步提升至250mA，記錄不同輸出電流下開關(guān)的工作溫度與輸出信號(hào)穩(wěn)定性。測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)輸出電流在50mA-200mA范圍內(nèi)時(shí)，開關(guān)的表面溫度穩(wěn)定在30-42℃之間，輸出信號(hào)無異常，能夠穩(wěn)定帶動(dòng)我司量產(chǎn)線所使用的PLC輸入模塊與中間繼電器負(fù)載；當(dāng)輸出電流提升至210mA時(shí)，開關(guān)開始出現(xiàn)輕微發(fā)熱，輸出信號(hào)仍保持穩(wěn)定；當(dāng)輸出電流提升至230mA時(shí)，開關(guān)表面溫度超過60℃，輸出信號(hào)開始出現(xiàn)小幅跳變，說明其實(shí)際很大承受電流略高于標(biāo)稱值，標(biāo)稱參數(shù)留有余量，在200mA額定電流下長期工作的安全性與穩(wěn)定性均有保障，滿足我司的負(fù)載要求。

連續(xù)工作可靠性測(cè)試

本次連續(xù)工作可靠性測(cè)試在量產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)開展，將HS2-C30-A01-E4接近開關(guān)安裝在分揀量產(chǎn)線的工件到位檢測(cè)位置，以1.2m/s的輸送速度連續(xù)運(yùn)行72小時(shí)，累計(jì)檢測(cè)工件超過12萬次，記錄觸發(fā)次數(shù)與誤觸發(fā)、漏觸發(fā)的次數(shù)。測(cè)試結(jié)果顯示，72小時(shí)連續(xù)運(yùn)行過程中，僅出現(xiàn)2次漏觸發(fā)，誤觸發(fā)次數(shù)為0，誤漏觸發(fā)率約為0.0017%，遠(yuǎn)低于我司要求的0.01%的合格很準(zhǔn)，說明該型號(hào)開關(guān)的長期工作穩(wěn)定性良好，能夠滿足量產(chǎn)線連續(xù)不間斷量產(chǎn)的要求。測(cè)試結(jié)束后拆解檢查，開關(guān)內(nèi)部沒有出現(xiàn)結(jié)露、積塵影響檢測(cè)的情況，密封性能符合要求。

抗干擾測(cè)試

量產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在伺服電機(jī)、變頻器等大功率設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾，對(duì)接近開關(guān)的信號(hào)輸出穩(wěn)定性存在影響。本次抗干擾測(cè)試將接近開關(guān)與變頻器動(dòng)力線纜并行敷設(shè)1米，模擬現(xiàn)場(chǎng)布線工況，在變頻器滿功率運(yùn)行狀態(tài)下測(cè)試接近開關(guān)的輸出信號(hào)。測(cè)試結(jié)果顯示，電磁干擾環(huán)境下，接近開關(guān)的輸出信號(hào)僅出現(xiàn)不超過0.2V的波動(dòng)，沒有出現(xiàn)誤觸發(fā)，抗干擾性能符合工業(yè)應(yīng)用要求，說明其內(nèi)部的濾波電路設(shè)計(jì)合理，能夠適應(yīng)我司量產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境。同時(shí)我們測(cè)試了直流供電電壓波動(dòng)10%情況下的工作狀態(tài)，開關(guān)依然能夠穩(wěn)定輸出，抗電源波動(dòng)能力達(dá)標(biāo)。

不同材質(zhì)檢測(cè)適應(yīng)性測(cè)試

接近開關(guān)分為不同類型，對(duì)不同材質(zhì)的檢測(cè)性能存在差異，我司分揀量產(chǎn)線的工件包含碳鋼包裝、鋁箔包裝、塑料包裝三種常見材質(zhì)，本次測(cè)試分別針對(duì)三種材質(zhì)開展檢測(cè)距離測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，針對(duì)碳鋼材質(zhì)工件，平均檢測(cè)距離為14.82mm，和標(biāo)稱值基本一致；針對(duì)鋁箔材質(zhì)工件，平均檢測(cè)距離為13.91mm，下降約6%，仍滿足12mm安裝間隙的檢測(cè)要求；針對(duì)塑料包裝工件，由于該型號(hào)為電感式接近開關(guān)，無法檢測(cè)非導(dǎo)電材質(zhì)，但我司量產(chǎn)線中塑料包裝工件內(nèi)部均含有金屬，依然能夠穩(wěn)定觸發(fā)，說明該型號(hào)開關(guān)能夠適配我司所有產(chǎn)品類型的檢測(cè)需求。

重復(fù)定位精度測(cè)試與適配評(píng)估

我司自動(dòng)化分揀量產(chǎn)線對(duì)工件到位檢測(cè)的重復(fù)定位精度要求為±0.5mm，本次測(cè)試針對(duì)HS2-C30-A01-E4接近開關(guān)的重復(fù)定位精度開展測(cè)試，將工件在到位位置反復(fù)移動(dòng)，記錄開關(guān)觸發(fā)時(shí)的工件位置偏差，重復(fù)測(cè)試50次。測(cè)試結(jié)果顯示，該開關(guān)的重復(fù)定位精度很大偏差為0.21mm，平均偏差為0.08mm，遠(yuǎn)優(yōu)于我司的精度要求，能夠滿足分揀量產(chǎn)線的定位需求，不會(huì)因?yàn)槲恢脵z測(cè)偏差導(dǎo)致分揀動(dòng)作錯(cuò)誤。

結(jié)合所有測(cè)試結(jié)果，HS2-C30-A01-E4接近開關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)均符合標(biāo)稱很準(zhǔn)，在我司量產(chǎn)工況下穩(wěn)定性、精度、負(fù)載能力均滿足要求，可以作為分揀量產(chǎn)線的位置檢測(cè)器件批量選用。

存在問題與優(yōu)化建議

本次測(cè)試過程中也發(fā)現(xiàn)了一些小問題，一是該型號(hào)開關(guān)的出線端口防護(hù)等級(jí)為IP67，但在安裝過程中出線端的鎖緊螺母精度略差，人工安裝時(shí)容易出現(xiàn)受力不均導(dǎo)致密封性能下降，建議后續(xù)采購時(shí)要求廠商優(yōu)化鎖緊螺母的加工精度，同時(shí)在安裝作業(yè)指導(dǎo)書中明確要求采用扭矩扳手安裝，保障密封性能；二是該型號(hào)開關(guān)的標(biāo)稱線纜長度為2米，我司部分檢測(cè)點(diǎn)位的布線長度需要2.5米，需要現(xiàn)場(chǎng)接駁，建議后續(xù)針對(duì)特殊點(diǎn)位定制對(duì)應(yīng)長度的線纜，減少現(xiàn)場(chǎng)接駁的故障點(diǎn)；三是電感式接近開關(guān)無法檢測(cè)無金屬的純塑料工件，建議后續(xù)在純塑料工件檢測(cè)場(chǎng)景備選電容式接近開關(guān)，本次量產(chǎn)線不存在該場(chǎng)景，因此不影響本次選型。

接近傳感器HS2-C30-A01-E4/15mm接近開關(guān)的測(cè)試驗(yàn)證工作，全面完成了核心參數(shù)測(cè)試、工況穩(wěn)定性測(cè)試、定位精度測(cè)試所有預(yù)定項(xiàng)目。測(cè)試結(jié)果表明，該型號(hào)接近開關(guān)標(biāo)稱15mm檢測(cè)距離、10-60VDC工作電壓、200mA輸出電流的參數(shù)準(zhǔn)確，性能冗余充足，在我司黃岡量產(chǎn)基地的工業(yè)工況下運(yùn)行穩(wěn)定，定位精度滿足要求，適配新增自動(dòng)化分揀量產(chǎn)線的應(yīng)用需求，可以推進(jìn)后續(xù)批量采購與上線應(yīng)用工作。

本次測(cè)試積累的參數(shù)數(shù)據(jù)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，也為我司其他量產(chǎn)線同類器件的選型提供了參考依據(jù)，后續(xù)我們將持續(xù)跟進(jìn)該型號(hào)開關(guān)上線后的運(yùn)行狀態(tài)，定期統(tǒng)計(jì)故障數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化我司自動(dòng)化器件選型很準(zhǔn)，保障量產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行。