大型出口装备的工控传感器如何通过选型来减少服务成本
当前形势下,国内工业自动化行业已经内卷到杀红眼的地步,迫于无奈,大多数厂商只能把目光转移到设备出口上,例如俄罗斯、东南亚、中东等地区都成为最近几年国内设备厂商主要出口市场竞争地区,以编码器为例,设备出口后因为当地一些工况环境问题和编码器预先选型错误的情况下,导致编码器内部关键元器件故障频发、设备停摆甚至损坏的事情时有发生,这就造成出口设备在销售初期看上去利润客观,但是在维保过后却出现利润成本倒挂的问题。
市场上总体来说一般分为光电编码器和磁电编码器,这两种从原理设计上就具有很大的不同,各自的擅长领域不一样,所以也应该分不同的行业和工况环境来使用。编码器作为很多自动化设备中关键传感器,有着极高的重要性,如何为自己的设备选型一款合适的编码器成为了很多电气工程师的重要任务。
光电编码器主要由光源、光码盘和光敏元器件组成、利用光栅衍射原理实现角度测量等变化,其中在绝对值编码器加入了光电齿轮组技术又可以行成多圈绝对值编码器。光电编码器最大的优势就是测量精度高,但是缺点也很明显,容易受环境因素造成编码器故障。
利用磁编芯片和永磁体角度变化进行位置测测量,其中加入全磁多圈齿轮组技术后,又可以行成绝对值多圈齿轮组绝对值编码器,这种编码器测量精度肯定是不如光电编码器,但是它具有高抗振动、冲击、抗腐蚀、宽温度、耐湿度等优点,无需玻璃码盘,抗干扰能力强,不会因为现场强交变磁场导致数据跳变,断电后转动编码器仍能保持数据实时更新,在极端恶劣环境下能保持正常工作,减少后期维护,降低设备运营成本。
光电编码器属于高精密传感器,用在机床等设备上其实有很大的优势,例如海德汉编码器,自身定位就非常准确,但出口型设备在户外或者重工行业的实际使用中,受天气掣肘问题严重,例如出口东南亚时,因大部分东南亚地区都属于热带雨林气候,所以东南亚主要分为雨季和旱季,在雨季的时候,空气中湿润异常,大部分时候都是处于90%以上的湿度环境下,甚至是我国的南方地区属于亚热带季风气候,每年3-4月份,因为南海的暖湿气流和北方西伯利亚的冷空气对冲导致降水增加,整整1个月内都会处于“回南天”天气中,随着近几年频发的厄尔尼诺现象,这种天气还会延长。
编码器在这种环境下长期工作,会由于本身具有玻璃码盘等原因,造成内部码盘上起雾甚至结露,导致光敏效果变差,甚至损坏编码器本身。最近大量工程机械出口的俄罗斯那边,光电编码器又会发生结霜的问题,即冷热交替后产生水汽,夜晚因为温度急剧下降,玻璃码盘上会结霜,化霜后又会导致编码器测量不准。另外多圈光电编码器因为内部齿轮组业是光学原理,工程车辆这种重型设备在实际工作中肯定伴随着高震动、高冲击等情况产生,一旦光学码道跑偏,就会导致编码器多圈数据出错,所以说光学编码器并不符合用在户外或者重工行业等恶劣工况中的使用。
磁电编码器最近几年发展迅速,早已经摆脱了当初抗干扰能力差、精度误差高等固有印象,并且在环境适应上要远远好于光电编码器,包括在多年前SICK的ATM60系列中的Profibus-DP总线在当初港机项目中应用的印象非常深刻;最近几年德国TR的CVM58系列中的Profinet以太网工业编码器在物流行业中表现优异,这都在说明全磁电编码器早已从编码器市场体量中的备用军变成为主力军。
有些客户在选型初期很纠结于编码器的本身价格,反而忽略了后期使用成本,编码器作为大型设备中的关键零部件,如果在验收阶段或者后续使用阶段出现问题,会导致技术人员不停的去现场进行维保服务,这些成本代价就不是编码器本身产品价格差值所能比拟的,这种后续维保成本我们称为“试错成本”,而因几百元甚至几十元的产品价格差值而导致“试错成本”可能性无限放大是非常不可取的。