Induktiv givare på 50m

[Wise]

Hej,

Länge sedan man var aktiv här. Har litet dilemma på jobbet och önskar forumets råd

Har en kund i stålindustrin som behöver ha flertalet induktiva givare med ca 50m kabel. Kan förvänta oss rätt höga störfält då det är tung industri med kraftiga elmotorer i närheten, plus krävande miljö i form av värme, vibration, skit etc..
Givarna kommer vara kopplade till en Siemens S7-1200 PLC på hårdvaruräknare. Vill hitta en lösning som är så okänslig mot störningar som möjligt då en felpuls är rätt kritisk i applikationen. Har viss ingångsfiltrering aktiverad på de digitala ingångarna på PLC'n, vill ogärna ändra detta heller då det är "hyffsat" korta pulser, ca 4mS, som behöver detekteras. Har inte möjlighet att implementera någon typ av fältbus mot PLC'n då programmet i PLC'n är rätt svårändrat.

Pratade med teknisk säljare på Pepperl+Fuchs, han rekommenderar Namurgivare och isolationsförstärkare nära PLC'n. Då Namur är en strömstyrd signal så menar de att den lågimpediva kretsen är mycket mindre känslig för störningar än en spänningssignal typ PNP. Och min magkänsla håller med.

Pratade också med IFM, som vi köper vanliga induktiva givare av idag. Och de menar att det inte ska vara något problem störningsmässigt med vanliga PNP givare om man kör en skärmad kabel. Tekniska säljaren hade också rådfrågat med fyra tyska IFM tekniker och alla håller på denna lösning.

Lite kluven. Ska jag lita på min magkänsla och P+F, eller IFM's fasta hållning mot min magkänsla...

Vad säger er samlade expertis? Någon som har erfarenheter av liknande?

[4kTRB]

Ingen erfarenhet alls men vet att fiberkabel används ibland

[H.O]

Jag tror PnP-givare funkar utmärkt. Möjligen att du vill sätta pull-down-motstånd på ingångarna om det visar sig vara problem när givaren inte drar mot plus. Nu vet jag inte vad du har för ingångskort men min erfarenhet är att en typisk ingång drar 3-4mA vid 24V så det krävs rätt mycket störning för att lyckas med det (det är inte som en TTL eller CMOS-ingång).

Har kört mycket PnP-givare i svetsapplikationer med hundratals Ampere flytanade i närliggande kablar - kan inte minnas några problem.

Jag vet inte hur det är med S7-1200 men de större systemen (1500 och gamla 400 t.ex) har ingångkort för Namur-givare ifall du ändå vill gå på Namur-spåret men slippa separata omvandlare/isolationsförstärkare.

Värme, vibration och skit påverkar nog Namur-givaren lika mycket som PnP-givaren...

EDIT: Givare med push-pull utgång finns också.

[Wise]

Tack för svar!

Fiberkabel hade jag inte tänkt på. Låter dyrt, men har inte alls koll på prisbild, teknik eller komponenter. Är totalt 18st givare som ska hanteras.

Tror S7-1200 har ungefär 6kOhm ingångsimpedans, misstänker optokopplaringång. Dubbelklampdiod i SOT23 har jag iaf identifierat.

Skärmbild 2025-09-23 220036.jpg

H.O, tack, låter betryggande med dina erfarenheter. Ja, ett kraftigare pull-down kan ju inte skada. Får räkna på spänningsfall i kabel, men borde klara sig fint. Bra tips om ev Namurkort till S7, ska ha i åtanke. Men har svårt att mappa om ingångarna i detta fall till påhängda moduler/kort, så blir nog externa förstärkare om det blir det spåret. Ska kolla om det finns några vettiga Push-Pull. Ja, miljötåligheten är nog huggen som stucken oberoende av sensortyp.

[4kTRB]

https://www.fastcabling.com/

De har klipp på youtube som beskriver uppkoppling av sensorer med fiber.

[grym]

jag hadde provat skärmad kabel
om det finns flera givare på samma ställe kan man ha gemensam skärmad kabel till ingångarna från en samlingslåda

kan inte komma ihåg att man haft problem med störningar på induktiva givare även om man haft en hel del problem med störningar i maskiner överlag

[jon_kanon]

Jag tror också att skärmad kabel (folieskärm jordad i båda ändar) kan klara en tuff miljö. Körde just ett EMC-test med surge på 2 kV i skärm utan problem (alltså full funktion under störningen = performance critera A) på RS485 som är spänningssignalering. Detta är från standarden för industriella produkter EN61326 där kravet är att man får förlora funktion under störningen, men sedan ska återhämta sig på egen hand (performance critera B).

Har du pulser som är 4 ms som kortast och det motsvarar en halv period har du en grundfrekvens på 125 Hz som högst. Fritt ur tumregelsminnet får du 3% dist på en fykantvåg om högsta insamlade frekvensen är 10x grundfrekvensen på en fyrkantvåg. Du borde alltså kunna LP-filtrera rätt hårt vid 1,25 kHz för att bättra på störtåligheten utan att riskera att förvränga signalen.

[alexanderson]

Det är viktigt att förlägga givarkablarna på ett vettigt sätt.
Inte på samma kabelstege som motorkablar.
Om förläggning på samma kabelstege är nödvändig. Lägg givarkablarna i ett pansarrör.

[Mindmapper]

Har haft induktiva givare PNP med längre avstånd än 50m förbi svetsar od. utan skärm till PLC. Då har det varit långsamma signaler och vi hade 10 ms filter aktiverat för ingången.
Kör du skärmad kabel, drar kabeln en bit ifrån kraftkablar och sätter dit ett pull-down motstånd om det behövs borde det gå bra.

[ds77]

Vad pratar vi för storlek på motorer i närheten?

50m och längre har jag sett utan problem, men för det mesta har vi någon bus nu för tiden.

[Prins Valiant]

Jag jobbade med lyftkranar och traverser, även modell större. Om man använder exempelvis frekvensomriktare för lyftrörelsen måste den enligt föreskrifter övervakas mot bl.a. rusning av ett av driften oberoende fristående system. Det system jag beskriver har använts i 35 år. På dessa motorer använder man sedan många år ett tandhjul på motoraxeln (med induktiv givare eller kullager med inbyggda givare. Lyftkranar har ofta stora motorer för lyftverk som kan vara på 100-tals kW och långt mellan motor och styrutrustning, vilket ställer krav. Störningar är välkänt och måste motverkas. Den induktiva givaren är ju t.o.m. monterad inuti motorn.
För att klara av detta använder man 24VDC givare samt något som heter buffer amplifier , se bild

Denna förstärker och filtrerar signalen, så att den utan problem kan gå väldigt många meter. Hur den exakt är uppbyggd vet jag ej, men den skall monteras nära givaren. Den skärmade kabeln från givare måste monteras minst 20cm från motorkablar och helst i egna kabelrännor. Jordning i båda ändar med 360 graders jordklämma monterad direkt på jordskena.
Jag tycker att övervakning en grym traversmiljö påminner mycket om den miljö som trådskaparen beskriver.

Förtydligande, systemet används där lyftmotorer drivs med frekvensomriktare med scalar control, open loop. Vid frekvensomriktare med closed loop används en annan typ av övervakning, eftersom motorn då har en encoder.

[4kTRB]

Får det inte kosta något alltså?

[Wise]

Tack för alla svar!

Kontentan verkar vara att mina farhågor för störningar nog är lite överdrivna. Jag kommer ju inte direkt från en industriell bakgrund, mer från elektronikvärden med MCU....
Samt att vid CE märkning av vår övervakningsprodukt fick vi nerslag på luftburen immunitet. Vi fick in störningar från sensorerna även fast vi hade skärmade kablar. Lösningen var att använda en kabel där skärmen var terminerad i sensormuttern så hela metallkroppen av sensorn också blev jordad via vår kabel och apparatlåda (Vi har EMC genomföringar i lådan). Nu blir jag dock lite osäker på om det var rätt beslut. Om jag minns korrekt så låg bara sensorerna löst på det oledande bordet i kammaren, således inte "monterade" på samma sätt de normalt kommer vara ute i drift. Dom kommer ju sitta i metallbrackets som i största sannolikhet är jordade ner i metallfundament. Och nu när vi valt skärmade kablar med kopplat mutter bör vi ju ha större risk för jordströmmar i skärmen? Vilket väl inte är önskvärt?

Får det inte kosta något alltså?

Har inte kollat ännu, men ligger på titta senare listan!

jag hadde provat skärmad kabel
om det finns flera givare på samma ställe kan man ha gemensam skärmad kabel till ingångarna från en samlingslåda

kan inte komma ihåg att man haft problem med störningar på induktiva givare även om man haft en hel del problem med störningar i maskiner överlag

Absolut skärmad kabel, frågan är kopplad i mutter eller ej? Multikabel, ja, varför inte. Ska fundera på den.

Jag tror också att skärmad kabel (folieskärm jordad i båda ändar) kan klara en tuff miljö. Körde just ett EMC-test med surge på 2 kV i skärm utan problem (alltså full funktion under störningen = performance critera A) på RS485 som är spänningssignalering. Detta är från standarden för industriella produkter EN61326 där kravet är att man får förlora funktion under störningen, men sedan ska återhämta sig på egen hand (performance critera B).

Har du pulser som är 4 ms som kortast och det motsvarar en halv period har du en grundfrekvens på 125 Hz som högst. Fritt ur tumregelsminnet får du 3% dist på en fykantvåg om högsta insamlade frekvensen är 10x grundfrekvensen på en fyrkantvåg. Du borde alltså kunna LP-filtrera rätt hårt vid 1,25 kHz för att bättra på störtåligheten utan att riskera att förvränga signalen.

Nedslaget på våra EMC tester var vår egen definition, med den första kabeln då vi fick in störningspulser, kom utrustningen igång av sig själv, men då vi räknar antalet pulser och utvärderar utefter antalet ansåg vi det var ett FAIL. Kommer jag ihåg rätt provade vi även att öka den interna filtreringen i PLC'n utan förbättring. Tror dock denna filtrering bara är mjukvarubaserad, inte riktig LP filtrering. Det är intressant, finns ju också induktiva givare som man kan ställa pulsförlängning på, då skulle man kunna ha en rätt kraftig extern filtrering innan PLC'n.

Det är viktigt att förlägga givarkablarna på ett vettigt sätt.
Inte på samma kabelstege som motorkablar.
Om förläggning på samma kabelstege är nödvändig. Lägg givarkablarna i ett pansarrör.

Tack, tror kunden bör ha koll på detta men kommer trycka på hur viktigt detta är.

Har haft induktiva givare PNP med längre avstånd än 50m förbi svetsar od. utan skärm till PLC. Då har det varit långsamma signaler och vi hade 10 ms filter aktiverat för ingången.
Kör du skärmad kabel, drar kabeln en bit ifrån kraftkablar och sätter dit ett pull-down motstånd om det behövs borde det gå bra.

Tack, ökar på mitt förtroende för en enkel lösning

Vad pratar vi för storlek på motorer i närheten?

50m och längre har jag sett utan problem, men för det mesta har vi någon bus nu för tiden.

Tyvärr ingen koll på effekten.

Jag jobbade med lyftkranar och traverser, även modell större. Om man använder exempelvis frekvensomriktare för lyftrörelsen måste den enligt föreskrifter övervakas mot bl.a. rusning av ett av driften oberoende fristående system. Det system jag beskriver har använts i 35 år. På dessa motorer använder man sedan många år ett tandhjul på motoraxeln (med induktiv givare eller kullager med inbyggda givare. Lyftkranar har ofta stora motorer för lyftverk som kan vara på 100-tals kW och långt mellan motor och styrutrustning, vilket ställer krav. Störningar är välkänt och måste motverkas. Den induktiva givaren är ju t.o.m. monterad inuti motorn.
För att klara av detta använder man 24VDC givare samt något som heter buffer amplifier , se bild

Denna förstärker och filtrerar signalen, så att den utan problem kan gå väldigt många meter. Hur den exakt är uppbyggd vet jag ej, men den skall monteras nära givaren. Den skärmade kabeln från givare måste monteras minst 20cm från motorkablar och helst i egna kabelrännor. Jordning i båda ändar med 360 graders jordklämma monterad direkt på jordskena.
Jag tycker att övervakning en grym traversmiljö påminner mycket om den miljö som trådskaparen beskriver.

Förtydligande, systemet används där lyftmotorer drivs med frekvensomriktare med scalar control, open loop. Vid frekvensomriktare med closed loop används en annan typ av övervakning, eftersom motorn då har en encoder.

Den gröna ser ut som en NPN till Push-pull konverterare. Borde absolut vara robustare än en vanlig PNP, kanske skulle passa bra med en uppsamlingslåda och en multiledare enl grym's idé.

Får det inte kosta något alltså?

Jodå, kunden har nog råd. Vårt övervakningssystem är inte gratis och det är lite specialorder så de är nog beredda på en del extrakostnader.

[alexanderson]

Om Du vill ha koll på störningar !
Lägg en FK 1,5 på den plats där signalledaren är tänkt att gå.
Försök 1) Jorda ena ändan. Kolla med oscilloskop i andra ändan hur stora störningarna är. Detta ger en uppskattning av induktivt kopplade störningar.
Försök 2) Jorda i ena ändan via ett 1 kohm motstånd. Samma procedur. Detta ger en uppfattning om kapacitivt kopplade störningar.
--
En partvinnad signalkabel minskar kraftigt både induktivt och kapacitivt kopplade störningar.

[4kTRB]

Fyrskruv ska visst vara bra. Kan det stämma?
I övrigt: FM kör en del med och PLL en del.