傳感器三級項目

1、,,,,物料分揀系統(tǒng)簡介,,,主要傳感器介紹,,控制系統(tǒng)設(shè)計,,收獲與感想,,目錄,CONTENTS,,,物料分揀系統(tǒng)簡介,,,,簡述,物料分揀系統(tǒng)是生產(chǎn)生活中常見的工程系統(tǒng)之一，在實驗室中對其進行簡易的模擬，并通過對各項物理量的測量了解傳感器的工作方式。,,基本原理,在物料分揀系統(tǒng)中，物料的材質(zhì)、形狀、顏色、數(shù)量、電機的起停、速度等，均由傳感器控制。原始系統(tǒng)中采用漫反射接近開關(guān)對電機的起停進行控制；對射型紅外傳感器對物料進行計數(shù)與啟動

2、分揀程序；色標(biāo)傳感器區(qū)分物料顏色以便于分揀；使用電渦流傳感器區(qū)分物料材質(zhì)與高度。系統(tǒng)由s7-300型PLC控制，各傳感器采集到的物理量轉(zhuǎn)換為電信號反饋到PLC控制系統(tǒng)中，以實現(xiàn)物料分揀的目的。,研究背景與意義,,物料分揀控制系統(tǒng)在先進制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。是工業(yè)控制及現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，實現(xiàn)物料同時進行多口多層連續(xù)的分揀。在社會各行業(yè)如：物流配送中心、郵局、倉庫等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。,,,,主要傳感器介紹,,,,電機起停

3、控制傳感器,,物料計數(shù)用傳感器,,定位及速度控制傳感器,,物料分類用傳感器,,一、電機起?？刂苽鞲衅?在對電機起?？刂浦校捎媒咏_關(guān)來給予控制系統(tǒng)起停信號。接近開關(guān)是一種無需與運動部件進行機械直接接觸而可以操作的位置開關(guān)，當(dāng)物體接近開關(guān)的感應(yīng)面到動作距離時，不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關(guān)動作，從而驅(qū)動直流電器或給計算機裝置提供控制指令。,漫反射光電接近開關(guān),漫反射型光電開關(guān)是當(dāng)開關(guān)發(fā)射光束時，目標(biāo)產(chǎn)生漫反射，發(fā)射器和接收器構(gòu)成

4、單個的標(biāo)準(zhǔn)部件，當(dāng)有足夠的組合光返回接收器時，開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化，作用距離的典型值一直到3米。,其他常用接近開關(guān),電感式光電開關(guān),電容式光電開關(guān),霍爾式光電開關(guān),金屬目標(biāo)接近這一磁場，其內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，觸發(fā)驅(qū)動控制器件。,磁性物件移近霍爾開關(guān)時，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，進而控制開關(guān)的通斷。,物體移向接近開關(guān)時，使電容

5、的介電常數(shù)發(fā)生變化，改變電容值，使得檢測電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的通斷。,傳感器應(yīng)用比較,,,,,漫反射,電容式,霍爾式,電感式,適用于各種工作條件，其有效的工作距離取決于作用物體的表面性質(zhì)。,能改變其極板間介電常數(shù)的物體均能觸發(fā)該傳感器。檢測距離與接近物體的介電常數(shù)相關(guān)。,只能檢測磁性物體的接近。但其內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，可在各類惡劣環(huán)境下工作。,只能檢測到金屬物體的接近。但成本相對較低。,,,,其他,接近開關(guān)

6、的選用應(yīng)當(dāng)結(jié)合生產(chǎn)工況，選擇最準(zhǔn)確，最經(jīng)濟的安裝方案。,二、物料計數(shù)用傳感器,在物料分揀系統(tǒng)中，對物料的計數(shù)是其中重要的一環(huán)。對物料統(tǒng)一計數(shù)，由傳感器采集信號送入PLC系統(tǒng)后實現(xiàn)。系統(tǒng)物料的計數(shù)與分揀程序觸發(fā)使用E3F-5DP1對射型紅外光電傳感器。,對射型光電傳感器,系統(tǒng)使用的E3F-5DP1對射型紅外光電開關(guān)是一種脈沖式的光電開關(guān)，其由投光器和受光器組成，結(jié)構(gòu)上互相分離，分別敷設(shè)電纜；作用為辨別不透明的物體，并產(chǎn)生脈沖信號送入PLC

7、控制系統(tǒng)；作用的有效距離大，而且光束僅需跨越一次感應(yīng)距離；抗干擾能力強，在野外或者有灰塵的環(huán)境中依然能夠可靠地使用；但由于兩個單元都必須敷設(shè)電纜，所以設(shè)備的消耗比較高。,三、定位及速度控制傳感器,在物料分揀系統(tǒng)中，傳送帶的速度極其重要，它影響系統(tǒng)的工作效率與各項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的確定。物料隨著傳送帶運動，到達分揀位置后被推下。在這過程中，物料的性質(zhì)不同，傳送帶分別以不同的速度運動。分揀位置的確定則需要傳感器對其進行定位。在此系統(tǒng)中，使用增量編碼

8、器HN-3806-AB-N計數(shù)轉(zhuǎn)動脈沖，來確定物料的相對位置；使用固態(tài)繼電器控制速度，對不同工作條件調(diào)整傳送帶帶速度。,增量編碼器工作原理,固態(tài)繼電器,系統(tǒng)使用的固態(tài)繼電器是KS1-10DD，由光控晶閘管和發(fā)光二極管組合構(gòu)成。其主要傳感器部分為光控晶閘管。在物料分揀系統(tǒng)中，選用固態(tài)繼電器控制電機起停，由接近開關(guān)提供控制信號。固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無觸點電子開關(guān)，在開關(guān)過程中無機械接觸部件。具有輸入功率小，靈敏度高，控制功率小，電磁

9、兼容性好，噪聲低和工作頻率高等特點。,四、物料分類傳感器,物料分揀系統(tǒng)中的重要的識別功能需要由傳感器來完成，通過讀物料的識別，來判斷其應(yīng)該分揀到何處，這也是物料分揀系統(tǒng)的核心功能。在搭建的物料分揀系統(tǒng)試驗臺中，采用色標(biāo)傳感器來區(qū)分深色與淺色物料，線位移傳感器（電渦流傳感器）用來區(qū)分金屬與非金屬物料以及區(qū)分金屬物料高度，磁簧管判斷氣缸狀態(tài)。,色標(biāo)傳感器,系統(tǒng)中所使用的BZJ-411色標(biāo)傳感器采用的是光發(fā)射接收原理，發(fā)射調(diào)制光，接受被測物體

10、的發(fā)射光，并根據(jù)其信號的強弱來區(qū)分不同的顏色，識別物料是否在此處推下。該系列傳感器綜合了光學(xué)技術(shù)，半導(dǎo)體電子技術(shù)，調(diào)制解調(diào)技術(shù)具有靈敏性高，響應(yīng)速度快，抗背景光干擾能力強，結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便等特點。,電渦流式傳感器,系統(tǒng)選用的是JCW-18SR線位移傳感器工作原理是金屬在通有交流電的線圈附近形成電渦流，從而反作用于線圈，使線圈感量、阻抗和品質(zhì)因數(shù)發(fā)生變化，在電路中表現(xiàn)為電壓或電流的變化，作為信號送入控制系統(tǒng)中，以實現(xiàn)測量被測量的目的。,

11、磁簧管,磁簧管通常由兩個軟磁性材料做成的、無磁時斷開的兩個金屬簧片觸點。該簧片觸點被封在充有惰性氣體或真空的玻璃管中，玻璃管內(nèi)平行封裝的簧片端重疊，并留有一定間隙或相互接觸以構(gòu)成常開或常閉觸點。其相對于機械開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，速度高，工作壽命長；與電子開關(guān)相比，具有抗負載沖擊能力強等優(yōu)點。工作可靠性很高。,,控制系統(tǒng)設(shè)計,,在三級項目的實施過程中，分揀系統(tǒng)的工作由s7-300PLC控制，各輸入端口接受來自傳感器的信息，經(jīng)過系統(tǒng)處理后輸

12、出信號，來控制氣缸和電機的工作?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計過程分為兩個部分，硬件連接和程序編譯。,硬件系統(tǒng)設(shè)計,表3-1-1 硬件I/O分配表,程序編譯,程序段6：線位移識別檢測鐵塊，高塊3缸推，低缸2缸推,程序段7：定時推下,,程序段9 氣缸2動作并調(diào)成低速,,,傳感器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用前景,,隨著科技的日益進步，各式各樣的新型傳感器也越來越多，除了基礎(chǔ)的機械類傳感器，生物、化學(xué)等傳感器也漸漸出現(xiàn)在生產(chǎn)生活實際中。其未來無可限量。,傳感器

13、在科技發(fā)展中的重要性,先進傳感器的發(fā)展趨勢,先進傳感器有兩層含義，其一指近年來研制成功的新型傳感器。其二是指利用先進的科學(xué)技術(shù)研制開發(fā)出來的。在先進傳感器研制過程中，基礎(chǔ)是發(fā)現(xiàn)新的物理、化學(xué)、生物效應(yīng)作為傳感器基本原則，并開發(fā)出能夠承載其功能的新型材料。譬如應(yīng)用了超導(dǎo)量子力學(xué)的隧道效應(yīng)的約瑟夫遜效應(yīng)傳感器和各種的氣體傳感器、有機傳感器等。,約瑟夫遜效應(yīng)原理圖,,收獲與感想,,反思與收獲,我們在這一課程中，深入的了解了各個物理量的測量方法