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1、项目8物料识别系统搭建电子课件高教版传感器技术应用（双色）任务1 项目任务书在工件生产和加工过程中，经常需要对不同材质或不同颜色的工件进行不同处理，只有识别出工件的类别才能进行相应的生产加工，因此，工件的识别与检测是一项重要的技术。图示YL-235A型光机电一体化实训装置，就是通过传感器来完成工件的识别。8.1.1项目描述 任务1 项目任务书 某生产线加工金属、白色塑料和黑色塑料三种工件，在该生产线的终端有一个识别装置，用以识别这三种工件。当按下该装置的启动按钮SB1时，设备启动，开始工件检测，皮带输送机以20Hz的频率正转运行，此时可以从进料口放入工件，当皮带输送机进料口检测到有工件时，输送
2、皮带以25Hz的频率正转运行，将工件送到检测位置，当检测出工件的材质时，皮带输送机停止运行，直到该工件被取走后再以20Hz的频率正转运行，准备识别下一个工件。当按下停止按钮SB2时，设备在识别完当前工件后才停止工作。8.1.2项目任务 任务1 项目任务书任务要求：选择好传感器；根据要求，画出物料识别系统的电气控制原理图；按照电气控制原理图接好线路；设置变频器参数；录入PLC程序；调试运行，满足工作过程要求，实现工件的识别检测。8.1.2项目任务 任务2 信息收集8.2.1 接近传感器特性：（1）非接触检测，避免了对传感器自身和目标物的损坏；（2）无触点输出，操作寿命长；（3）即使在有水或油喷溅
3、的苛刻环境中也能稳定检测；（4）反应速度快；（5）小型感测头，安装灵活。接近传感器是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。常用的接近传感器包括检测金属存在的感应型接近传感器、检测金属及非金属物体存在的静电容量型接近传感器、利用磁力产生的直流磁场的磁力传感器等。任务2 信息收集8.2.1 接近传感器1.电容式传感器电容式传感器是一种以各种电容器作为敏感元件的传感器，可以将被测物理量的变化转换为电容量的变化，再经测量电路转换为电压、电流或频率的变化。电容式传感器具有结构简单、性能稳定、灵敏度高、动态特性好等优点。任务2 信息收集8.2.1 接近传感器1.电容
4、式传感器（1）电容式传感器的工作原理 电容式传感器的工作原理可以用平板式电容器来说明。平板电容器由两个金属极板构成，中间充有电介质，当忽略边缘效应时，其电容量为：式中：C电容量；两极板间介质的介电常数；A两极板间相互遮盖面积；d两极板间距离。一般可以将电容式传感器分为变面积式、变极距式和变介电常数式三种类型。任务2 信息收集8.2.1 接近传感器1.电容式传感器（2）电容式接近开关 电容式接近开关是接近传感器的一种，全称静电容量型传感器，能将检测对象的移动信息和存在信息转换成电气信号。任务2 信息收集8.2.1 接近传感器2.电感式接近传感器 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移、压
5、力、流量、振动等转换成线圈的自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，从而实现非电量到电量的转换。按照转换原理可以分为自感式和互感式两大类。人们习惯上讲电感式传感器通常指的是自感式传感器；而互感式传感器，常称为差动变压器式传感器。由于电涡流也是一种电磁感应现象，因而也将电涡流式传感器归为电感式传感器。任务2 信息收集8.2.1 接近传感器2.电感式接近传感器电感式接近传感器全称感应型接近传感器，也称电感式接近开关。能将检测对象的移动信息和存在信息转换成电气信号。通过外部磁场影响，检测在导体表面产生的电涡流引起的磁性损耗，在检测线圈内使其产生交流磁场，并对检测体的金
6、属体产生的电涡流引起的阻抗变化进行检测。一般检测金属物体的存在与否。任务2 信息收集8.2.1 接近传感器3.接近传感器的常用参数与使用（1）标准检测物体测定基本性能的被检测物体，其材料、形状、尺寸的规定。任务2 信息收集8.2.1 接近传感器3.接近传感器的常用参数与使用（2）检测距离用指定的方法移动标准检测物体，由基准位置（基准面）测出的至动作（复位）为止的距离。任务2 信息收集8.2.1 接近传感器3.接近传感器的常用参数与使用（3）响应时间t1：当标准检测物体进入传感器的动作区域，传感器从处于“动作”状态到输出为ON的时间。t2：当标准检测物体离开传感器的动作区域，传感器的输出至OFF
7、 的时间。任务2 信息收集8.2.1 接近传感器3.接近传感器的常用参数与使用（4）响应频率反复接近标准检测物体时，每秒钟检测随之产生的输出的次数。任务2 信息收集8.2.1 接近传感器3.接近传感器的常用参数与使用（5）输出形态 NPN晶体管输出：一般常用的输出形态。PNP晶体管输出：主要是装在出口欧洲等的机械上。无极性输出：可用于交流两线式或直流电路中，不必担心极性出错。任务2 信息收集8.2.1 接近传感器3.接近传感器的常用参数与使用（6）接线接近开关有两线制和三线制之区别，三线制接近开关又分为NPN型和PNP型，它们的接线是不同的。任务2 信息收集8.2.1 接近传感器4.接近开关的
8、安装方式分齐平式和非齐平式。齐平式（又称埋入型）的接近开关表面可与被安装的金属物件形成同一表面，不易被碰坏，但灵敏度较低；非齐平式（非埋入安装型）的接近开关则需要把感应头露出一定高度，否则将降低灵敏度。任务2 信息收集8.2.2光纤传感器1光纤传感器结构与原理 光纤传感器一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置，也属于光电传感器的范畴。由光发射器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成。任务2 信息收集8.2.2光纤传感器1光纤传感器结构与原理 任务2 信息收集8.2.2光纤传感器1光纤传感器结构与原理 任务2 信息收集8.2.2光纤传感器2光纤传感器分类光纤传感器可
9、以分为两大类：一类是功能型(传感型)传感器;另一类是非功能型(传光型)传感器。（1）功能型传感器 功能型传感器是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件,被测量对光纤内传输的光进行调制,使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化,再通过对被调制过的信号进行解调,从而得出被测信号。光纤在其中不仅是导光媒质，而且也是敏感元件，光在光纤内受被测量调制，多采用多模光纤。（2）非功能型传感器 非功能型传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化,光纤仅作为信息的传输介质，常采用单模光纤。光纤在其中仅起导光作用，光照在光纤型敏感元件上受被测量调制。实用化的大都是非功能型的光纤传感器。任务3 项目实施8.3
10、.1选择PLC类型和I/O设备1.设备选择序号 设备名称 符号 型号规格 单位 数量1 可编程序控制器 PLC FX2N-48MR 台 12 变频器 FX-E500 台 13 断路器 QS2 DZX4-60/2P 个 14 熔断器 FU R T18-32/个 15 电动机 M1 台 16 工件检测传感器 SQ1 E3Z-LS61 个 17 金属工件识别传感器 SQ2 NSN40-12M60-E0 个 18 白色塑料工件识别传感器 SQ3 E3X-NA1 1 个 19 黑色塑料工件识别传感器 SQ4 E3X-NA1 1 个 110 启动按钮 SB1 L16A 个 11 1 停止按钮 SB2 L1
11、6A 个 1 任务3 项目实施8.3.1选择PLC类型和I/O设备2.传感器认识（1）电感传感器 任务3 项目实施8.3.1选择PLC类型和I/O设备2.传感器认识（2）光电传感器 任务3 项目实施8.3.1选择PLC类型和I/O设备2.传感器认识（3）光纤传感器 任务3 项目实施8.3.2I/O地址分配输 入 信 号 输 出 信 号序号 名 称 地 址 序号 名 称 地址1 启动按钮 X0 1 变频器STF（正转）Y02 停止按钮 X1 2 变频器RH（高速）Y13 入料口光电传感器 X2 3 变频器RM（中速）Y24 电感传感器 X35 光纤传感器A（白色）X46 光纤传感器B（黑色）X5
12、 任务3 项目实施8.3.3 绘制电气控制原理图 任务3 项目实施8.3.4 硬件接线1.PLC接线 将220V交流电源连接至PLC电源端子L、N，注意火线和零线不能接反、PE端接地。2.输入设备接线（1）按钮接线 将“启动按钮SB1”和“停止按钮SB2”的一端接至PLC输入COM端子，另一端分别接至PLC相应的输入端X1和X2。（2）传感器接线 将各传感器棕色线接至PLC内置24V端子，蓝色线接至PLC输入COM端子，黑色线分别接相应输入端（X2、X3、X4、X5）。注意不能接错。3.输出设备接线 将变频器SD端（公共端）接至PLC输出COM1端；变频器正转端子STF、高速端子RH、中速端子
13、RM分别接至PLC相应输出端子Y0、Y1、Y2。任务3 项目实施8.3.5 设置变频器参数序号 参数代号 参数值 说明1 P4 25Hz高速2 P5 20Hz中速3 P8 1s减速时间4 P79 2外部操作模式8.3.6 录入PLC程序 任务3 项目实施8.3.7 联机调试与故障排除1.接线检查 在传感器、变频器和PLC接线完成后，再次检查接线是否正确。2.通电检查 接线检查完成后，PLC、计算机和变频器通电，检查控制系统有无异常。如果出现异常要立即关闭电源，再次检查接线是否正确，排除故障后再通电。3.程序下载 将梯形图程序下载到PLC中，进入带载监视运行模式。任务3 项目实施8.3.7 联机
14、调试与故障排除4.传感器灵敏度调节（1）光电传感器的灵敏度调节 光电传感器的有效作用距离可以通过其上面专门的灵敏度调节螺钉来调节，顺时针调整螺钉将增大有效作用距离，逆时针调整螺钉将减小有效作用距离。注意：传感器的灵敏度既不能太大，也不能太小，太大可能会出现误检测，太小可能会导致黑色物料检测不到。（2）光纤传感器的灵敏度调节 光纤传感器的灵敏度要求是能检测出白色工件，但不能检测到黑色工件。在光纤传感器的放大器面板上带有8个档位的灵敏度调节旋钮，可以进行灵敏度的调节。任务3 项目实施8.3.7 联机调试与故障排除5.功能调试（1）将PLC的状态转换到RUN。按下启动按钮，检查皮带输送机是否以20H
15、z的频率运行；（2）从进料口放入工件，检查皮带输送机是否以25Hz的频率运行，当检测出工件材质后，观察皮带输送机是否停止；（3）取走工件，检查皮带输送机是否又以20Hz的频率运行，同时检测各机械传动部件是否达到了规定的工艺要求；（4）一种工件识别后，在进行另外两种工件的识别，从进料口放入材质不同的工件，重复（2）和（3）。任务3 项目实施8.3.7 联机调试与故障排除6.故障排除在联机调试过程中，如果出现故障，应先排除故障后再调试。故障排除过程中，首先应检查梯形图程序，如触点是否有错、输出是否有错、逻辑关系是否正确、横线或竖线连接是否正确，有没有短路等，直至所有故障都排除为止。再检查PLC输入与输出接线情况，以保证输入设备和输出设备都接在正确的端子上。任务4 项目考核项目安装完工后，根据教材表8-4所示的验收表进行项目验收。项目考核表见表8-5。