傳感器三級(jí)項(xiàng)目

1、圓柱物料分揀系統(tǒng)圓柱物料分揀系統(tǒng)Cylindrical material sorting system匯報(bào)人： 李 響 夏中巖 張軒赫導(dǎo) 師： 邊 輝物料分揀系統(tǒng)物料分揀系統(tǒng)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介主要傳感器介紹主要傳感器介紹控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)收獲與感想收獲與感想目錄CONTENTS物料分揀系統(tǒng)簡(jiǎn)介物料分揀系統(tǒng)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)述物料分揀系統(tǒng)是生產(chǎn)生活中常見(jiàn)的工程系統(tǒng)之一，在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)易的模擬，并通過(guò)對(duì)各項(xiàng)物理量的測(cè)量了解傳感器的工作方式?；驹?在物料分揀系統(tǒng)中，物料的材質(zhì)、形狀、顏色、數(shù)量、電機(jī)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(kāi)關(guān)對(duì)電機(jī)的起停進(jìn)行控制；對(duì)射型紅外傳感器對(duì)物料進(jìn)行

2、計(jì)數(shù)與啟動(dòng)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(hào)反饋到PLC控制系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)物料分揀的目的。研究背景與意義研究背景與意義 物料分揀控制系統(tǒng)在先進(jìn)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(shí)現(xiàn)物料同時(shí)進(jìn)行多口多層連續(xù)的分揀。在社會(huì)各行業(yè)如：物流配送中心、郵局、倉(cāng)庫(kù)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。主要傳感器介紹主要傳感器介紹電機(jī)起?？刂苽鞲衅魑锪嫌?jì)數(shù)用傳感器定位及速度控制傳感器物料分類(lèi)用傳感器一、電機(jī)起?？刂苽鞲衅?在對(duì)電機(jī)起停控制中，采用接近開(kāi)關(guān)來(lái)給予控制系統(tǒng)起停信號(hào)。

3、接近開(kāi)關(guān)是一種無(wú)需與運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行機(jī)械直接接觸而可以操作的位置開(kāi)關(guān)，當(dāng)物體接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面到動(dòng)作距離時(shí)，不需要機(jī)械接觸及施加任何壓力即可使開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)直流電器或給計(jì)算機(jī)裝置提供控制指令。漫反射光電接近開(kāi)關(guān) 漫反射型光電開(kāi)關(guān)是當(dāng)開(kāi)關(guān)發(fā)射光束時(shí)，目標(biāo)產(chǎn)生漫反射，發(fā)射器和接收器構(gòu)成單個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)部件，當(dāng)有足夠的組合光返回接收器時(shí)，開(kāi)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(kāi)關(guān)電感式光電開(kāi)關(guān)電容式光電開(kāi)關(guān)霍爾式光電開(kāi)關(guān)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng)，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(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件。磁性物件移近霍爾開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)檢

4、測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通斷。物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，改變電容值，使得檢測(cè)電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開(kāi)關(guān)的通斷。傳感器應(yīng)用比較漫反射漫反射電容式電容式霍爾式霍爾式電感式電感式 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(cè)距離與接近物體的介電常數(shù)相關(guān)。 只能檢測(cè)磁性物體的接近。但其內(nèi)部采用環(huán)氧樹(shù)脂封灌成一體化，可在各類(lèi)惡劣環(huán)境下工作。 只能檢測(cè)到金屬物體的接近。但成本相對(duì)較低。其他其他接近開(kāi)關(guān)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(jì)的安裝方案。

5、二、物料計(jì)數(shù)用傳感器 在物料分揀系統(tǒng)中，對(duì)物料的計(jì)數(shù)是其中重要的一環(huán)。對(duì)物料統(tǒng)一計(jì)數(shù)，由傳感器采集信號(hào)送入PLC系統(tǒng)后實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)物料的計(jì)數(shù)與分揀程序觸發(fā)使用E3F-5DP1對(duì)射型紅外光電傳感器。對(duì)射型光電傳感器系統(tǒng)使用的E3F-5DP1對(duì)射型紅外光電開(kāi)關(guān)是一種脈沖式的光電開(kāi)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(hào)送入PLC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(qiáng)，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(gè)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

6、速度極其重要，它影響系統(tǒng)的工作效率與各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的確定。物料隨著傳送帶運(yùn)動(dòng)，到達(dá)分揀位置后被推下。在這過(guò)程中，物料的性質(zhì)不同，傳送帶分別以不同的速度運(yùn)動(dòng)。分揀位置的確定則需要傳感器對(duì)其進(jìn)行定位。在此系統(tǒng)中，使用增量編碼器HN-3806-AB-N計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖，來(lái)確定物料的相對(duì)位置；使用固態(tài)繼電器控制速度，對(duì)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(jī)起停，由接近開(kāi)關(guān)提供控制信號(hào)。固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中無(wú)機(jī)械

7、接觸部件。具有輸入功率小，靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好，噪聲低和工作頻率高等特點(diǎn)。四、物料分類(lèi)傳感器物料分揀系統(tǒng)中的重要的識(shí)別功能需要由傳感器來(lái)完成，通過(guò)讀物料的識(shí)別，來(lái)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(yàn)臺(tái)中，采用色標(biāo)傳感器來(lái)區(qū)分深色與淺色物料，線位移傳感器（電渦流傳感器）用來(lái)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(cè)物體的發(fā)射光，并根據(jù)其信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)區(qū)分不同的顏色，識(shí)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)，

8、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(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便等特點(diǎn)。電渦流式傳感器 系 統(tǒng) 選 用 的 是 J C W -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(hào)送入控制系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量被測(cè)量的目的。磁簧管 磁簧管通常由兩個(gè)軟磁性材料做成的、無(wú)磁時(shí)斷開(kāi)的兩個(gè)金屬簧片觸點(diǎn)。該簧片觸點(diǎn)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(kāi)或常閉觸點(diǎn)。其相對(duì)于機(jī)械開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，速度高，工作壽命長(zhǎng)；與電子開(kāi)關(guān)相

9、比，具有抗負(fù)載沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。工作可靠性很高?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在三級(jí)項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，分揀系統(tǒng)的工作由s7-300PLC控制，各輸入端口接受來(lái)自傳感器的信息，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理后輸出信號(hào)，來(lái)控制氣缸和電機(jī)的工作?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程分為兩個(gè)部分，硬件連接和程序編譯。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)表3-1-1 硬件I/O分配表硬件I/O接口接口色標(biāo)傳感器I1.1增量編碼器I1.2光電對(duì)射開(kāi)關(guān)I0.0漫反射光電開(kāi)關(guān)I0.1干簧管11I0.3干簧管22I0.2干簧管33I0.5干簧管44I0.4干簧管55I0.7干簧管66I0.6線位移傳感器PIW752氣缸Q0.0氣缸Q0.1氣缸Q0.2繼電器Q0.3調(diào)速PQB

10、2程序編譯程序段6：線位移識(shí)別檢測(cè)鐵塊，高塊3缸推，低缸2缸推 程序段7：定時(shí)推下 程序段9 氣缸2動(dòng)作并調(diào)成低速傳感器在其他領(lǐng)域的傳感器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用前景應(yīng)用前景 隨著科技的日益進(jìn)步，各式各樣的新型傳感器也越來(lái)越多，除了基礎(chǔ)的機(jī)械類(lèi)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(shí)際中。其未來(lái)無(wú)可限量。傳感器在科技發(fā)展中的重要性先進(jìn)傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 先進(jìn)傳感器有兩層含義，其一指近年來(lái)研制成功的新型傳感器。其二是指利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)研制開(kāi)發(fā)出來(lái)的。在先進(jìn)傳感器研制過(guò)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(kāi)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(jī)傳感器等。約瑟夫遜效應(yīng)原理圖收獲與感想收獲與感想反思與收獲反思與收獲 我們?cè)谶@一課程中，深入的了解了各個(gè)物理量的測(cè)量方法與各種傳感器的應(yīng)用條件和工作方式。且此次討論課是與三級(jí)項(xiàng)目相結(jié)合來(lái)完成的，強(qiáng)化了對(duì)三級(jí)項(xiàng)目任務(wù)的理解。在討論課過(guò)程中，對(duì)整個(gè)物料分揀系統(tǒng)的工作方式進(jìn)行了剖析，分析所使用傳