教學(xué)配套課件：機(jī)電PLC綜合控制

1、機(jī)電PLC綜合控制目 錄0前言下一頁(yè)返回目 錄124335第1章 可編程控制器認(rèn)知第2章 傳感器技術(shù)第3章 氣動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第4章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的PLC控制第5章 變頻器的PLC控制下一頁(yè)返回上一頁(yè)前言 “機(jī)電PLC綜合控制”是一門(mén)綜合學(xué)科，包括機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC控制技術(shù)、變頻技術(shù)、步進(jìn)控制技術(shù)等知識(shí)，為自動(dòng)化設(shè)備崗位從業(yè)人員提供應(yīng)具備的知識(shí)與技能準(zhǔn)備。本書(shū)在內(nèi)容的安排上，采用項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，通過(guò)由淺入深的應(yīng)用實(shí)例，引導(dǎo)讀者認(rèn)識(shí)、熟知PLC在氣動(dòng)設(shè)備、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、變頻器中的應(yīng)用，使用本書(shū)可以真正實(shí)現(xiàn)理論實(shí)踐一體化教學(xué)。本書(shū)涉及知識(shí)面廣、信息量大，融圖、表

2、、文于一體，內(nèi)容通俗易懂，對(duì)于每一個(gè)項(xiàng)目，從項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)、任務(wù)介紹、任務(wù)分析開(kāi)始，進(jìn)行相關(guān)理論知識(shí)講解、任務(wù)實(shí)施與練習(xí)逐一展開(kāi)，力爭(zhēng)做到內(nèi)容豐富、圖文并茂、條理清晰，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效地解決課時(shí)少與知識(shí)量大的矛盾。本書(shū)的建議課時(shí)為60課時(shí)，內(nèi)容及課時(shí)安排如下，可根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況對(duì)內(nèi)容及課時(shí)進(jìn)行調(diào)整。下一頁(yè)返回前言 本書(shū)由何利英擔(dān)任主編。 本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中參考和引用了許多文獻(xiàn)，在此對(duì)文獻(xiàn)的作者表示感謝。由于編者水平有限，書(shū)中難免有疏漏和不妥之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。編者2016年10月下一頁(yè)返回上一頁(yè)謝謝觀賞項(xiàng)目一 可編程控制器認(rèn)知12任務(wù)一 S7-200系列的安裝與連接任務(wù)二 STE

3、P7-Micro/WIN32編程軟件的使用返回任務(wù)一 S7-200系列的安裝與連接一、可編程控制器基礎(chǔ)知識(shí) 可編程控制器(Programmable Controller)是一種專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能夠執(zhí)行邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作功能，并通過(guò)開(kāi)關(guān)量、模擬量的輸入和輸出完成各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的控制。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今大這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免

4、與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC下一頁(yè)返回任務(wù)一 S7-200系列的安裝與連接 (一)PLC的組成 PLC實(shí)質(zhì)上是一種用于工業(yè)控制的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，由硬件和軟件兩大部分組成。各種PLC的硬件具體結(jié)構(gòu)雖然多種多樣，但其組成和工作原理基本相同，主要由中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入接口電路、輸出接口電路、電源等部分組成，如圖1 -1所示。1.中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC運(yùn)算和控制核心，它控制其他所有部件的運(yùn)行，主要具有以下功能: (1)診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。 (2)采集現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或

5、數(shù)據(jù)，并送入PLC的寄存器中。(3)逐條讀取指令，完成各種運(yùn)算和操作。(4)將處理結(jié)果送至輸出端。(5)響應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請(qǐng)求。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一 S7-200系列的安裝與連接 2.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序，包括隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)o只讀存儲(chǔ)器(ROM)也稱為程序存儲(chǔ)器，用以存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。PLC出廠前已將其固化在只讀存儲(chǔ)器ROM或PROM中，用戶不能更改。隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)也稱為用戶存儲(chǔ)器，包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。這類(lèi)存儲(chǔ)器一般由低功耗的CMOS一RAM構(gòu)成，其中的存儲(chǔ)內(nèi)容可讀出并更改。3.輸入接口電路輸入接口電路

6、是將PLC外部電路如限位開(kāi)關(guān)、手動(dòng)開(kāi)關(guān)、編碼器等現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。通常PLC的輸入類(lèi)型有直流、交流。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一 S7-200系列的安裝與連接輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內(nèi)部提供。圖1 -2和圖1一2 (b)分別為采用外接電源的PLC直流和交流輸入接口電路圖。 4.輸出接口電路 輸出接口電路用來(lái)將PLC的CPU處理過(guò)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥等外部設(shè)備的通斷電。依據(jù)不同負(fù)載工作電路，PLC輸出接口電路有繼電器輸出接口電路、晶體管輸出接口電路和晶閘管輸出接口電路，如圖1 -3所示。其中圖1 -3 (

7、a)為繼電器輸出接口電路，可用于外部電源驅(qū)動(dòng)的交、直流負(fù)載。過(guò)載能力強(qiáng)，但由于是有觸點(diǎn)系統(tǒng)，動(dòng)作速度慢，使用壽命有限。圖1 -3 (b)為晶體管輸出接口電路，CPU通過(guò)光藕電路的驅(qū)動(dòng)，使晶體管通斷，驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載。圖1 -3 (c)為晶閘管輸出接口電路，CPU通過(guò)光藕電路的驅(qū)動(dòng)，使雙向晶閘管通斷，驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載。晶閘管輸出接口電路和晶體管輸出接口電路均為無(wú)觸點(diǎn)控制系統(tǒng)，通斷速度快，但過(guò)載能力低。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一 S7-200系列的安裝與連接 5.電源PLC的電源是指將外部輸入的交流電處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作需要的直流電源電路或電源模塊。許多PLC的直

8、流電源采用直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，不僅可提供多路獨(dú)立的電壓供內(nèi)部電路使用，而且還可為輸入設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)電源。6.輸入輸出I/0擴(kuò)展接口若主機(jī)單元的I/0點(diǎn)數(shù)不能滿足需要時(shí)，可通過(guò)此接口用扁平電纜線將I/0擴(kuò)展單元與主機(jī)相連，以增加I/0點(diǎn)數(shù)。PLC的最大擴(kuò)展能力主要受CPU尋址能力和主機(jī)驅(qū)動(dòng)能力的限制。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一 S7-200系列的安裝與連接 7.軟件系統(tǒng)PLC硬件電路由軟件系統(tǒng)支持，軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)程序和用戶程序兩大類(lèi)。系統(tǒng)程序一般包括系統(tǒng)診斷程序、輸入處理程序、編譯程序、信息傳送程序、監(jiān)控程序等，系統(tǒng)程序提供PLC運(yùn)行平臺(tái)，由制作廠家固化于程序存儲(chǔ)器中，用戶不能對(duì)其訪問(wèn)和修改。用戶程序

9、是用戶根據(jù)對(duì)象生產(chǎn)工藝的控制要求，利用PLC編程語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序，存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，當(dāng)用戶程序運(yùn)行正常、不需要改變時(shí)，可將其固化于EPROM中。(二)PLC的工作原理PLC采用循環(huán)掃描工作方式，CPU從第一條指令開(kāi)始按指令步序號(hào)做周期性地循環(huán)掃描，如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期，這個(gè)工作過(guò)程一般包括五個(gè)階段:執(zhí)行CPU自診斷、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一 S7-200系列的安裝與連接CPU工作模式有STOP和RUN兩種，當(dāng)工作于STOP模

10、式時(shí)，不運(yùn)行程序，此時(shí)可以向CPU裝載程序或進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置;CPU工作于RUN模式時(shí)，運(yùn)行用戶程序，其工作過(guò)程如圖1一4所示.二、s一200系統(tǒng)目前，可編程控制器的生產(chǎn)廠家和品種很多，其中著名的廠商有:美國(guó)的AB公司、GE公司等，德國(guó)的SIEMENS公司，法國(guó)的TE公司等，日本的三菱公司、OMRON公司等。 德國(guó)的西門(mén)子(SIEMENS )公司是歐洲最大的電子和電氣設(shè)備制造商，生產(chǎn)的SIMAT-IC可編程控制器在歐洲處于領(lǐng)先地位。其第一代可編程控制器是1975年投放市場(chǎng)的SIMAT-IC S3系列的榨制系統(tǒng)上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一 S7-200系列的安裝與連接(一)S7一200 CPU1. S7一

11、200 CPU外形S7 -200 CPU外形如圖1 -5所示 3 . S7 - 200系列PLC的主要指標(biāo) PLC的性能指標(biāo)是用戶選擇PLC的主要依據(jù)。PLC技術(shù)性能指標(biāo)主要有I/0點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)容量、掃描速度、指令系統(tǒng)、可擴(kuò)展性、通信功能等。S7 - 200系列各型號(hào)主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1一1。 (二)S7 - 200系列PLC的常用擴(kuò)展模塊1. S7 - 200系列PLC常用擴(kuò)展模塊型號(hào)規(guī)格及功能S7 - 200系列PLC主機(jī)基本單元可擴(kuò)展數(shù)字量擴(kuò)展模塊和模擬量擴(kuò)展模塊，既可以滿足增加I/0點(diǎn)數(shù)的需要，又可以使PLC增加許多控制功能。S7 - 200系列PLC常用數(shù)字量擴(kuò)展模塊型號(hào)規(guī)格及功能用途見(jiàn)

12、表1一2 , S7一200系列PLC常用模擬量擴(kuò)展模塊型號(hào)規(guī)格及功能用途見(jiàn)表1一3上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一 S7-200系列的安裝與連接 2. S7 - 200系列PLC擴(kuò)展配置S7一200系列PLC擴(kuò)展配置是由其主機(jī)CPU 22X和PLC擴(kuò)展模塊組成。S7一200 PLC擴(kuò)展配置具有兩個(gè)條件約束，即一個(gè)條件是主機(jī)能帶擴(kuò)展模塊的數(shù)量，另一個(gè)條件是主機(jī)的電源承受擴(kuò)展模塊消耗5 VDC總線電流的能力。S7一200系列PLC主機(jī)和擴(kuò)展模塊的5 VDC總線電流能力見(jiàn)表1 -4.上一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用一、編程軟件的安裝S7 - 200的編程軟件是STEP?一Mi

13、cro/WIN32，它適用于S7一200系列PLC的系統(tǒng)設(shè)置(CPU組態(tài))、用于程序開(kāi)發(fā)和實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行。支持三種編程模式，即LAD(梯形圖)、FBD(功能圖)、STL(語(yǔ)句表)，便于用戶選用;STEP?一Micro/WIN32還提供程序在線編程、調(diào)試、監(jiān)控，以及CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)的監(jiān)視、修改功能等。1.編程軟件的安裝環(huán)境采用IBM486或更高配置，內(nèi)存8 MB以上，VGA顯示器，50 MB以上硬盤(pán)空間，能夠安裝Windows 95以上的操作系統(tǒng)。通信電纜PC/PPI 1根，用于計(jì)算機(jī)與PLC的連接。如圖1一8所示，將PC/PPI電纜的RS - 232端連接到PC機(jī)的RS - 232通信口COM1或

14、COM2接口上，將PC/PPI電纜的RS -485端接到S7 - 200 CPU通信口上。下一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用 2.安裝方法(1)打開(kāi)“Setup. exe”文件。雙擊“SETUP.eXe”安裝引導(dǎo)程序圖標(biāo)，依據(jù)提示窗口信息按步驟進(jìn)行編程軟件安裝。(2)按照安裝程序的提示完成安裝。按照安裝程序的提示完成安裝，STEP?一Micro/WIN32的SP升級(jí)包(ServicePack)可以從西門(mén)子公司網(wǎng)站上下載，只需安裝一次最新的SP升級(jí)包就可以將軟件升級(jí)到當(dāng)前最新版本。 3.建立通信聯(lián)系(1) 57-200 CPU與PC之間的通信連接方式。S7 - 2

15、00 CPU與PC之間有兩種通信連接方式，一種是采用專(zhuān)用的PC/PPI電纜，另一種是采用MPI卡和普通電纜?？梢允褂肞C作為主站設(shè)備，通過(guò)PC/PPI電纜或MPI卡與一臺(tái)或多臺(tái)PLC連接，實(shí)現(xiàn)主、從設(shè)備之間的通信。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用 (2)連接S7一200 CPU，為S7一200 CPU供電。第一個(gè)步驟就是要給S7一200的CPU供電，如圖1 -9所示，給出了直流供電和交流供電兩種CPU模塊的接線方式。 (3)通信參數(shù)設(shè)置。通信參數(shù)設(shè)置的內(nèi)容有S7 - 200 CPU地址、PC軟件地址和接口(PORT )等設(shè)置。 在STEP?一Micro/

16、WIN32運(yùn)行時(shí)，單擊瀏覽條中通信圖標(biāo)，或從菜單欄中選擇元件通信(Communications，則會(huì)出現(xiàn)一個(gè)通信參數(shù)對(duì)話框，如圖1一10所示。 單擊“通信端口”選項(xiàng)，檢查各參數(shù)，確認(rèn)無(wú)誤后單擊“確認(rèn)”按鈕，如圖1一11所示。若需要修改某些參數(shù)，可以先進(jìn)行有關(guān)修改，再單擊“確認(rèn)”按鈕。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用 (4)與S7一200建立通信。用通信對(duì)話框與S7一200建立通信:在通信對(duì)話框中雙擊刷新圖標(biāo)。STEP?一Micro/WIN32搜尋并顯示所連接的S7一200站的CPU圖標(biāo)。選擇S7一200站并單擊“OK”按鈕。如果STEP?一Micro/W

17、IN32未能找到S7 -200 CPU，需再核對(duì)通信參數(shù)設(shè)置。建立與S7 - 200的通信之后，就可以創(chuàng)建并下載示例程序。(5)下載示例程序?？梢詥螕艄ぞ邨l中的下載圖標(biāo)或者在命令菜單中選擇“File 、 Download”命令來(lái)下載程序，如圖1一12所示，下載程序到S7一200。如果S7一200處于運(yùn)行模式，將有一個(gè)對(duì)話框提示CPU將進(jìn)入停止模式，單擊對(duì)話框中的“Yes”按鈕將S7一200置于STOP模式。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用二、STEP一Micro/WIN32簡(jiǎn)介(一)STEP - Micro/ W IN32編程軟件及窗口啟動(dòng)STEP?一M

18、icro/WIN32編程軟件，其主界面外觀如圖1一13所示。首行主菜單包括文件、編輯、查看、PL住調(diào)試、工具、窗口、幫助等，主菜單下方兩行為工具條快捷按鈕，其他為窗口信息顯示區(qū)。窗口信息顯示區(qū)分別為程序數(shù)據(jù)顯示區(qū)、瀏覽欄、指令樹(shù)和輸出視窗顯示區(qū)。除菜單條外，用戶可以根據(jù)需要通過(guò)檢視菜單和窗口菜單決定其他窗口的取舍和樣式的設(shè)置。瀏覽欄顯示常用編程按鈕群組，其中查看(View)顯示程序塊、符號(hào)表、狀態(tài)表、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、交叉引用及通信按鈕;工具(Tools)顯示指令向?qū)АD200向?qū)А⑽恢每刂葡驅(qū)?、EM253控制面板和擴(kuò)展調(diào)制解調(diào)器向?qū)У陌粹o。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WI

19、N32編程軟件的使用指令樹(shù)提供所有項(xiàng)目對(duì)象和當(dāng)前程序編輯器(LAD , FBD或STL)的所有指令的樹(shù)形視圖?？梢栽陧?xiàng)目分支里對(duì)所打開(kāi)項(xiàng)目的所有包含對(duì)象進(jìn)行操作;利用指令分支輸入編程指令。 狀態(tài)圖允許將程序輸入、輸出或變量置入圖表中，監(jiān)視其狀態(tài)?？梢越⒍鄠€(gè)狀態(tài)圖，方便分組查看不同的變量。 (二)編程軟件的程序編制與運(yùn)行1.程序的基本組件(1)主程序。主程序中包括控制應(yīng)用的指令。S7 - 200在每一個(gè)掃描周期中順序執(zhí)行這些指令。主程序也被表示為OBlo(2)子程序。子程序是應(yīng)用程序中的可選組件，只有被主程序、中斷服務(wù)程序或者其他子程序調(diào)用時(shí)，子程序才會(huì)執(zhí)行。當(dāng)需要重復(fù)執(zhí)行某項(xiàng)功能時(shí)，子程序是

20、非常有用的。與其在主程序中的不同位置多次使用相同的程序代碼，不如將這段程序邏輯寫(xiě)在子程序中，然后在主程序中需要的地方調(diào)用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用(3)中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序是應(yīng)用程序中的可選組件。當(dāng)特定的中斷事件發(fā)生時(shí)，中斷服務(wù)程序執(zhí)行。可以為一個(gè)預(yù)先定義好的中斷事件設(shè)計(jì)一個(gè)中斷服務(wù)程序，當(dāng)特定的事件發(fā)生時(shí)，S7 - 200會(huì)執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序不會(huì)被主程序調(diào)用。只有當(dāng)中斷服務(wù)程序與一個(gè)中斷事件相關(guān)聯(lián)，且在該中斷事件發(fā)生時(shí)，S7一200才會(huì)執(zhí)行中斷服務(wù)程序。 (4)程序中的其他組件。其他塊中也包含了S7一200的信息。當(dāng)下載程序時(shí)

21、，可以選擇同時(shí)下載這些塊:系統(tǒng)塊允許為S7 - 200配置不同的硬件參數(shù);數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)應(yīng)用程序中所使用的不同變量值(V存儲(chǔ)器)?？梢杂脭?shù)據(jù)塊輸入數(shù)據(jù)的初始值。 2.建立項(xiàng)目(用戶程序)上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用 (1)創(chuàng)建新項(xiàng)目文件。方法:可執(zhí)行菜單命令“文件”、“新建”;可用工具條中的“新建”按鈕來(lái)完成。新項(xiàng)目文件名系統(tǒng)默認(rèn)為項(xiàng)目1，可以通過(guò)工具欄中的“保存”按鈕保存并重新命名。每一個(gè)項(xiàng)目文件包括的基本組件有程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、符號(hào)表、狀態(tài)表、交叉引用及通信，其中程序塊中包括1個(gè)主程序、1個(gè)子程序(SBR一)和1個(gè)中斷程序(INT一)。(2)打

22、開(kāi)已有的項(xiàng)目文件方法:可執(zhí)行菜單命令“文件”、“打開(kāi)”;可用工具條中的“打開(kāi)”按鈕來(lái)完成。(3)確定PLC類(lèi)型。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用執(zhí)行菜單命令“PLC”、“類(lèi)型”，調(diào)出“PLC類(lèi)型”對(duì)話框，如圖1一14所示，單擊“讀取PLC”按鈕，由STEP7一Micro/WIN32自動(dòng)讀取正確的數(shù)值。單擊“確定”按鈕，確認(rèn)PLC類(lèi)型。 3.編輯程序文件采用SIMATIC指令編寫(xiě)的程序可以使用LAD(梯形圖)、STL(語(yǔ)句表)、FBD(功能塊圖)三種編輯器，常用LAD或STL編程，選擇編輯器方法如下:執(zhí)行菜單命令“檢視”、LAD”或“STL。圖1一15為梯

23、形圖編輯器。 ()方法一。將光標(biāo)放在需要的位置上，單擊工具條中元件(觸點(diǎn)、線圈或指令盒)的按鈕，從下拉菜單所列出的元件中，選擇要輸入的元件單擊即可。將光標(biāo)放在需要的位置上，在指令樹(shù)窗口所列的一系列元件中，雙擊要輸入的元件即可。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用 將光標(biāo)放在需要的位置上，在指令樹(shù)窗口所列的一系列元件中，拖動(dòng)要輸入的元件放到目的地即可。(2)方法二。采用功能鍵(F4 , F6 , F9 )、移位鍵和回車(chē)鍵配合使用安放編程元件。例如安放輸出觸點(diǎn)，按F6鍵，彈出一個(gè)下拉菜單，在下拉菜單中選擇編程元件(可使用移位鍵尋找需要的編程元件)后，按回車(chē)鍵，編

24、程元件出現(xiàn)在光標(biāo)處，再次按回車(chē)鍵，光標(biāo)選中元件符號(hào)上方的“?”，輸入操作數(shù)后按回車(chē)鍵確認(rèn)，然后用移位鍵將光標(biāo)移到下一層，輸入新的程序。當(dāng)輸入地址、符號(hào)超出范圍或與指令類(lèi)型不匹配時(shí)，在該值下面出現(xiàn)紅色波浪線。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用 (3)梯形圖功能指令的輸入。采用指令樹(shù)雙擊的方式可在光標(biāo)處輸入功能指令。(4)程序的編輯及參數(shù)設(shè)定。程序的編輯包括程序的剪切、拷貝、粘貼、插入和刪除，字符串替換、查找等。(5)編寫(xiě)符號(hào)表。單擊瀏覽條中的“符號(hào)表”按鈕;在“符號(hào)”列鍵入符號(hào)名，在“地址”列中鍵入地址，在“注解”列鍵入注解即可建立符號(hào)表，如圖1一16所示。

25、符號(hào)表建立后，執(zhí)行菜單命令“檢視”、“符號(hào)編址”，直接地址將轉(zhuǎn)換成符號(hào)表中對(duì)應(yīng)的符號(hào)名;也可通過(guò)執(zhí)行菜單命令“工具”、“選項(xiàng)”、“程序編輯器”標(biāo)簽、“符號(hào)編址”選項(xiàng)，來(lái)選擇操作數(shù)顯示的形式，如選擇“顯示符號(hào)和地址”，則對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖1一17所示上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用 4.程序的編譯及上、下載編譯:用戶程序編輯完成后，用CPU的下拉菜單或工具條中編譯快捷按鈕對(duì)程序進(jìn)行編譯，經(jīng)編譯后在顯示器下方的輸出窗口顯示編譯結(jié)果，并能明確指出錯(cuò)誤的網(wǎng)絡(luò)段，可以根據(jù)錯(cuò)誤提示對(duì)程序進(jìn)行修改，然后再次編譯，直至編譯無(wú)誤。下載:用戶編譯成功后，單擊標(biāo)準(zhǔn)工具條中下載快

26、捷按鈕或拉開(kāi)文件菜單，選擇載項(xiàng)，彈出下載對(duì)話框，經(jīng)選定程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊等下載內(nèi)容后，按“確認(rèn)”按鈕，將選中內(nèi)容下載到PLC的存儲(chǔ)器中。載入(上載):載入指令的功能是將PLC中未加密的程序或數(shù)據(jù)送入編輯器(PC)o載入方法是單擊標(biāo)準(zhǔn)工具條中載入快捷鍵或拉開(kāi)文件菜單，選擇上載項(xiàng)，彈出載入對(duì)話框。選擇程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊等載入內(nèi)容后，可在程序顯示窗口載入PLC內(nèi)部程序和數(shù)據(jù)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用5.程序的運(yùn)行 當(dāng)PLC工作方式開(kāi)關(guān)在“TERM”或“RUN”位置時(shí)，操作STEP?一Micro/WIN32的菜單命令或快捷按鈕都可以對(duì)CPU工作方

27、式進(jìn)行軟件設(shè)置。S7 - 200有兩種操作模式:停止模式和運(yùn)行模式。CPU面板上的LE D狀態(tài)顯示了當(dāng)前的操作模式。在停止模式下，S7 - 200不執(zhí)行程序，可以下載程序、數(shù)據(jù)和CPU系統(tǒng)設(shè)置。在運(yùn)行模式下，S7 - 200運(yùn)行程序。將S7一200轉(zhuǎn)入運(yùn)行模式:如果想通過(guò)STEP?一Micro/WIN32軟件將S7一200轉(zhuǎn)入運(yùn)行模式，S7一200的模式開(kāi)關(guān)必須設(shè)置為“TERM”或者“RUN，當(dāng)S7 - 200處于“RUN”模式時(shí)，執(zhí)行程序:首先單擊工具條中的運(yùn)行圖標(biāo)或者在命令菜單中選擇“PLC、 RUN，然后單擊“Yes”按鈕切換模式，如圖1一18所示。返回上一頁(yè)下一頁(yè)任務(wù)二STEP7一Mi

28、cro/ WIN32編程軟件的使用 可以通過(guò)選擇“Debug、 ProgramStatus”命令來(lái)監(jiān)控程序，STEP?一Micro/WIN32顯示執(zhí)行結(jié)果，要想終止程序，可以單擊STOP圖標(biāo)或選擇菜單命令“PLC、 STOP將S7一200置于“STOP”模式。6.用編程軟件監(jiān)視與調(diào)試程序(1)監(jiān)視程序編輯器可以在PLC運(yùn)行時(shí)監(jiān)視程序執(zhí)行的過(guò)程和各元件的狀態(tài)及數(shù)據(jù)。梯形圖監(jiān)視功能:拉開(kāi)調(diào)試菜單，選中程序狀態(tài)，這時(shí)閉合觸點(diǎn)和通電線圈內(nèi)部顏色變藍(lán)(呈陰影狀態(tài))。在PLC的運(yùn)行(RUN)工作狀態(tài)，隨輸入條件的改變、定時(shí)及計(jì)數(shù)過(guò)程的運(yùn)行，每個(gè)掃描周期的輸出處理階段將各個(gè)器件的狀態(tài)刷新，可以動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)定

29、時(shí)、計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，并用陰影表示觸點(diǎn)和線圈通電狀態(tài)，以便在線動(dòng)態(tài)觀察程序的運(yùn)行，如圖1一19所示。返回上一頁(yè)下一頁(yè)任務(wù)二STEP7一Micro/ WIN32編程軟件的使用 (2)結(jié)合程序監(jiān)視運(yùn)行的動(dòng)態(tài)顯示，以及影響程序運(yùn)行的因素，然后退出程序運(yùn)行和監(jiān)控狀態(tài)，在停止?fàn)顟B(tài)下對(duì)程序進(jìn)行修改編輯，重新編譯、下載，監(jiān)視運(yùn)行，如此反復(fù)修改調(diào)試，直至得出正確運(yùn)行結(jié)果。返回上一頁(yè)圖1一1 PLC組成結(jié)構(gòu)框圖返回圖1 -2 PLC輸入接口電路返回圖1 -3 PLC輸出接口電路返回圖1一4 PLC工作過(guò)程返回圖1一5 S7一200 CPU外形返回圖1一6 S7 -200 CPU外部端子接線圖返回表1一1 S7一2

30、00系列CPU 22X主要性能指標(biāo)返回表1一2 S7 - 200系列PLC常用數(shù)字量擴(kuò)展模塊型號(hào)規(guī)格及功能用途返回表1一3 S7 - 200系列PLC常用模擬量擴(kuò)展模塊型號(hào)規(guī)格及功能用途返回表1一4 S7 - 200系列PLC主機(jī)和擴(kuò)展模塊的SVDC總線電流能力返回表1一4 S7 - 200系列PLC主機(jī)和擴(kuò)展模塊的SVDC總線電流能力返回圖1一8 PLC與計(jì)算機(jī)的連接返回圖1一9 S7一200 CPU供電返回圖1一10通信參數(shù)對(duì)話框返回圖1一11通信參數(shù)設(shè)置對(duì)話框返回圖1一12下載程序返回圖1一13編輯軟件主界面返回圖1一14 PLC類(lèi)型對(duì)話框返回圖1一15梯形圖編輯器返回圖1一16符號(hào)表返

31、回圖1一17帶符號(hào)表的梯形圖返回圖1一18 轉(zhuǎn)入運(yùn)行模式返回圖1一19梯形圖運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視返回表1一6 正反轉(zhuǎn)PLC I/O分配表返回圖1 - 20正反轉(zhuǎn)控制PLC硬件連接圖返回圖1一21正反轉(zhuǎn)控制PLC程序返回謝謝觀賞項(xiàng)目二 傳感器技術(shù)1任務(wù) 傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用一、傳感器的概述(一)傳感器的定義與組成傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常由對(duì)被測(cè)量敏感的元件和轉(zhuǎn)換元件組成，如圖2一1所示。其中敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分，如金屬絲式電阻應(yīng)變片力傳感器中的金屬絲，就是敏感元件(見(jiàn)圖2 -2);轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲?/p>

32、器中能將敏感元件感受或響應(yīng)到的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)(電壓、電流)部分，如電阻應(yīng)變片就是轉(zhuǎn)換元件。 (二)傳感器的分類(lèi)傳感器常用的分類(lèi)方法有兩種，一種是按被測(cè)物理量劃分，另一種是按傳感器的工作原理劃分。1.按被測(cè)物理量劃分下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用傳感器根據(jù)被測(cè)量的性質(zhì)可分為溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、流量傳感器、加速度傳感器、光電傳感器等。2.按傳感器工作原理劃分傳感器根據(jù)其物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的原理、規(guī)律和效應(yīng)可分為電阻式、電感式、電容式、阻抗式、磁電式、熱電式、壓電式、光電式、超聲式、微波式等類(lèi)別。這種分類(lèi)方法有利于傳感器的專(zhuān)業(yè)工作者從原理與設(shè)計(jì)上

33、作歸納性的分析研究。二、自動(dòng)生產(chǎn)線常用傳感器在自動(dòng)生產(chǎn)線中各工作單元所常用的傳感器是接近傳感器、光電編碼器和光柵尺等傳感器。(一)接近傳感器上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用接近傳感器是利用傳感器對(duì)所接近的物體具有的敏感特性來(lái)識(shí)別物體的接近，并輸出相應(yīng)開(kāi)關(guān)信號(hào)，接近傳感器通常也稱為接近開(kāi)關(guān)。接近傳感器有多種檢測(cè)方式，自動(dòng)生產(chǎn)線常用的有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)(或稱磁性開(kāi)關(guān))、電感式接近開(kāi)關(guān)、光電式接近開(kāi)關(guān)和光纖型光電傳感器等。 1.磁性開(kāi)關(guān)磁性開(kāi)關(guān)是一種非接觸式位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)，這種非接觸位置檢測(cè)不會(huì)損傷檢測(cè)對(duì)象，響應(yīng)速度高。氣動(dòng)設(shè)備中磁性開(kāi)關(guān)用于各類(lèi)氣缸的位置檢測(cè)，這些氣缸的缸筒采用導(dǎo)磁性弱、隔磁性

34、強(qiáng)的材料，如硬鋁、不銹鋼等。使用時(shí)，在非磁性體的活塞上安裝一個(gè)永久磁鐵的磁環(huán)，這樣就提供了一個(gè)反映氣缸活塞位置的磁場(chǎng)。而安裝在氣缸外側(cè)的磁性開(kāi)關(guān)則是用來(lái)檢測(cè)氣缸活塞位置，即檢測(cè)活塞的運(yùn)動(dòng)行程的。有觸點(diǎn)式的磁性開(kāi)關(guān)用舌簧開(kāi)關(guān)做磁場(chǎng)檢測(cè)元件。舌簧開(kāi)關(guān)成型于合成樹(shù)脂塊內(nèi)，并且一般還有動(dòng)作指示燈、過(guò)電壓保護(hù)電路也塑封在內(nèi)。帶磁性開(kāi)關(guān)氣缸的工作原理圖如圖2一3所示上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用 磁性開(kāi)關(guān)的內(nèi)部電路如圖2 -4中虛線框內(nèi)所示。磁性開(kāi)關(guān)有藍(lán)色和棕色2根引出線，使用時(shí)藍(lán)色引出線應(yīng)連接到PLC輸入公共端，棕色引出線應(yīng)連接到PLC輸入端。在磁性開(kāi)關(guān)上設(shè)置的LED顯示燈用于顯示其信號(hào)狀態(tài)，供

35、調(diào)試時(shí)使用。磁性開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“1,LED亮;磁性開(kāi)關(guān)不動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“0, LED不亮。磁性開(kāi)關(guān)的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開(kāi)它的緊定螺栓，讓磁性開(kāi)關(guān)順著氣缸滑動(dòng)，到達(dá)指定位置后，再旋緊固定螺栓。2.電感式接近開(kāi)關(guān)電感式接近開(kāi)關(guān)是利用電渦流效應(yīng)制造的傳感器，屬于一種開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器。電渦流效應(yīng)是指，當(dāng)金屬物體處于一個(gè)交變的磁場(chǎng)中，在金屬內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生交變的電渦流，該渦流又會(huì)反作用于產(chǎn)生它的磁場(chǎng)的一種物理效應(yīng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用如果這個(gè)交變的磁場(chǎng)是由一個(gè)電感線圈產(chǎn)生的，則這個(gè)電感線圈中的電流就會(huì)發(fā)生變化，用于平衡渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，由此識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而

36、控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是導(dǎo)電性能良好的金屬物體。電感式接近傳感器工作原理框圖如圖2 -5所示。 動(dòng)作(檢測(cè))距離:動(dòng)作距離是指檢測(cè)體按一定方式移動(dòng)時(shí)，從基準(zhǔn)位置(接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)表面)到開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置到檢測(cè)物體的空間距離。額定動(dòng)作距離是指接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。設(shè)定距離:指接近開(kāi)關(guān)在實(shí)際工作中的整定距離，一般為額定動(dòng)作距離的0. 8倍。被測(cè)物與接近開(kāi)關(guān)之間的安裝距離一般等于額定動(dòng)作距離，以保證工作可靠。安裝后還須通過(guò)調(diào)試，然后緊固。復(fù)位距離:接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，又再次復(fù)位時(shí)與被測(cè)物的距離，它略大于動(dòng)作距離。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用回差值:動(dòng)作距離與

37、復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。回差值越大，對(duì)外界的干擾以及被測(cè)物的抖動(dòng)等的抗干擾能力就越強(qiáng)。安裝距離注意說(shuō)明如圖2一6所示。 3.光電式接近開(kāi)關(guān)光電式接近開(kāi)關(guān)也稱關(guān)電開(kāi)關(guān)，是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的傳感器。被檢測(cè)的物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電式接近開(kāi)關(guān)用在環(huán)境比較好、無(wú)灰塵、無(wú)粉塵污染的場(chǎng)合，為非接觸式測(cè)量，對(duì)被測(cè)物體無(wú)任何影響，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)用。光電式接近開(kāi)關(guān)外形和電氣符號(hào)如圖2 -7所示 上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用光電式接近開(kāi)關(guān)的內(nèi)部電路原理框圖如圖2一8所示。當(dāng)無(wú)檢測(cè)物體時(shí)，常開(kāi)型的光電開(kāi)關(guān)所接的負(fù)載

38、，由于光電開(kāi)關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。 光電式接近開(kāi)關(guān)主要由光發(fā)射器和光接收器構(gòu)成。如果光發(fā)射器發(fā)射的光線因檢測(cè)物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)光接收器的量將會(huì)發(fā)生變化，光接收器的敏感元件將檢測(cè)出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)進(jìn)行輸出。大多使用可視光(主要為紅色，也用綠色、藍(lán)色來(lái)判斷顏色)和紅外光。根據(jù)光電開(kāi)關(guān)在檢測(cè)物體時(shí)發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同，光電式接近開(kāi)關(guān)可分為對(duì)射式、反射式和漫射式3種，工作原理如圖2一9所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用圖2一9 (a)所示的對(duì)射式光電接近開(kāi)關(guān)包含在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)

39、射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器。當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電接近開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。對(duì)射式光電接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)距離可達(dá)數(shù)十米，當(dāng)檢測(cè)物體不透明時(shí)，對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)是最可靠的檢測(cè)模式。圖2 -9 (b)所示的漫射式光電接近開(kāi)關(guān)是利用光照射到被測(cè)物體上后反射回來(lái)的光線而工作的，由于物體反射的光線為漫射光，故稱為漫射式光電接近開(kāi)關(guān)。它的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)位置，且為一體化結(jié)構(gòu)。在工作時(shí)，光發(fā)射器始終發(fā)射檢測(cè)光，若接近開(kāi)關(guān)前方一定距離內(nèi)沒(méi)有物體，則沒(méi)有光被反射到接收器，接近開(kāi)關(guān)處于常態(tài)而不動(dòng)作;反之，若接近開(kāi)關(guān)的前方一定距離內(nèi)出現(xiàn)物體，只要反射回來(lái)的光強(qiáng)度足夠

40、，則接收器接收到足夠的漫射光就會(huì)使接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作而改變輸出狀態(tài)。當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電接近開(kāi)關(guān)是首選的檢測(cè)模式。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用圖2 -9 (c)所示的反射式光電接近開(kāi)關(guān)亦是集發(fā)射器與接收器于一體，光電接近開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)反射鏡，反射回接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且完全阻斷光線時(shí)，光電接近開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。反射式光電接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)距離可從幾厘米到幾米。 4.光纖型光電傳感器光纖型光電傳感器由光纖檢測(cè)頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測(cè)頭是分離的兩個(gè)部分，光纖檢測(cè)頭的尾部分成兩條光纖，使用時(shí)分別插入放大器的兩個(gè)光纖孔。光纖傳感器

41、組件如圖2一10所示。光纖型光電傳感器具有下述優(yōu)點(diǎn):抗電磁干擾、可工作于惡劣環(huán)境、傳輸距離遠(yuǎn)、使用壽命長(zhǎng)。此外，由于光纖頭的體積較小，所以可以安裝在空間很小的地方。放大器的安裝示意圖如圖2一11所示上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用 光纖型光電傳感器的放大器的靈敏度調(diào)節(jié)范圍較大。當(dāng)光纖型光電傳感器靈敏度調(diào)得較小時(shí)，由于反射性較差的黑色物體，光電探測(cè)器無(wú)法接收到反射信號(hào);而對(duì)反射性較好的白色物體，光電探測(cè)器就可以接收到反射信號(hào)。反之，若調(diào)高光纖型光電傳感器靈敏度，則即使對(duì)反射性較差的黑色物體，光電探測(cè)器也可以接收到反射信號(hào)。放大器單元的俯視圖如圖2一12所示，調(diào)節(jié)其中部的8旋轉(zhuǎn)靈敏度高速旋鈕

42、就能進(jìn)行放大器靈敏度調(diào)節(jié)(順時(shí)針旋轉(zhuǎn)靈敏度增大)。調(diào)節(jié)時(shí)，會(huì)看到“入光量顯示燈”發(fā)光的變化。當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到物料時(shí)，“動(dòng)作顯示燈”會(huì)亮，提示檢測(cè)到物料。 光纖型光電傳感器電路框圖如圖2一13所示，接線時(shí)請(qǐng)注意根據(jù)導(dǎo)線顏色判斷電源極性和信號(hào)輸出線，切勿把信號(hào)輸出線直接連接到電源+24 V端。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用5.接近開(kāi)關(guān)的圖形符號(hào)部分接近開(kāi)關(guān)的圖形符號(hào)如圖2一14所示。 (二)光電編碼器光電編碼器是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將輸出至光電編碼器軸上的角位移轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字信號(hào)的傳感器，主要用于速度或位置(角度)的檢測(cè)。具有體積小、精度高、工作可靠等特點(diǎn)，它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、回轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服傳動(dòng)

43、、機(jī)器人、雷達(dá)、軍事目標(biāo)測(cè)定等需要檢測(cè)角度的裝置和設(shè)備中。根據(jù)光電編碼器的輸出不同，光電編碼器可分為絕對(duì)式光電編碼器、相對(duì)式光電編碼器和混合式光電編碼器。1.相對(duì)式光電編碼器相對(duì)式光電編碼器也叫增量式光電編碼器，能將被測(cè)軸的機(jī)械角位移轉(zhuǎn)變成脈沖信號(hào)，是數(shù)控機(jī)床上使用很廣泛的位置檢測(cè)元件。如圖2一15 (a)所示為相對(duì)式脈沖光電編碼器的外形圖，它的結(jié)構(gòu)圖如圖2一15 (b)所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用 相對(duì)式光電編碼器由光源(帶聚光鏡的發(fā)光二極管)、光欄板、光電碼盤(pán)、光敏元件及信號(hào)處理電路組成。其中，光電碼盤(pán)是在一塊玻璃圓盤(pán)上鍍上一層不透光的金屬薄膜，然后在上面制成圓周等距的透光

44、與不透光相間的條紋，光欄板上具有和光電碼盤(pán)上相同的透光條紋。碼盤(pán)也可由不銹鋼薄片制成。當(dāng)光電碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光線通過(guò)光欄板和光電碼盤(pán)產(chǎn)生明暗相間的變化，由光敏元件接收，光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，如圖2一16所示。實(shí)際應(yīng)用的光電編碼器的光欄板上有兩組條紋A和B, A組和B組的條紋彼此錯(cuò)開(kāi)1/4節(jié)距，兩組條紋相對(duì)應(yīng)的光敏元件所產(chǎn)生的信號(hào)彼此相差90“相位，用于辨向。當(dāng)光電碼盤(pán)正轉(zhuǎn)時(shí)，A信號(hào)超前B信號(hào)900，當(dāng)光電碼盤(pán)反轉(zhuǎn)時(shí)，B信號(hào)超前A信號(hào)900，可利用這一相位關(guān)系來(lái)判斷被測(cè)軸運(yùn)動(dòng)方向。其輸出波形如圖2一17所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用 相對(duì)式光電編碼器應(yīng)用于角度定位或測(cè)量時(shí)，

45、通常有A,玖Z三相輸出，輸出波形如圖2-18所示。A相和B相輸出占空比為50%的方波。編碼器每轉(zhuǎn)一周，A相和B相輸出固定數(shù)目的脈沖(如100個(gè)脈沖)。編碼器每轉(zhuǎn)一周，Z相輸出一個(gè)脈沖，此脈沖被稱為每轉(zhuǎn)脈沖標(biāo)志或零標(biāo)志脈沖，即當(dāng)Z相輸出一個(gè)脈沖時(shí)，表示編碼器旋轉(zhuǎn)了一周。 2.絕對(duì)式光電編碼器絕對(duì)式光電編碼器是可將被測(cè)軸的任意位置轉(zhuǎn)變成唯一固定的二進(jìn)制編碼與之相對(duì)應(yīng)的傳感器。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用 絕對(duì)式光電編碼器的結(jié)構(gòu)如圖2一19 (a)所示，也是由安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的光電碼盤(pán)、光欄板以及安裝在圓盤(pán)兩邊的光源和光敏元件等組成，與相對(duì)式光電編碼器不同的是，絕對(duì)式光電編碼器的光電碼盤(pán)上刻

46、有同心碼道，如圖2一19 (b)所示為4位碼道光電碼盤(pán)。每位碼道上都有按一定規(guī)律排列的透光和不透光部分，即亮區(qū)和暗區(qū)。當(dāng)光源照射到運(yùn)動(dòng)的光電碼盤(pán)上時(shí)，通過(guò)亮區(qū)的光線經(jīng)光欄板后，由光敏元件接收轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光敏元件的排列與碼道一一對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)于亮區(qū)的光敏元件輸出的信號(hào)為“1”，反之暗區(qū)為“0”，碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)到不同位置，光敏元件將輸出與碼盤(pán)軸的角位移大小對(duì)應(yīng)的按一定規(guī)律編碼的二進(jìn)制碼。絕對(duì)式光編碼器的分辨率與光電碼盤(pán)上的碼道數(shù)有關(guān)，碼道數(shù)越多，分辨率越小，測(cè)量精度越高，如4位碼道的分辨率為22. 5 0。目前絕對(duì)式光電編碼器的碼道數(shù)可達(dá)18條，其分辨率為0. 001 4 。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)

47、知與應(yīng)用 3.混合式光電編碼器混合式光電編碼器的輸出有兩組信息:一組信息用于檢測(cè)磁極位置，帶有絕對(duì)信息功能;另一組則完全與增量式編碼器的輸出信息相同。例:光電編碼器脈沖當(dāng)量的測(cè)試。光電式相對(duì)編碼器的脈沖當(dāng)量是指單位脈沖所對(duì)應(yīng)的機(jī)械位移。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，脈沖當(dāng)量將受到現(xiàn)場(chǎng)各種因素的影響，例如圖2 - 20所示的某自動(dòng)生產(chǎn)線上分揀單元傳送帶主動(dòng)軸直徑(包括皮帶厚度)的測(cè)量誤差，傳送帶的安裝偏差、張緊度，分揀單元整體在工作臺(tái)面上的定位偏差等，都將影響理論計(jì)算值。因此理論計(jì)算值只能作為估算值。脈沖當(dāng)量的誤差所引起的累積誤差會(huì)隨著工件在傳送帶上運(yùn)動(dòng)距離的增大而迅速增加，甚至達(dá)到不可容忍的地步。因而在分揀單元

48、安裝調(diào)試時(shí)，除了要仔細(xì)調(diào)整盡量減少安裝偏差外，還需現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試脈沖當(dāng)量值。該生產(chǎn)線分揀單元的旋轉(zhuǎn)編碼器選用的是瑞普科技ZKT4808一001 G一SOOBZ3一12一24 C光電編碼器，實(shí)物圖如圖2一21所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用該旋轉(zhuǎn)編碼器的三相脈沖采用NPN型集電極開(kāi)路輸出，分辨率500線，工作電源為DC 1224 V。因無(wú)須回原點(diǎn)，故可將光電編碼器A, B兩相輸出端直接連接到PLC的高速計(jì)數(shù)器輸入端，將編碼器直接連接到傳送帶主動(dòng)軸上。 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試脈沖當(dāng)量值的步驟如下:(1)安裝調(diào)整。安裝調(diào)試時(shí)，必須仔細(xì)調(diào)整與編碼器同軸連接的電動(dòng)機(jī)與主動(dòng)軸連軸的同心度和傳送皮帶的張緊度。(2)

49、變頻器參數(shù)設(shè)置。 (3)在PC機(jī)上用STEP?一Micro/WIN32編程軟件編寫(xiě)脈沖當(dāng)量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試主程序，主程序清單如圖2 - 22所示，編譯后傳送到PLC。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用 (4)填寫(xiě)測(cè)試數(shù)據(jù)。運(yùn)行PLC程序，并置于監(jiān)控方式。在傳送帶進(jìn)料口中心處放下工件后，按啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)運(yùn)行。工件被傳送到一段較長(zhǎng)的距離后，按下停止按鈕停止運(yùn)行。觀察STEP?一Micro/WIN32軟件監(jiān)控界面上V DO的讀數(shù)，將此值填寫(xiě)到表2一1中的“高速計(jì)數(shù)脈沖數(shù)”一欄中。然后在傳送帶上測(cè)量工件移動(dòng)的距離，把測(cè)量值填寫(xiě)到表中“工件移動(dòng)距離”一欄中;計(jì)算高速計(jì)數(shù)脈沖數(shù)/4的值，填寫(xiě)到“編碼器脈沖數(shù)”一

50、欄中，則脈沖當(dāng)量拜計(jì)算值=工件移動(dòng)距離/編碼器脈沖數(shù)，將其填寫(xiě)到相應(yīng)欄目中。 1.分揀過(guò)程中工件顏色、材料的檢測(cè) 根據(jù)任務(wù)要求需對(duì)不同顏色、材料的圓形工件加以分揀，分揀工件如圖2 - 23所示，分d為白色芯金屬工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金屬或塑料工件進(jìn)行分揀。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用 分揀工作單元中應(yīng)用的傳感器有磁性開(kāi)關(guān)、漫射式光電開(kāi)關(guān)、光纖傳感器、金屬傳感器(電感式傳感器)、旋轉(zhuǎn)編碼器，如圖2一20所示。(1)磁性開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)位置。如圖2一24所示，在3個(gè)推料(分揀)氣缸的前極限位置分別裝有1個(gè)磁性開(kāi)關(guān)，可根據(jù)該信號(hào)來(lái)判別分揀氣缸當(dāng)前所處位置。當(dāng)推料(分揀)氣

51、缸將物料推出時(shí)磁性開(kāi)關(guān)動(dòng)作輸出信號(hào)為“1，反之，輸出信號(hào)為“0 o(2)漫射式光電開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)工件。如圖2 - 25所示，在傳送帶入料口位置裝有1個(gè)漫射式光電開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)是否有工件到來(lái)進(jìn)行分揀。有工件時(shí)，漫射式光電開(kāi)關(guān)將信號(hào)傳輸給PLC，用戶PLC程序輸出啟動(dòng)變頻器信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)三相減速電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，將工件輸送至分揀區(qū)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用 (3)金屬傳感器(電感式傳感器)用于檢測(cè)區(qū)分金屬與非金屬工件。在入料口與1號(hào)槽之間的金屬傳感器支架上安裝金屬傳感器，如圖2 - 20所示，用于檢測(cè)區(qū)分金屬與非金屬工件。(4)光纖傳感器用于檢測(cè)并區(qū)分黑色、白色工件。在傳送帶上方分別裝有2個(gè)

52、光纖傳感器，如圖2 - 26所示，用于檢測(cè)并區(qū)分黑色、白色工件。 2.分揀過(guò)程中光電編碼器的定位檢測(cè)分揀工作單元中旋轉(zhuǎn)編碼器的工作過(guò)程:YL一3358分揀工作單元使用具有A, B兩相90“相位差的通用型旋轉(zhuǎn)編碼器，用于計(jì)算工件在傳送帶上的位置。計(jì)算工件在傳送帶上的位置時(shí)，需確定每?jī)蓚€(gè)脈沖之間的距離即脈沖當(dāng)量:分揀單元主動(dòng)軸的直徑為d = 43 mm，減速電動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，皮帶上工件移動(dòng)距離L=rd = 3. 14 x 43 = 136. 35 ( mm )。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用故脈沖當(dāng)量理論值為L(zhǎng)/500 = 0. 273 ( mm )，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試值為0. 258 mm。按圖2

53、一27所示的安裝尺寸，當(dāng)工件從下料口中心線移至傳感器中心時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器約發(fā)出456個(gè)脈沖;移至第一個(gè)推桿中心點(diǎn)時(shí)，約發(fā)出650個(gè)脈沖;移至第二個(gè)推桿中心點(diǎn)時(shí)，約發(fā)出1 021個(gè)脈沖;移至第三個(gè)推桿中心點(diǎn)時(shí)，約發(fā)出1 361個(gè)脈沖。 3.高速計(jì)數(shù)器的編程共有兩種，一是采用梯形圖或語(yǔ)句表進(jìn)行正常編程;二是通過(guò)STEP?一Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行引導(dǎo)式高速計(jì)數(shù)器的編程。分揀單元所配置的PLC是S7一224XPAC/DC/RLY主單元，集成有6點(diǎn)的高速計(jì)數(shù)器，編號(hào)為HSCO一HSCS，每一編號(hào)的計(jì)數(shù)器均分配有固定地址的輸入端。高速計(jì)數(shù)器可以被配置為12種模式中的任意一種，其中12種工作模式見(jiàn)

54、表2一2。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)傳感器的認(rèn)知與應(yīng)用 根據(jù)分揀單元旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號(hào)形式(A/B相正交脈沖，Z相脈沖不使用，無(wú)外部復(fù)位和啟動(dòng)信號(hào))，由表2一2容易確定，所采用的計(jì)數(shù)模式為模式9，選用的計(jì)數(shù)器為HSCO, A相脈沖從I0. 0輸入，B相脈沖從I0. 1輸入，計(jì)數(shù)倍頻設(shè)定為4倍頻。分揀單元高速計(jì)數(shù)器編程要求較簡(jiǎn)單，不考慮中斷子程序、預(yù)置值等。使用引導(dǎo)式編程，很容易自動(dòng)生成了符號(hào)地址為“HSC一NIT的子程序。在主程序塊中使用SMO. 1(上電首次掃描ON)調(diào)用此子程序，即完成高速計(jì)數(shù)器定義并啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。4.分揀控制程序(見(jiàn)圖2 - 28、圖2-29)上一頁(yè)返回圖2一1傳感器組成框

55、圖返回圖2一2金屬絲式電阻應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)返回圖2一3帶磁性開(kāi)關(guān)氣缸的工作原理圖返回圖2 -4磁性開(kāi)關(guān)的內(nèi)部電路圖返回圖2一5電感式接近傳感器工作原理框圖返回圖2一6電感式接近傳感器安裝距離注意說(shuō)明返回圖2-7光電式接近開(kāi)關(guān)外形和電氣符號(hào)返回圖2 -8光電式接近開(kāi)關(guān)的內(nèi)部電路原理框圖返回圖2一9光電式接近開(kāi)關(guān)工作原理返回圖2一10光纖型光電傳感器組件返回圖2一11光纖型光電傳感器組件外形及放大器的安裝示意返回圖2一12光纖型光電傳感器放大器單元的俯視圖返回圖2一13光纖型光電傳感器電路框圖返回圖2-14接近開(kāi)關(guān)的圖形符號(hào)返回圖2一15相對(duì)式脈沖光電編碼器結(jié)構(gòu)示意圖返回圖2一16相對(duì)式脈沖光電編

56、碼器原理示意圖返回圖2 -17編碼器檢測(cè)方向不同時(shí)的輸出波形返回圖2-18相對(duì)編碼器輸出脈沖圖返回圖2一19絕對(duì)式光電編碼器結(jié)構(gòu)圖返回圖2 20 分揀單元應(yīng)用傳感器返回圖2 -21光電編碼器實(shí)物圖返回圖2 -22脈沖當(dāng)量測(cè)試主程序返回表2-1脈沖當(dāng)量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)返回圖2一23需分揀工件的分類(lèi)返回圖2一24分揀工作單元推料氣缸上安裝的磁性開(kāi)關(guān)返回圖2 - 25傳送帶入料口位置安裝的漫射式光電開(kāi)關(guān)返回圖2一26分揀工作單元的光纖傳感器返回圖2一27分揀工作單元的安裝尺寸返回表2一2高速計(jì)數(shù)器12種工作模式返回表2一2高速計(jì)數(shù)器12種工作模式返回圖2 - 28分揀控制子程序初始化返回圖2一29在傳感

57、器位置上判別工件屬性部分梯形圖返回謝謝觀賞項(xiàng)目三 氣動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用12433任務(wù)一 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的認(rèn)知任務(wù)二 流量控制閥及速度控制回路的構(gòu)建任務(wù)三 氣動(dòng)回路的繼電器控制任務(wù)四 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制返回任務(wù)一 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的認(rèn)知一、氣壓傳動(dòng)的工作原理氣壓傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)的工作原理是基本相似的，氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理是空氣壓縮機(jī)將電動(dòng)機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力能，然后在控制元件和輔助元件的作用下，通過(guò)執(zhí)行元件再把壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而完成所要求的直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并對(duì)外做功。如圖3一1所示為氣動(dòng)剪切機(jī)的工作原理圖，圖示位置為氣動(dòng)剪切機(jī)的預(yù)備工作狀態(tài)。二、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成氣壓傳動(dòng)

58、系統(tǒng)的元件及裝置是由氣源裝置、氣動(dòng)執(zhí)行元件、氣動(dòng)控制元件、氣動(dòng)邏輯元件和氣動(dòng)輔助元件組成。下一頁(yè)返回任務(wù)一 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的認(rèn)知 (一)氣源裝置及氣動(dòng)輔助元件氣源系統(tǒng)為氣動(dòng)裝置提供滿足一定要求的壓縮空氣。氣源系統(tǒng)一般由氣壓發(fā)生裝置、壓縮空氣的凈化裝置和傳輸管道系統(tǒng)組成。1.空氣壓縮站空氣壓縮站(簡(jiǎn)稱空壓站)是氣動(dòng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，為氣動(dòng)設(shè)備提供滿足要求的壓縮空氣動(dòng)力源?？諌赫镜闹饕M成裝置有氣壓發(fā)生裝置(空氣壓縮機(jī)，簡(jiǎn)稱空壓機(jī))、貯氣罐和后冷卻器。典型的空壓站組成如圖3一2所示。 2.氣動(dòng)輔助元件氣動(dòng)輔助元件包括后冷卻器、除油器、貯氣罐、空氣干燥器、分水過(guò)濾器、油霧器、消聲器等。1)

59、后冷卻器上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的認(rèn)知后冷卻器的作用是將空氣壓縮機(jī)排出的壓縮空氣溫度由140一170冷卻到40 0C50 0C，并使其中的水蒸氣和油霧冷凝成水滴和油滴經(jīng)除油器排出，以便對(duì)壓縮空氣實(shí)施進(jìn)一步凈化處理。冷卻器上裝有自動(dòng)排水器，以排除冷凝水和油滴等雜質(zhì)。后冷卻器一般采用水冷換熱方式，其結(jié)構(gòu)形式有:蛇管式、套管式、列管式和散熱片式等。蛇管式后冷卻器的結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)如圖3一3所示。2)除油器除油器安裝在后冷卻器后的管道上，它的功用是分離壓縮空氣中所含的油分、水分和灰塵等雜質(zhì)，使壓縮空氣得到初步凈化。經(jīng)常采用的是使氣流撞擊并產(chǎn)生環(huán)形回轉(zhuǎn)流動(dòng)的除油器，其結(jié)構(gòu)如圖3 -4所示。其工

60、作原理是:當(dāng)壓縮空氣由進(jìn)氣管進(jìn)入除油器殼體以后，氣流先受到隔板的阻擋，產(chǎn)生流向和速度的急劇變化(流向如圖中箭頭所示)，而在壓縮空氣中凝聚的水滴、油滴等雜質(zhì)，受慣性作用而分離出來(lái)，沉降于殼體底部，由下部的排油、水閥定期排出。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的認(rèn)知 3)貯氣罐貯氣罐的作用之一是用來(lái)貯存一定量的壓縮空氣，調(diào)節(jié)空壓機(jī)輸出氣量與用戶耗氣量之間的不平衡狀況，保證連續(xù)、穩(wěn)定的氣流輸出。作用之二是當(dāng)出現(xiàn)空壓機(jī)停頓、突然停電等意外事故時(shí)，可用貯氣罐中貯存的壓縮空氣實(shí)施緊急處理，保證安全。作用之三是減小空壓機(jī)輸出氣流脈動(dòng)，穩(wěn)定空壓站管道中的壓力。此外，還能降低壓縮空氣溫度，分離壓縮空氣中的部分