檢測單元的結(jié)構(gòu)與控制課件

第五章 檢測單元的結(jié)構(gòu)與控制5.1

檢測單元的結(jié)構(gòu)5.2

檢測單元的PLC控制及編程5.3

實驗操作訓練5.1

檢測單元的結(jié)構(gòu)5.1.1

檢測單元的功能檢測單元的主要任務有兩個，即識別工件材料和檢測工件的尺寸。在MPS系統(tǒng)中，它的任務是將供料單元提供的工件進行材料識別及尺寸檢測，并根據(jù)要求將滿足條件的工件通過滑槽送到下一個工作單元，對于不符合要求的工件在本單元中予以剔除。該單元模擬了實際生產(chǎn)中對原材料的檢測情況。5.1.2

檢測單元的結(jié)構(gòu)組成檢測單元主要組成為：I/O接線端口、識別模塊、測量模塊、升降模塊、滑槽模塊等。1.識別模塊下一頁

返回5.1

檢測單元的結(jié)構(gòu)識別模塊主要由3個傳感器組成，即電感傳感器、電容傳感器和漫射式光電傳感器，用于識別工件的材質(zhì)及顏色。該模塊可以識別金屬與非金屬的材質(zhì)，可以將金屬、白、黑三種工件區(qū)分開。識別模塊中的電感傳感器、電容傳感器及漫射式光電傳感器都屬于接近開關(guān)類傳感器，它們分別在以下情況下動作：①電感傳感器在有金屬物質(zhì)接近它時動作；②電容傳感器在任何物質(zhì)接近它時都動作；③漫射式光電傳感器在接近它的物體反射回來的光線達到一定強度時動作。識別模塊對不同材質(zhì)和顏色的輸出結(jié)果如表5-1所示。2.測量模塊測量模塊的作用是測量工件的高度。它由一個模擬量傳感器和傳感器支架構(gòu)成。該模擬量傳感器實際上是一個由電位器構(gòu)成的分壓器。上一頁下一頁返回5.1

檢測單元的結(jié)構(gòu)該傳感器與變送器一起構(gòu)成一個測量工件高度尺寸的傳感系統(tǒng)，由電阻式傳感器將測量桿的位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娢黄麟娮柚档淖兓浚俳?jīng)變送器轉(zhuǎn)換為0～10

V的直流電壓信號輸出。輸出的電壓值與測量桿位移量之間呈正比例關(guān)系。測量模塊由一個精密滑臺氣缸驅(qū)動，以實現(xiàn)高度測量動作。3.升降模塊升降模塊的作用是將工件由下方運送到上方，以準備檢測和分流。它主要由一個無桿氣缸、一個雙作用直線氣缸和一個工作平臺組成。4.滑槽模塊滑槽模塊提供了兩個物流方向。上滑槽可以將工件（合格工件）分流到下一個工作單元，下滑槽可以用于模擬不合格工件的流向（即從本單元剔除）。5.1.3

氣動控制回路上一頁下一頁返回5.1

檢測單元的結(jié)構(gòu)檢測單元的氣動控制原理圖如圖5-1所示。1A為無桿缸；1B1和1B2為磁感應式接近開關(guān)；2A為驅(qū)動高度測量模塊的精密滑臺缸；2B1、2B2為磁感應式接近開關(guān)；3A為雙作用推料氣缸；3B1為磁感應式接近開關(guān)；1Y1、1Y2為控制無桿氣缸的電磁閥的兩個控制信號；2Y1為控制滑臺缸的兩個電磁控制信號；3Y1為控制推料缸的電磁閥的電磁控制信號。上一頁

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檢測單元的PLC控制及編程5.2.1

PLC的I/O接線MPS中的每個部件上的輸入、輸出信號與PLC之間的通信電路的連接是通過I/O接線端口實現(xiàn)的。各接口地址已經(jīng)固定。各單元中需要與PLC進行通信連接的線路（包括各個傳感器的線路、各個電磁閥的控制線路及電源線路）都已事先連接到了各自的I/O接線端口上，在與PLC連接時，只需使用一根專用電纜即可實現(xiàn)快速連接。檢測單元I/O設(shè)備編號與說明見表5-2。5.2.2

檢測單元的編程要點1.控制任務當設(shè)備接通電源與氣源、PLC運行后，首先執(zhí)行復位動作，無桿缸驅(qū)動的工件托盤下降縮回到位，檢測頭縮回到位，工件托盤上無工件。下一頁

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檢測單元的PLC控制及編程然后進入工作運行模式，放入一個工件，按啟動按鈕時，檢測單元首先對工件的顏色及材質(zhì)進行識別，并將識別的結(jié)果儲存起來；然后將工作平臺升至上端，根據(jù)信號將工件從滑槽中推出去；最后各執(zhí)行機構(gòu)都返回到初始位置。2.編寫程序檢測單元的控制程序框圖如圖5-2所示，按此框圖編寫PLC程序。圖中讀取工件高度值的部分先不作要求。3.下載調(diào)試將編輯好的程序下載到PLC中運行，調(diào)試通過，完成控制任務。5.2.3

氣動控制回路分析及仿真1.氣動控制回路分析在圖5-1中，電磁線圈1Y1通電，工件平臺下降，等待工件，檢測到工件后，1Y2通電，工件平臺上升，到達極限位置，上一頁下一頁返回5.2

檢測單元的PLC控制及編程IB2輸出，氣缸停止；此時給電磁線圈2Y1通電，2號氣缸動作使檢測桿下降，測量高度完成后，使2Y1斷電；在彈簧復位下，2號氣缸活塞桿縮回直到2B1有信號輸出；然后使3Y1通電，3號氣缸活塞桿伸出，推出工件，延時后，3Y1斷電，活塞桿縮回，3B1有信號輸出后，使1Y1通電，1號氣缸動作使工作臺下降，完成本次動作。2.氣動控制回路仿真用FluidSIM-P軟件設(shè)計制作氣動控制和仿真模擬。通過該軟件，學生在計算機上分別畫出氣動回路圖5-1和根據(jù)圖5-2設(shè)計電氣控制回路，然后進行測試和模擬仿真。通過仿真的實時顯示與軟件連接的實際控制回路的動作，逐步解決控制回路中的問題，直到最后實現(xiàn)圖5-2要求的控制過程。5.2.4

檢測單元的參考本地控制程序上一頁下一頁返回5.2

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實驗操作訓練1.控制任務當設(shè)備接通電源與氣源、PLC運行后，首先執(zhí)行復位動作，

無桿缸驅(qū)動的工件托盤下降縮回到位，檢測頭縮回到位，工

件托盤上無工件。然后進入工作運行模式，放入一個工件，

按啟動按鈕時，檢測單元首先對工件的顏色及材質(zhì)進行識別，并將識別的結(jié)果儲存起來；然后將工作平臺升至上端進行工

件高度的測量，根據(jù)測量結(jié)果對工件進行分流。設(shè)定滿足某

一個尺寸范圍的工件（合格品）從上滑槽分流出去，將不滿

足要求的工件（不合格品）從下滑槽分流出去；最后各執(zhí)行

機構(gòu)都返回到初始位置。當輸入的工件為白色尼龍工件時，L1燈亮；當輸入的工件為黑色尼龍工件時，L2燈亮；當輸入的工件為銀色金屬工件時，L1、L2燈亮；當工件被推入滑道后，L1、L2燈滅。2.編制程序框圖下一頁

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實驗操作訓練在理解上述控制任務后，寫出程序控制流程圖。3.編寫程序按編寫的程序框圖編寫PLC程序。4.下載調(diào)試將編輯好的程序下載到PLC中運行，調(diào)試通過，完成控制任務。實驗操作技能訓練測試記錄如表5-3所示。5.注意（1）高度尺寸上、下限（Hmax、Hmin）的設(shè)置方法。在程序中，需要預先給定合格尺寸的范圍，即尺寸的上下限。該數(shù)值是一個與傳感器的安裝位置有關(guān)的相對值，它與工件

的高度呈正比例關(guān)系。由于MPS只是一個模擬的生產(chǎn)設(shè)備，所提供的工件高度尺寸只有三種，而且沒有標準量塊，所以在實際操作中，我們可以這樣處理：上一頁下一頁返回5.3

實驗操作訓練①調(diào)整高度測量傳感器的位置，確保測量探頭都能接觸到三種不同高度的工件，并且傳感器都能輸出一定量的數(shù)值；②根據(jù)測量的三個高度尺寸數(shù)值和模擬假設(shè)（如假設(shè)其中一種尺寸的工件不合格），確定出上限值Hmax和下限值Hmin。（2）避免設(shè)備損壞的調(diào)試方法建議。在調(diào)試中，可能因程序錯誤造成的執(zhí)行機構(gòu)沖突現(xiàn)象是：在測量桿還在測量位置（下端）時，推料桿就推出了，從而使得傳感器的測量桿徑向受到?jīng)_擊力，導致測量桿的彎曲。避免方法：在運行程序前，先將傳感器的位置調(diào)高，使得測

量桿的前端在測量位置高于最大工件的上表面，即使發(fā)生了

上述的沖突動作，因為兩個機構(gòu)在空間上已經(jīng)直接接觸不上，所以也就不會損壞設(shè)備了。上一頁下一頁返回5.3

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返回當檢測氣缸下降檢測工件時，可以人為地用手托起傳感器的探頭模擬檢測工件的情況。當程序調(diào)試好后，再將傳感器向下調(diào)整到合適的位置。并按照上述高度尺寸上、下限（Hmax