第2章上料检测单元的原理、安装与调试.ppt

1、自动化生产线原理、安装与调试自动化生产线原理、安装与调试自动化生产线原理、安装与调试自动化生产线原理、安装与调试任务一任务一任任任任 务务务务 提提提提 出出出出任任任任 务务务务 目目目目 标标标标相相相相 关关关关 知知知知 识识识识任任任任 务务务务 分分分分 析析析析任任任任 务务务务 实实实实 施施施施任任任任 务务务务 训训训训 练练练练上料检测单元的原理、安装与调试上料检测单元的原理、安装与调试 一、任务提出自动化生产线原理、安装与调试自动化生产线原理、安装与调试上料检测单元可作为MPS系统中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其它单元提供原料的作用。它的具体功能是：按照需要

2、将放置在料盘中的待加工工件（原料）自动地取出，并检测出工件的颜色，最后将其提升到输出工件，等待下一个工作单元来取。试根据该单元的工作要求完成安装及PLC控制。自动化生产线原理、安装与调试自动化生产线原理、安装与调试二、任务目标1、掌握常见光电传感器的原理及应用。2、熟悉气动系统相关知识及双作用气缸的结构和工作原理。3、掌握双作用气缸的换向控制回路的原理。4、能够根据装配图对本单元进行装配。5、能够根据控制要求完成该单元的PLC控制。三、相关知识三、相关知识1.1.基本知识基本知识上料检测单元的结构组成上料检测单元的结构组成上料检测单元主要由I/O接线端口、料盘模块、提升模块、工件检测组件、气源

3、处理组件等部件组成。I/O接线端口 它是该工作单元与PLC之间进行通讯的线路联接端口。该工作单元中的所有电信号（直流电源、输入、输出）线路都接到该端口上，再通过信号电缆线连接到PLC上。图2-1 上料检测单元的实物全貌料盘模块 该模块用于储存工件原料、并在需要时将料盘中的工件输送出来。该模块主要由料盘、分隔条和滑道组成。如图2-2所示。三、相关知识三、相关知识料盘模块的工作过程是这样的：工件散落在料盘中，当需要输出工件时，料盘旋转，工件通过分隔条一一排列输出圆形料盘，进入滑道，在后续工件的推动下，前面的工件依次从滑道滑入到工件平台中去。提升模块该模块用于将料盘输出的工件提升到输出工件。主要由工

4、件平台、滑动导向装置和双作用气缸组成。工件平台在双作用气缸的驱动下，实现上下运动；滑动导向装置保证了工件平台不偏转。图2-2 料盘模块三维图工件检测组件该部分由两个光电传感器组成：一个反射式光电式接近开关和一个漫反射式光电接近开关。三、相关知识三、相关知识反射式光电接近开关安装在底部，用于检测工件平上是否有工件。漫反射式光电接近开关安装在上部（输出工位），用于检测工件的颜色。注意事项：注意事项：在检测工件平台上是否有工件时需要加入抗干扰条件，有时不经意的我们的肢体或其它物体的移动可能造成反射式光电接近开关检测到有信号，当我们需要屏蔽这些干扰信号时，通常最简单的做法是在程序中加上一个计时器，当反

5、射式光电接近开关检测到有工件后，再延时一段时间用以确认是否为真正的工件。几种常见光电传感器的原理及应用几种常见光电传感器的原理及应用 光电式传感器是用光电转换器件作敏感元件、将光信号转换为电信号的装置。光电式传感器的种类很多，按照其输出信号的形式，可以分为模拟式、数字式、开关量输出式。以开关量形式输出的光电传感器，即为光电式接近开关。光电式接近开关主要由光发射器和光接收器组成。三、相关知识三、相关知识光发射器用于发射红外光或可见光。光接收器用于接收发射器发射的光，并将光信号转换成电信号以开关量形式输出。按照接收器接收光的方式不同，光电式接近开关可以分为对射式、反射式和漫射式三种。光发射器和光接

6、收器也有一体式和分体式两种。对射式光电接近开关 对射式光电接近开关是指光发射器（光发射器探头或光源探头）与光接收器（光接收器探头）处于相对的位置工作的光电接近开关。图2-3 对射式光电接近开关的工作原理三、相关知识三、相关知识对射式光电接近开关的工作原理是：当物体通过传感器的光路时，光路被遮断，光接收器接收不到发射器发出的光，则接近开关的“触点”不动作；当光路上无物体遮断光线时，则光接收器可以接收到发射器传送的光，因而接近开关的“触点”动作，输出信号将被改变。反射式光电接近开关 反射式光电接近开关的光发射器与光接收器处于同一侧位置，且光发射器与光接收器为一体化的结构，在其相对的位置上安置一个反

7、光镜，光发射器发出的光经反光镜反射回来后由光接收器接收。图2-4 反对射式光电接近开关的工作原理三、相关知识三、相关知识漫射式（漫反射式）光电接近开关 漫射式光电接近开关是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的，由于物体反射的光线为漫射光，故该种传感器称为漫射式光电接近开关。图2-5 漫反对射式光电接近开关的工作原理漫反射式光电接近开关，它的光发射器与光接收器处于同一侧位置，且为一体化的结构。在工作时，光发射器始终发射检测光，当接近开关的前方一定距离内没有物体时，则没有光被反射回来，接近开关就处于常态而不动作；如果在接近开关的前方一定距离内出现物体，只要反射回来的光的强度足够，则接收器

8、接收到足够的漫射光后就会使三、相关知识三、相关知识接近开关动作而改变输出的状态。这里顺便提一个，我们为什么会在日光下看到不同颜色的物体？这是因为物体对不同频率的光吸收作用不同，如果物体将所有频率的光（白光）全部反射回来，则我们看到的物体就是白色；如果物体将所有频率的光全部吸收，则我们看到的物体就是黑色的。如果物体吸收一部分频率的光，而将其余部分的光反射出来，则我们看到的就是反射光的颜色。原则上黑色物体是不能被漫反射式光电开关检测到的，但由于物体表面粗糙度不同，一些表面光滑的黑色物体仍能反射一部分光，因此灵敏度高的漫反射光电接近开关仍能检测到这样的黑色物体。而我们的上料检测单元和检测单元上检测工

9、件颜色就是利用这个原理来分辨出工件的黑与白的。光电式接近开关的图形符号 图2-6 光电式接近开关图形符号三、相关知识三、相关知识光电传感器的安装要求光电传感器的安装要求不能安装在水、油、灰尘多的地方。回避强光及室外太阳光等直射的地方。传感器的接收端不能直接正对很强的光源（如太阳光、大功率电灯或其他光源）。一般解决办法是用工件挡住强光，或将传感器旋转一定角度安装。消除背景物的影响。如果被测物体是可以透光的介质，当光线穿过被测物体后，可能会被其后面的背景物反射回来，影响传感器的检测精度和测量效果。一般解决方法是在接收端的一侧安装一块遮光板，阻挡反射的光线进入传感器接收端，从而避免传感器的误动作。三

10、、相关知识三、相关知识光电传感器的使用注意事项光电传感器的使用注意事项对射式光电传感器并置使用时，相互间隔维持在检测距离的0.4倍以上。反射式光电传感器并置使用时，相互间隔维持在检测距离的1.4倍以上。反射式光电传感器检测距离受检测物质的材质、大小、表面反射率的影响。光电传感器的安装与调试光电传感器的安装与调试电气与机械安装根据机械安装图将传感器初步安装固定，然后连接电气接线。下图2-7为光电开关电路原理和接线图。图2-7 光电开关电路原理及接线三、相关知识三、相关知识图中光电开关具有电源极性及输出反接保护功能。将光电开关褐色线（或棕色）接PLC输入模块电源“+”端，蓝色线接PLC输入模块电源

11、“-”端，黑色线接PLC的输入端。光电开关具有自我诊断功能，当对设置后的环境变化的余度满足要求时，稳定显示灯亮；当光电光敏元件接收到有效信号，控制输出的三极管导通，同时动作显示灯亮。光电开关能检测自身的光轴偏离、传感器面的污染、地面和背景对其影响、外部干扰的状态等传感器的异常和故障，有利于进行养护、以便设备稳定工作。灵敏度调整光电开关具有检测距离长，对检测物体的限制小，响应速度快、分辨率高、便于调整等优点。但光电传感器在安装过程中必须保证到被检测物体的距离在“检测距离”范围内，同时考虑被检测物体的形状、大小、表面粗糙度以及移动速度等因素。灵敏度调整主要为光电开关调整位置不到位，对工件反应不灵敏

12、，动作灯不亮。调整光电开关的位置，合适后将固定螺母锁紧。光电开关调整合适后，对工件的反应敏感，动作灯亮且稳定灯亮。三、相关知识三、相关知识2.2.拓展知识拓展知识气动系统简介气动系统简介气压传动简称气动，是指以压缩空气为工作介质来传递动力和控制信号，控制和驱动各种机械和设备，以实现生产过程机械化、自动化的一门技术。气压传动具有防火、防爆、防电磁干扰，抗振动、冲击、辐射，无污染，结构简单，工作可靠等特点。气压技术与液压、机械、电气和电子技术一起，互相补充，已发展成为实现生产过程自动化的一个重要手段，在机械工业、冶金工业、轻纺食品工业、化工、交通运输、航空航天、国防建设等各个部门已得到广泛的应用。

13、气动（气压传动）系统是一种能量转换系统，典型的气压传动系统由气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件四个部分组成，如图所示。图2-8 气动系统的基本组成三、相关知识三、相关知识气压发生装置简称气源装置，是获得压缩空气的能源装置，其主体部分是空气压缩机，另外还有气源净化设备。辅助元件是使压缩空气净化、润滑、消声以及元件间连接所需要的一些装置。如水分滤气器、油雾器、消声器以及各种管路附件等。控制元件又称操纵、运算、检测元件，是用来控制压缩空气流的压力、流量和流动方向等，以便使执行机构完成预定运动规律的元件。如各种压力阀、方向阀、流量阀、逻辑元件、射流元件、行程阀、转换器和传感器等。执行元件是将压缩空

14、气的压力能转变为机械能的能量转换装置。如做直线往复运动的气缸，做连续回转运动的气马达和做不连续回转运动的摆动马达等。双作用气缸的结构和工作原理双作用气缸的结构和工作原理单活塞双作用气缸是气动系统中最常使用的气缸。如图2-9所示，它由缸筒、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件等组成。双作用气缸内部被活塞分成两个腔，有活塞杆腔称为有杆腔，无活塞杆腔称为无杆腔。当压缩空气从无杆腔（左）进气从有杆腔排气时，在气缸的两腔形成压力差，推动活塞运动，使活塞杆伸出；当从有杆腔（右）进气无杆腔排气时，压力差使活塞杆缩回。若使有杆腔和无杆腔交替进气和排气，活塞便可实现往复直线运动。图2-10表示出双作用气缸的动作

15、过程。三、相关知识三、相关知识图2-9 普通型单活塞杆双作用气缸图2-10 双作用气缸的动作三、相关知识三、相关知识电磁阀的结构及工作原理电磁阀的结构及工作原理电磁控制换向阀简称为电磁阀，是气动控制元件中最主要的元件，其品种繁多，种类各异，按操作方式分为直动式和先导式两类。直动式电磁阀是利用电磁力直接驱动阀芯换向，如图2-11所示为直动式单电控二位三通换向阀。当电磁阀得电，电磁阀的1口与2口接通；电磁线圈失电，电磁阀在弹簧作用下复位，则1口关闭。(a)(b)(c)图2-11 单电控电磁铁换向阀 (a)正常位置 (b)动作位置 (c)符号三、相关知识三、相关知识图2-12为双电控电磁铁换向阀的符

16、号。电磁线圈得电，双电控二位五通阀的1口与4口接通，且具有记忆功能，只有当另一个电磁线圈得电，双电控二位五通阀才复位，即1口与2口接通。图2-12 双电控电磁铁换向阀直动式电磁铁只适用于小型阀，如果控制大流量空气，则阀的体积和电磁铁都必须加大，这势必带来不经济的问题，克服这些缺点可采用先导式结构。先导式电磁阀是由小型直动式和大型气控换向阀组合而成的，它利用直动式电磁铁输出先导气压，此先导气压使主阀芯换向，该阀的电控部分又称为电磁先导阀。三、相关知识三、相关知识双作用气缸的换向控制回路的原理双作用气缸的换向控制回路的原理控制双作用气缸的前进、后退可以采用二位四通阀，也可采用二位五通阀。图2-13(a)所示为采用二位五通阀直接控制，按下按钮，压缩空气从1口流向4口进气，同时2口流向3口排气，活塞伸出；松开按钮，阀内弹簧复位，压缩空气由1口流向2口，同时4口流向3口排放，气缸活塞缩回。图(b)所示为双作用气缸间接控制回路，信号元件1S1或1S2只要发出信号，便可使阀1V1切换，控制气缸伸出或缩回。图2-13 双作用气缸换向控制回路 (a)直接控制 (b)间接控制四、任务分析四、任务分析1、控