工控员培训课件

1、工控员培训课件工控机操作员培训传感器与检测技术抗干扰技术PLC控制技术工控员培训课件工控机操作员培训传感器与检测技术主讲教师：主讲教师：包头钢铁职业技术学院包头钢铁职业技术学院 徐桂岩徐桂岩工控员培训课件自动化系统的组成电测系统：检测仪表和传感器电控系统：自动控制装置电力传动系统：以电力传动为主的执行机构电(检)测系统电控系统电力传动系统电控系统的输入设备，进行现场实物数据的检测（检测精度）电控系统的输出设备，作为执行机构的控制器（动静态指标）完成被控装置的逻辑联锁、操作控制、时序控制和控制算法工控员培训课件1、检测技术的任务检测技术检测技术是以研究检测与控制系统中信息的提取、转检测技术是以研

2、究检测与控制系统中信息的提取、转换以及处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术换以及处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术科学。科学。检测技术的任务是以测量系统的输出来评价被测物理检测技术的任务是以测量系统的输出来评价被测物理量量( (测量系统的输入量测量系统的输入量) )，也就是在工程实践和科学实，也就是在工程实践和科学实验中要正确及时地掌握各种信息，即获取被测对象信验中要正确及时地掌握各种信息，即获取被测对象信息息( (被测量被测量) )的大小。所以信息采集的主要含义就是测的大小。所以信息采集的主要含义就是测量和取得测量数据。量和取得测量数据。工控员培训课件1、检测技术的任务检测技术检测

3、技术是以研究检测与控制系统中信息的提取、转检测技术是以研究检测与控制系统中信息的提取、转换以及处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术换以及处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术科学。科学。检测技术的任务是寻找与自然信息具有对应关系的种检测技术的任务是寻找与自然信息具有对应关系的种种表现形式的信号，以及确定两者之间的定性、定量种表现形式的信号，以及确定两者之间的定性、定量关系；从反映某一信息的多种信号表现中挑选出在所关系；从反映某一信息的多种信号表现中挑选出在所处条件下最为合适的表现形式，以及寻求最佳的采集、处条件下最为合适的表现形式，以及寻求最佳的采集、变换、处理、传输、存储、显示等的方法

4、和相应的设变换、处理、传输、存储、显示等的方法和相应的设备。备。工控员培训课件2、检测技术的发展 随着半导体、计算机技术的发展，新型、具有特殊功能的传感器不断涌现出来，检测装置也向小型化、固体化及智能化方向变革，应用领域也越加宽广，从工业控制、科学实验，以至家用电器、个人用品，都可发现检测技术的广泛应用。工控员培训课件3、检测的分类一一电量与非电量检测技术电量与非电量检测技术 二检测原理的分类二检测原理的分类三检测方法的分类三检测方法的分类四检测对象的分类四检测对象的分类电压、电流、电阻、电容、电感、电功率电压、电流、电阻、电容、电感、电功率温度、压力、流量、位移、位置、成分等温度、压力、流量

5、、位移、位置、成分等物理原理、化学原理、光学原理、生物原理物理原理、化学原理、光学原理、生物原理静态检测对象和时变检测对象静态检测对象和时变检测对象快速变化的检测对象和缓慢变化的检测对象快速变化的检测对象和缓慢变化的检测对象电量检测对象和非电量检测对象电量检测对象和非电量检测对象周期变化对象和随机变化对象周期变化对象和随机变化对象直接测量法和间接测量法直接测量法和间接测量法接触式测量和非接触式测量接触式测量和非接触式测量静态测量和动态测量静态测量和动态测量时域测量、频域测量、数据域测量和随机测量时域测量、频域测量、数据域测量和随机测量工控员培训课件4、检测系统的组成检测系统既指由众多环节组成的

6、复杂的检测系统，又指检测系统既指由众多环节组成的复杂的检测系统，又指检测系统中的各组成环节，例如传感器、调理电路、记检测系统中的各组成环节，例如传感器、调理电路、记录仪器等。因此，检测系统的概念是广义的，在检测信录仪器等。因此，检测系统的概念是广义的，在检测信号的流通过程中，任意连接输入、输出并有特定功能的号的流通过程中，任意连接输入、输出并有特定功能的部分，均可视为检测系统。对检测系统的基本要求就是部分，均可视为检测系统。对检测系统的基本要求就是使检测系统的输出信号能够真实地反映被测物理量的变使检测系统的输出信号能够真实地反映被测物理量的变化过程，而不使信号发生畸变，即实现不失真地检测。化过

7、程，而不使信号发生畸变，即实现不失真地检测。一个完整的检测控制系统通常由传感器、测量电路、显一个完整的检测控制系统通常由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置和电源等几部分组成。示记录装置或调节执行装置和电源等几部分组成。传感器通常以电信号的形式输出，以便于传输、转换、传感器通常以电信号的形式输出，以便于传输、转换、处理和显示。输出电量的形式多种多样，如电压、电流处理和显示。输出电量的形式多种多样，如电压、电流等。输出信号的形式一般由传感器的原理确定。等。输出信号的形式一般由传感器的原理确定。工控员培训课件4、自动检测系统的组成被检测量敏感元件电子测量电路自动测量系统（显示器或记录器）自

8、动计量系统（计数器或累加器）自动保护系统自动诊断系统部分数据分析系统自动管理系统自动控制系统（报警器）（处理电路）输出单元工控员培训课件5、传感器及作用定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。信号的器件或装置。o传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。o传感器是获取信息的主要途径与手段。o没有传感器，现代化生产就失去了基础。 o传感器是边缘学科开发的先驱。传感器工控员培训课件5、传感器及作用传感器是测量装置，能完成检测任务；输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；输出量是某种物理量，便于传

9、输、转换、处理、显示等，可以是气、光、电物理量，主要是电物理量；输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。 传感器作用：一感二传,即感受被测信息,并传送出去。工控员培训课件6、传感器的组成辅助电源敏感元件敏感元件转换元件转换元件基本转换电路非电量电量敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。辅助电源：用于提供传感器正常工作的电源。 工控员培训课件7、传感器的分类按被测参数分类：温度、压力、位移、速度等的测量按被测参数分类：温度

10、、压力、位移、速度等的测量，相应的有，相应的有温度传感器、压力传感器、位移传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器速度传感器等；等；按传感器的工作原理分类：如按应变原理工作式、按按传感器的工作原理分类：如按应变原理工作式、按电容原理工作式、按压电原理工作式、按磁电原理工电容原理工作式、按压电原理工作式、按磁电原理工作式、按光电效应原理工作式等，作式、按光电效应原理工作式等， 相应的有相应的有应变式传感器、电容式传感器、压电式传感应变式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器器、磁电式传感器、光电式传感器等。等。 工控员培训课件8、传感器的应用 传感器的应用领

11、域涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备等。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的是汽车市场的需求，占第二位的是过程控制市场，前景看好是通讯市场。工控员培训课件 轧线仪表和传感器轧制力测量：压磁式传感器、应变电阻式传感器、电容式传感器、油压式传感器、拉杆式传感器张力测量仪：张力测量仪辊缝测量：辊缝测量仪、位置传感器(角位移传感器、 直线位移传感器)线速度测量：发电型转速计、脉冲式转速计、激光式线速度计厚度测量：x线测厚仪、核辐射测厚仪、激光测厚仪、 钢板凸度仪、镀层厚度测量仪宽度测量：宽度测量仪板形测量：平直度仪、压磁式板型仪、电容式板型仪等线径测量：无

12、接触式线径测量仪、激光测径系统等长度测量：激光测长仪缺陷测量和无损检测：连续铁损测量：连续铁损测量仪温度测量：红外线辐射测温仪工控员培训课件1)工业自动化中的应用工业自动化中的应用机械手、机器人中的传感器机械手、机器人中的传感器 转动转动/ /移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。 在各种自动控制系统中，检测环节起着系统感官的作用，是其重在各种自动控制系统中，检测环节起着系统感官的作用，是其重要组成部分。要组成部分。密歇根大学的机

13、械手装配模型密歇根大学的机械手装配模型工控员培训课件4)PC机中的测试技术应用机中的测试技术应用鼠标鼠标:光电位移传感器光电位移传感器摄象头摄象头:CCD传感器传感器声位笔声位笔:超声波传感器超声波传感器麦克风麦克风:电容传声器电容传声器声卡声卡:A/D卡卡 + D/A卡卡软驱软驱:速度速度,位置伺服位置伺服工控员培训课件军事战斗力军事战斗力“阿波罗阿波罗10”：火箭部分火箭部分-2077个传感器个传感器飞船部分飞船部分-1218个传感器个传感器检测参数检测参数-加速度、温度、压力、加速度、温度、压力、 振动、流量、应变、振动、流量、应变、 声学等声学等神州飞船：神州飞船：185台（套）仪器装

14、置台（套）仪器装置工控员培训课件9、传感器的性能指标在检测控制系统和科学实验中，需要对各种参数进在检测控制系统和科学实验中，需要对各种参数进行检测和控制，而要达到比较优良的控制性能，则行检测和控制，而要达到比较优良的控制性能，则必须要求传感器能够必须要求传感器能够感测被测量的变化感测被测量的变化并且并且不失真不失真地将其转换为相应的电量地将其转换为相应的电量，这种要求主要取决于传，这种要求主要取决于传感器的基本特性。感器的基本特性。传感器的基本特性主要分为传感器的基本特性主要分为静态静态特性和动态特性。特性和动态特性。工控员培训课件1) 1) 反映传感器静态特性的性能指标反映传感器静态特性的性

15、能指标 静态特性是指检测系统的输入为不随时间变化静态特性是指检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，系统的输出与输入之间的关系。的恒定信号时，系统的输出与输入之间的关系。 主要包括主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移、精确度等。移、精确度等。工控员培训课件2) 2) 反映传感器动态特性的性能指标反映传感器动态特性的性能指标 动态特性是指检测系统的输入为随时间变化动态特性是指检测系统的输入为随时间变化的信号时，系统的输出与输入之间的关系。的信号时，系统的输出与输入之间的关系。 主要性能指标有主要性能指标有时域单位阶跃响应性能指标时域单位阶跃响应性能指标和和

16、频域频率特性性能指标。频域频率特性性能指标。工控员培训课件传感器介绍 在机电系统中，通常需要检测的物理量包括： 直线位移或位置信号， 转速信号， 压力信号， 转矩信号， 温度信号， 流量信号等。工控员培训课件1、位移/位置信号检测o位移传感器又称为线性传感器。o分为电涡流位移传感器 电感式位移传感器 电容式位移传感器 差分变压器位移传感器 光电式位移传感器 超声波式位移传感器 霍尔式位移传感器。工控员培训课件电涡流位移传感器工控员培训课件电涡流位移传感器应用：用来测量各种形状试件的位移量，如旋转机械轴的各种运行状态参数：轴的径向振动、轴向位移转速、偏心、差胀等。特点：体积小，灵敏度高，频率响应

17、宽。 缺点：测量范围窄，0-1mm或0-30mm。被测体必须是金属导体 工控员培训课件磁致伸缩位移传感器磁致伸缩位移传感器工控员培训课件磁致伸缩位移传感器磁致伸缩位移传感器应用：通过内部非接触式的测控技术精确地检测活动磁环的绝对位置来测量被检测产品的实际位移值的。 主要用来各种液罐的液位计量和控制。特点：应用在极恶劣的工业环境中，高准确性、高可靠性和使用寿命长。 传感器输出信号为绝对位移值，即使电源中断、重接，数据也不会丢失，更无须重新归零。 可以测量绝对位移，也可以用于位置或位移的确定。 行程可达5-10米。 高温、高压和高振荡、油渍、溶液、尘埃的环境中工控员培训课件光栅位移传感器光栅位移传

18、感器工控员培训课件光栅尺位移传感器光栅尺位移传感器应用：是以光栅栅距为一把标准尺子对位移进行测量。 应用于机床与现代加工中心以及测量仪器等方面，可用作直线位移或者角位移的检测。适于检测位置、位移、尺寸、弯曲面、表明轮廓和物体变形。 可分为透射式光栅和反射式光栅。特点：测量精度高，响应速度快，若采用不锈钢反射式光栅，测量范围可达十几米，而且不需接长，信号抗干扰能力强。 缺点：必须注意防尘、防震等工控员培训课件光栅尺位移传感器光栅尺位移传感器o光栅的工作原理都是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。由光源、光栅副、光敏元件组成 。 o把两块栅距相等的光栅（光栅1、光栅2）面向对叠合在一起，中间留

19、有很小的间隙，并使两者的栅线之间形成一个很小的夹角，这样就可以看到在近于垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，这些条纹叫“莫尔条纹”。 工控员培训课件磁栅位移传感器磁栅位移传感器工控员培训课件磁栅位移传感器磁栅位移传感器o特点：最高工作速度为12m/min，系统精确度可达0.01mm/m，最小指示值0.001mm，使用范围为040，是一种测量大位移的传感器。测长可达1千米。 工控员培训课件差动变压器式位移传感器差动变压器式位移传感器工控员培训课件差动变压器式位移传感器差动变压器式位移传感器 结构形式：变隙式、变面积式和螺线管式等。 直接用于位移测量，也可以测量与位移有关的任何机械量，如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。 测量范围：0.08-100mm。 在非电量测量中，应用最多的是螺线管式差动变压器，它可以测量1100mm机械位移，并具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点。 工控员培训课件转速信号的检测转速信号的检测o早期使用测速发动机o目前使用光电编码器 是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是目前应用最多的传感器。o光电编码器：绝对式光电编码器 增量式光电编码器。 工控员培训课件光电编码器光电编码器o有码盘和码尺，码盘用于测量角度（多用），码尺用于测量长度