浙江省精品课程PLC与控制技术

1、检测控制系统的设计、安装与调试 能力与知识目标能力与知识目标123123 运行过程如下：运行过程如下： 检测与链条传送单元主要前面单元加工过的工件进行盖子、销钉、金属销钉及工件颜色进行检测；检测完毕后，由链条传送到下一单元。 （控制）（控制）控制部分：启动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮 控制部分：交流电源开关、直流电源开关、 状态选择开关（联网/单机） （显示）（显示）运行显示（绿色指示灯）报警显示（红色指示灯）交流电源显示（红色指示灯） 直流电源显示（绿色指示灯） （传感器）（传感器）托盘到位感知（电感传感器） 有无工件感知有无盖子感知 （光电传感器） 摆臂初始位置摆臂加盖位置 （微动开

2、关） （执行）（执行）传送带电机（直流单向） 摆臂电机（直流双向） 吸盖电磁铁 限位电磁铁 （6）复位控制。）复位控制。TEXTTEXTTEXTTEXT在以上初始状态下按启动按钮，传送带电机继电器吸合，电机正转。当托盘及工件运动到该单元时，限位电磁铁阻止其放行，该单元一个新的工作周期开始。此时，传感器（5SQ1）检测到托盘到位，然后传感器分别对前面单元加工后的工件进行盖子检测、销钉检测、金属销钉检测、工件颜色检测。然后，电磁铁（5YA1）通电3秒，将工件放行， 停止运行：在以上运行状态已完成工作工程后按停止按钮，则传送带电机停止，运行指示灯灭；若在在设备正常运行时，按下停止按钮，则检测单元在完

3、成当前工作周期后，停止运行。v传感器的分类：传感器的分类：v1、按被测量性质分类：、按被测量性质分类：可分为位移、力、速度、可分为位移、力、速度、温度等传感器。温度等传感器。v2、按工作原理分类：、按工作原理分类：可分为电阻式、电容式、电可分为电阻式、电容式、电感式、霍尔式、光电式、热电偶等传感器。感式、霍尔式、光电式、热电偶等传感器。 v3、按传感器输出信号的性质分类：、按传感器输出信号的性质分类：可分为数字传可分为数字传感器和模拟传感器。感器和模拟传感器。v4、按传感器的结构分类：、按传感器的结构分类：直接传感器、差分传感直接传感器、差分传感器和补偿传感器。器和补偿传感器。v本系统中主要使

4、用了电感式、电容式和光电式三本系统中主要使用了电感式、电容式和光电式三种传感器，所以主要以这三种传感器来讲述其的种传感器，所以主要以这三种传感器来讲述其的工作原理和应用。工作原理和应用。 传感器的静态与动态特性传感器的静态与动态特性 v传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出和输入关系。时的输出和输入关系。v衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、迟衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。滞和重复性等。传感器的选用传感器的选用v1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型因因v2、灵敏度的

5、选择、灵敏度的选择v3、频率响应特性、频率响应特性v4、线性范围、线性范围v5、稳定性、稳定性v6、精度、精度电容式传感器电容式传感器 v电容式传感器是一种将被测非电量的变化转电容式传感器是一种将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器。它结构简单、体换为电容量变化的传感器。它结构简单、体积小、分辨力高，具有平均效应，测量精度积小、分辨力高，具有平均效应，测量精度高，可实现非接触测量，并能在高温、辐射高，可实现非接触测量，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作，广泛应用于和强烈振动等恶劣条件下工作，广泛应用于压力、差压、液位、振动、位移、加速度、压力、差压、液位、振动、位移、加速度、成分含

6、量等方面的测量。成分含量等方面的测量。 v变面积型、变极距型、变介电常数型变面积型、变极距型、变介电常数型 工作原理工作原理 电感式传感器电感式传感器 v电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换的电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换的电子装置。子装置。 v电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感式和涡

7、流式三种式和涡流式三种 电感式传感器的特点电感式传感器的特点v结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。靠寿命长。v灵敏度和分辨力高，能测出灵敏度和分辨力高，能测出0.01微米的位移变微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。米的位移可达数百毫伏的输出。v线性度和重复性都比较好，在一定位移范围线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可达达0.05%0.1%。同时，这种传感器能实现信。同时

8、，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用，但不足的是，它有自动控制系统中广泛被采用，但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。自感式传感器的结构形式自感式传感器的结构形式 互感式电感传感器的结构互感式电感传感器的结构 涡流式电感传感器涡流式电感传感器 v电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。传感器。v电涡流式传感器可以实现非接触地测量物体表面电涡流式传感器可以实现非接触地测量物体表面为金属导体的多种物理量

9、，如位移、振动、厚度、为金属导体的多种物理量，如位移、振动、厚度、转速、应力、硬度等参数。转速、应力、硬度等参数。v这种传感器也可用于无损探伤。这种传感器也可用于无损探伤。电感式传感器电感式传感器 Ni10-Q25-AP6X-H1141v专为非接触和无损耗检测金属物体设计，选用了专为非接触和无损耗检测金属物体设计，选用了高频率的高频率的AC电磁场，为了保护传感器，磁场由带电磁场，为了保护传感器，磁场由带有铁芯的有铁芯的LC线圈产生。线圈产生。电感式传感器电感式传感器Ni10-Q25-AP6X电容式传感器电容式传感器BC5-S18-AP4X-H1141 工作电压剩余电压直流额定电流空载电流I0剩

10、余电流开关频率额定绝缘电压输出功能电路保护Ie电压降断线/反向极性保护v接线图接线图光电式传感器光电式传感器 v光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。光电元件的理论基础是光电效应。光电元件的理论基础是光电效应。v(1)外光电效应外光电效应 在光线作用下，电子从物体去向在光线作用下，电子从物体去向逸出的物理现象，称为外光电效应，也称光电发逸出的物理现象，称为外光电效应，也称光电发射效应。基于外光电效应的光电元件有光电管。射效应。基于外光电效应的光电元件有光电管。v(2

11、)内光电效应内光电效应 在光线作用下，物体电导性能发在光线作用下，物体电导性能发生变化或产生一定方向电动势的现象称为内光电生变化或产生一定方向电动势的现象称为内光电效应。它又可分为光电导效应、光敏晶体管效应效应。它又可分为光电导效应、光敏晶体管效应和光生伏特效应。基于内光电效应的光电元件有和光生伏特效应。基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管和光电池。光敏电阻、光敏晶体管和光电池。光敏电阻光敏电阻 v光敏电阻是一种光电效应半导体器件，应用于光光敏电阻是一种光电效应半导体器件，应用于光存在与否的感应（数字量）以及光强度的测量存在与否的感应（数字量）以及光强度的测量（模拟量）等领域。它的体

12、电阻系数随照明强度（模拟量）等领域。它的体电阻系数随照明强度的增强而减小，容许更多的光电流流过。的增强而减小，容许更多的光电流流过。v光敏电阻是薄膜元件，它是由在陶瓷底衬上覆一光敏电阻是薄膜元件，它是由在陶瓷底衬上覆一层光电半导体材料。金属接触点盖在光电半导体层光电半导体材料。金属接触点盖在光电半导体面下部。这种光电半导体材料薄膜元件有很高的面下部。这种光电半导体材料薄膜元件有很高的电阻。所以在两个接触点之间，做的狭小、交叉，电阻。所以在两个接触点之间，做的狭小、交叉，使得在适度的光线时产生较低的阻值。使得在适度的光线时产生较低的阻值。 光敏二极管和三极管光敏二极管和三极管 v光敏二极管和三极

13、管其结构如下图所示，只是它光敏二极管和三极管其结构如下图所示，只是它的的PN结装在管壳顶部，光线通过透镜制成的窗口，结装在管壳顶部，光线通过透镜制成的窗口，可以集中照射在可以集中照射在PN结上，有光照时反向导通。结上，有光照时反向导通。SICK光电传感器光电传感器温度传感器温度传感器v常用的温度传感器有热电阻、热敏电阻、热电偶。常用的温度传感器有热电阻、热敏电阻、热电偶。v温度传感器是将温度变化转化为电量变化的装置，温度传感器是将温度变化转化为电量变化的装置，它利用敏感元件的电磁参数随温度变化而变化的它利用敏感元件的电磁参数随温度变化而变化的特性来达到测量目的。通常把被测温度变化转换特性来达到

14、测量目的。通常把被测温度变化转换为敏感元件的电阻变化、电势的变化，再经过相为敏感元件的电阻变化、电势的变化，再经过相应的测量电路输出电压或电流然后由这些参数应的测量电路输出电压或电流然后由这些参数的变化来检测对象的温度变化。的变化来检测对象的温度变化。v热电阻或热电偶传感器与热电阻或热电偶传感器与FX系列系列PLC相连接需要相连接需要特殊功能模块特殊功能模块FX2N-4AD-PT和和FX2N-4AD-TC分别来输入热电阻和热电偶的模拟量信号。分别来输入热电阻和热电偶的模拟量信号。传感器接线方式传感器接线方式 前导训练前导训练 v在生产车间经常有需要对生产材料进行传送。在生产车间经常有需要对生产

15、材料进行传送。v控制要求如下：控制要求如下：v当当A地有材料需要运到地有材料需要运到B地，操作人员在地，操作人员在A地按下地按下启动按钮，两地报警器同时报警，此时当启动按钮，两地报警器同时报警，此时当B地人员地人员发现报警并按下启动按钮后，则电机发现报警并按下启动按钮后，则电机2运行，拖动运行，拖动运货小车向右运行；直到运货小车到达运货小车向右运行；直到运货小车到达B地限位传地限位传感器，则停止电机感器，则停止电机2并关闭报警器。如并关闭报警器。如B地有材料地有材料需要运到需要运到A地，其步骤相反。地，其步骤相反。I/O分配表分配表 输入输出A地启动X0电机1Y0A地停止X1电机2Y1A地限位

16、传感器X4灯光报警器Y2B地启动X2B地停止X3B地限位传感器X5训练器材训练器材v1、编程器或装有编程软件的、编程器或装有编程软件的PC机机v2、三菱、三菱FX系列系列PLCv3、三菱、三菱FX系列系列PLC编程电缆编程电缆v4、传感器（、传感器（PNP常开，三线直流，常开，三线直流，10-30DC）v5、交流电机、交流电机v6、按钮、导线若干、按钮、导线若干检测控制系统的设计与安装检测控制系统的设计与安装 v第一步第一步v输入输出端口分配输入输出端口分配 名称名称地址地址相关设备相关设备 启动X0SB27 停止X1SB28 托盘检测X105SQ1 盖子检测X115SQ2 销钉检测X125S

17、Q3 金属销钉检测X135SQ4 红色工体检测X145SQ5检测控制系统的设计与安装检测控制系统的设计与安装v第一步第一步v输入输出端口分配输入输出端口分配 名称名称地址地址相关设备相关设备黄色工体检测X155SQ5蓝色工体检测X165SQ5运行Y0HL24报警Y1HL25传送带电机Y105KA1限位电磁铁Y115YA1链条传送电机Y125KA2检测控制系统的设计与安装检测控制系统的设计与安装v第二步第二步 硬件选择硬件选择 平头按钮 选择开关 指示灯 传感器（光电开关） 电动机 继电器检测控制系统的设计与安装检测控制系统的设计与安装v 第三步第三步 硬件连接检测控制系统的设计与安装检测控制系

18、统的设计与安装v 第四步第四步 梯形图的设计原点启动条件为：原点启动条件为：传送带上托盘检测位置处没有放置托盘。 检测控制系统的设计与安装检测控制系统的设计与安装 当检测单元位于运行原点时，按下启动按钮后，该单元传送带及链条传送单元传送带开始转动，本站的运行指示灯点亮。 当托盘及工件运动到该单元时，限位电磁铁阻止其放行，该单元一个新的工作周期开始。此时，传感器（5SQ1）检测到托盘到位，然后传感器分别对前4单元加工后的工件进行盖子检测、销钉检测、金属销钉检测、工件颜色检测，检测时间为10秒。然后，电磁铁（5YA1）通电3秒，将工件放行，工件通过链条传送单元后，一个工作周期结束。检测控制系统的设

19、计与安装检测控制系统的设计与安装检测控制系统的设计与安装检测控制系统的设计与安装系统的调试系统的调试 v 接线前的准备工作：接线前的准备工作： 静电的隔离 接线的工具是否到位v 按照电气原理图完成按照电气原理图完成PLC的接线的接线v 硬件模块的组态和确认硬件模块的组态和确认 系统的规划 模块选择与地址设定 梯形图程序的编写与系统配线 梯形图程序的仿真与修改 系统试车与实际运转 程序注释和归档v 通讯方式的选择通讯方式的选择技能提高技能提高v加工流水线控制系统的设计、安装与调试加工流水线控制系统的设计、安装与调试 控制规格控制规格 v1）当按下操作面板启动按钮）当按下操作面板启动按钮X20，机

20、器人供给，机器人供给指令指令Y0被置为被置为ON 当机器人移动完部件而回到出发点后，供给指令Y0被置为OFF 机器人在供给指令Y0被置为ON以后补给一个部件v2）当操作面板上的）当操作面板上的X24被置为被置为ON，传送带正传，传送带正传， 当当X24被置为被置为OFF，传送带停止，传送带停止，v3）在传送带上的大、中、小部件被传感器上）在传送带上的大、中、小部件被传感器上（X1），中（），中（X2）、下（）、下（X3）分拣而且将被搬）分拣而且将被搬运到特定的地方运到特定的地方控制规格控制规格v4）当机器人里的部件在桌子上）当机器人里的部件在桌子上X11被置为被置为ON，取出指令取出指令Y7被

21、置为被置为ON；当机器人操作完成；当机器人操作完成X12被置为被置为ON，取出指令，取出指令Y7被置为被置为OFFv5）当操作面板）当操作面板X25被置为被置为ON以后，一个新部件以后，一个新部件会被自动补给会被自动补给v6）报警灯：）报警灯： 红灯：当机器人补给一个部件时点亮 绿灯：当传送带移动时点亮 黄灯：当传送带停止时点亮训练步骤训练步骤 v1、根据内容说明画出外部接线图及、根据内容说明画出外部接线图及I/O分配表；分配表；v2、依据分配表和要求编写正确梯形图；、依据分配表和要求编写正确梯形图；v2、将程序传送至、将程序传送至PLC，先进行离线调试；，先进行离线调试；v3、程序正确后，进行控制柜及线路安装；、程序正确后，进行控制柜及线路安装；v4、调试系统至正确运转。、调试系统至正确运转。知识拓展知识拓展 v传感器网站介绍传感器网站介绍 v邦纳公司拥有邦纳公司拥有20，000多种产品，包括：光电传多种产品，包括：光电传感器、超声波出感器，安全产品和测量检测产品，感器、超声波出感器，安全产品和测量检测产品，能满足各种不同的检测要求。能