智能传感器应用实践 课件 项目五 智能传感器在智能产线上的综合应用

项目五智能传感器在智能产线上的综合应用@常州科教城管理委员会()《智能传感器》2CONTENTS任务一传感器选型与装调项目五智能传感器在智能产线上的综合应用项目引入0

1项目描述02项目目标03项目分析04任务二产品质量检测任务三物料识别与分拣任务四智能产线的综合检测应用任务描述任务分析知识链接任务实施任务描述任务分析知识链接任务实施任务描述任务分析知识链接任务实施任务描述任务分析知识链接任务实施项目引入智能生产线是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统，以现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化技术、信息技术等先进技术为基础，通过感知、人机交互、分析、推理、判断、构思、决策和执行机构，实现生产过程的自主完成的能力。

本项目结合智能产线中的智能传感器，完成智能产线的产品质量检测和智能产线的综合检测应用任务，及时把新方法、新技术、新工艺、新标准引入教学项目。3项目描述

智能生产线检测应用设备如图5-1所示，其主要功能是通过传感器对生产的工件进行质量检测以及根据产品类型和质量情况完成产品分拣。平台包含V20变频器、西门子ET-200SP新一代分布式IO系统、RFID射频设备、视觉工业相机、超声波传感器、旋转编码器、气缸等器件，为智能生产线提供检测和分拣功能。4智能传感器综合实践平台本项目要求使用博图及视觉软件完成智能传感器综合实践平台检测任务，并实现HMI监视。项目目标5掌握常用产品质量检测方法；掌握模拟量信号与数字量信号转换原理；掌握产品物料分拣任务分析方法。能根据产品质量检测任务选择相应传感器；能根据选择的传感器完成安装与调试；能编制程序实现检测任务；能根据分拣任务完成软硬件设计与调试。通过项目学习，养成自主学习的学习习惯，培养认真细致的工作态度；通过项目实施，培养积极思考，举一反三的解决问题能力；能够探索解决问题的多种方式，培养工作流程分析思维；培养精益求精，增强民族精神。知识目标能力目标素质目标项目分析6智能传感器综合实践平台明确平台检测传感器的种类与数量，明确检测任务的工作流程，完成智能传感器综合实践平台的质量检测任务和分拣任务。项目分析71.平台检测任务整个平台要完成产品质量检测与分拣任务检测，根据产品检测要求，需要进行料仓物料检测、物料加工深度检测、物料加工尺寸检测、物料材料检测（金属、白色物料、黑色物料），以及物料相关位置检测等。对平台的主要器件及数量进行分析，确定平台器件。项目分析82.工作流程分析根据检测任务要求选择合适传感器，结合设备固定传感器在特定位置，依照传感器接线要求连接线路，并结合工作现场调节传感器灵敏度等参数。传感器选择与装调平台根据不同工序的物料合格检测，分析物料合格检测的检测过程，以及不合格品退料工序过程。物料合格检测根据物料合格检测，对合格物料进行识别，并根据物料类型进行分拣的整个工作过程。物料识别与分拣010203项目分析92.工作流程分析TASKONE传感器选型与装调任务描述|任务分析|知识链接|任务实施项目设备为平台提供料仓有料检测、剔除位置检测、深度检测、金属物料检测、白色物料检测、黑色物料检测、纵向传送带有料检测、工业视觉检测等。根据检测任务选择相应传感器类型及型号。根据平台位置完成传感器固定及电气连接，并结合工作现场环境对传感器状态进行微调，使传感器能够完成相应检测任务。任务描述11图5-4智能产线检测系统平台主要检测对象任务分析12流水线及主要检测量能够正确将传感器与流水线系统设备安装连接传感器选型依据能够正确选择流水线系统传感器知识链接13序号检测项目常用传感器1位置检测电感式接近开关、漫反射光电接近开关、磁性开关、光纤传感器、微动开关、激光传感器等2计数检测电容式传感器、光电式传感器等3定位检测旋转编码器、射频读写器、工业视觉等4其他检测超声波传感器、位移传感器、称重传感器、色标传感器1.流水线检测知识链接142.传感器的选型要考虑传感器的原理，同时分析各种因素。测量对象和环境在灵敏度高的同时，要考虑外界噪声等因素。灵敏度在允许的频率范围内保持不失真。频率响应特性010203必须具有好的环境适应性，精度满足整个测量系统的精度要求即可。稳定性与精度04任务实施151.传感器的固定安装安装中，安装螺孔的轴线要与测试方向一致，螺纹孔深度要合适，安装后传感器与安装面应紧密贴实。螺钉安装任务实施161.传感器的固定安装安装中，安装螺孔的轴线要与测试方向一致，螺纹孔深度要合适，过浅在安装传感器有可能造成基座弯曲，从而影响灵敏度。螺钉安装部分场合由于结构上不允许钻安装孔或者固定支架时，应使用各种胶黏剂将传感器固定在结构表面。胶黏剂粘接磁力安装座简称磁座，是传感器常用的安装方式之一，可以分为对地绝缘和对地不绝缘。磁力安装座安装010203当被测表面狭小等情况，不能采用其他安装方法或对设备进行快速巡检时，探针安装是一种较为方便的安装方法。探针安装04任务实施171.传感器的固定安装

TR-0025型位移传感器及信号转换器安装图任务实施182.传感器电气连接传感器1、2、3脚分别与信号转换器3、4、5脚相连，信号转换器的6、7脚接PLC模拟量模块6ES7134-6HB00-0DA1AI的电压检测端相连。传感器与信号转换器接口示意图任务实施192.传感器电气连接信号转换器接线图TASKONE产品质量检测任务描述|任务分析|知识链接|任务实施在智能产线检测系统平台安装有一个位移传感器可以用于物料加工深度检测，在支线传送带配有工业相机可以用于工件开孔尺寸检测，如图5-12所示。在平台中通过将检测结果与合格品数据进行比对就可以进行产品质量判断。任务描述21图5-12智能产线检测系统平台任务分析22产品质量检测常见指标及检测方法能根据产品质量检测指标选择检测方法物料深度检测方法能够根据位移传感器，进行深度检测产品外观检测方法能够正确使用工业相机及PLC进行外观检测判定知识链接23序号检测项目检测量1外观检测毛刺、色差、划痕、裂纹、凹坑等2尺寸检测厚度、长度、宽度、深度、角度等3电器产品指标额定电压、功率、频率等1.产品质量检测知识链接242.产品深度检测位移传感器01知识链接252.产品深度检测模拟量模块02序号测量类型测量范围解决方法1电压（2线制变送器）±10V16位（包括符号）2±5V15位（包括符号）30到10V15位41到5V13位5电流（2/4线制变送器）±20mA（适用“电流（4线制变送器）)16位（包括符号）60到20mA15位74到20mA14位知识链接262.产品深度检测编程使用03OUT=[((FLOAT(IN)–K1)/(K2–K1))∗(HI_LIM–LO_LIM)]+LO_LIM知识链接273.产品外观检测机器视觉01机器视觉可以测量工件的各种尺寸参数，如长度测量、圆测量、角度测量、线弧测量、区域测量等，基于机器视觉的自动检测和判定系统，可以对多种型号的孔径的内外侧尺寸、桥宽、槽宽等参数进行自动测量和判定，检测出工件相关区域的基本几何特征。知识链接283.产品外观检测机器视觉测距02物料测量图形知识链接293.产品外观检测编程使用03OUT:=IN1*IN7*IN7*IN7+IN2*IN7*IN7+IN3*IN7+IN4+IN5/IN7+IN6/IN7/IN7任务实施301.产品深度检测判断处理流程任务实施311.产品深度检测位移检测调试位移检测标定调试任务实施322.产品外观检测FOR#I:=0TO50DO"相机数据"."相机数据-处理后"[#I]:="相机数据"."相机数据-处理前"[#I]-16#30;END_FOR;ASCII码转十进制任务实施332.产品外观检测数据发送数据接收TASKONE物料识别与分拣任务描述|任务分析|知识链接|任务实施在智能产线检测系统平台主输送带的一侧安装多个传感器，能够实现物料进行识别，从而进行物料的分拣工作。如图5-22所示，在输送带后端分别安装有电感、光电、电容传感器，以及3路送料气缸，对物料进行识别分拣。任务描述35图5-22智能产线检测系统平台物料识别与分拣任务分析36物料识别类型、参数指标能够根据物料类别，选择正确的物料识别传感器掌握物料识别分析方法能够根据传感器完成物料识别变频器主要功能能够正确使用变频器，用PLC进物料行识别与分拣知识链接37序号检测项目常用传感器1形状识别CCD相机光学扫描，无线电扫描等2颜色识别颜色传感器或色彩传感器、色标传感器、反射型光电传感器等3物料材质识别电感传感器，霍尔传感器，电容传感器等4其他识别超声波传感器、RFID1.物料识别检测知识链接382.物料分拣气缸01气缸在使用时需要配套电磁阀和气动控制回路。双电控二位五通阀控制气路电磁阀组知识链接392.物料分拣分拣分析02物料分拣流程图知识链接403.变频器典型接线01V20变频器典型系统接线图知识链接413.变频器操作面板02组合键变频器工作模式切换知识链接423.变频器主要参数03序号子菜单功能1电机参数设置电机额定参数2连接宏选择选择所需的宏进行标准连线3应用宏选择选择所需的宏用于特定应用场景4常用参数选择设置必要参数实现变频器性能优化知识链接433.变频器主要参数03序号参数功能1P010050/60Hz频率选择=0:欧洲[kW]，50Hz（工厂缺省值）=1:北美[hp]，60Hz=2:北美[kW]，60Hz2P0304[0]电机额定电压[V]请注意输入的铭牌数据必须与电机接线（星形/三角形）一致。3P0305[0]电机额定电流[A]4P0307[0]电机额定功率[kW/hp]如P0100=0或2，电机功率单位为[kW]如P0100=1，电机功率单位为[hp]5P0308[0]电机额定功率因数（cosφ）6P0309[0]电机额定效率[%]7P0310[0]电机额定频率[Hz]8P0311[0]电机额定转速[RPM]电机主要参数知识链接443.变频器主要参数03连接宏序号连接宏描述1Cn000出厂默认设置。不更改任何参数设置2Cn001BOP为唯一控制源3Cn002通过端子控制（PNP/NPN）4Cn003固定转速5Cn004二进制模式下的固定转速6Cn005模拟量输入及固定频率7Cn006外部按钮控制8Cn007外部按钮与模拟量设定值组合9Cn008PID控制与模拟量输入参考组合10Cn009PID控制与固定值参考组合11Cn010USS控制12Cn011MODBUSRTU控制知识链接453.变频器主要参数03应用宏序号应用宏描述1AP000出厂默认设置。不更改任何参数设置2AP010普通水泵应用3AP020普通风机应用4AP021压缩机应用5AP030传送带应用知识链接463.变频器主要参数03常见参数序号参数功能设置1P0003用户访问级别=0：用户自定义参数列表

=1：标准：允许访问常用参数

=2：扩展：允许扩展访问

=3：专家：仅供专家使用

=4：维修：仅供经授权的维修人员使用，有密码保护2P0010调试参数=0：就绪

=1：快速调试

=2：变频器

=29：下载

=30：恢复出厂设置知识链接473.变频器主要参数03常见参数（续1）序号参数功能设置3P0700[0]选择命令源=0:出厂默认设置=1:操作面板（工厂缺省值）=2:端子=5:RS485上的USS/MODBUS4P0701[0...2]~P0704[0...2]选择数字量输入1-4的功能=0：禁止数字量输入

=1：ON/OFF1=2：ON反向/OFF1=9：故障确认=10：正向点动=12：反转其他见变频器手册知识链接483.变频器主要参数03常见参数（续2）序号参数功能设置5P0756[0...1]定义模拟量输入的类型，同时使能模拟量输入监控功能=0：单极性电压输入（0至10V），默认值=1：单极性电压输入带监控功能（0至10V）=2：单极性电流输入（0至20mA）=3：单极性电流输入带监控功能（0至20mA）=4：双极性电压输入（-10V至10V）6P0970工厂复位=1:所有参数（不包括用户默认设置）复位至默认值=21:所有参数以及所有用户默认设置复位至工厂复位状态知识链接493.变频器主要参数03常见参数（续3）序号参数功能设置7P1000[0]频率设定值选择范围：0至77（工厂缺省值：1）

=0:无主设定值

=1:MOP设定值

=2:模拟量设定值

=3:固定频率

=5:RS485上的USS/MODBUS=7:模拟量设定值2，其他见手册8P1001[0..2]~P1015[0..2]固定频率1-15[Hz]范围-550.00-550.00知识链接503.变频器主要参数03常见参数（续4）序号参数功能设置10P1080[0]最小频率[Hz]范围：0.00至550.00（工厂缺省值：0.00）11P1082[0]最大频率[Hz]范围：0.00至550.00（工厂缺省值：50.00）12P1120[0]斜坡上升时间[s]范围：0.00至650.00（工厂缺省值：10.00）13P1121[0]斜坡下降时间[s]范围：0.00至650.00（工厂缺省值：10.00）14P1130[0...2]斜坡上升初始圆弧时间[s]范围：0.00至40.00（工厂缺省值：0.00）15P1131[0...2]斜坡上升最终圆弧时间[s]范围：0.00至40.00（工厂缺省值：0.00）16P11320...2]斜坡下降初始圆弧时间[s]范围：0.00至40.00（工厂缺省值：0.00）17P1133[0...2]斜坡下降最终圆弧时间[s]范围：0.00至40.00（工厂缺省值：0.00）知识链接513.变频器主要参数03常见参数（续5）序号参数功能设置18P1300[0]控制方式=0:具有线性特性的V/f控制（工厂缺省值）

=1:带FCC（磁通电流控制）的V/f控制

=2:具有平方特性的V/f控制

=3:具有可编程特性的V/f控制

=4:具有线性特性的V/f控制（带节能功能）

=5:用于纺织应用的V/f控制

=6:带FCC用于纺织应用的V/f控制

=7:具有平方特性的V/f控制（带节能功能）

=19:带独立电压设定值的V/f控制19P3900快速调试结束=0:不快速调试（工厂缺省值）

=1:结束快速调试并执行工厂复位

=2:结束快速调试

=3:仅对电机数据结束快速调试任务实施521.IO表输入信号输出信号STARTI1.0H-STARTQ1.0STOPI1.1H-STOPQ1.1QUITI1.2H-QUITQ1.2HandI1.3变频启动-DI1Q1.40-1I1.4变频反转接通-DI2Q1.5ENG-SIGNALI1.5变频输入3-DI3Q1.6AutoI1.6料仓气缸电磁阀伸出Q2.2料仓气缸缩回位I2.2料仓气缸电磁阀缩回Q2.3料仓气缸伸出位I2.3气缸1电磁阀伸出Q2.4气缸1缩回位I2.4气缸1电磁阀缩回Q2.5气缸1伸出位I2.5气缸2电磁阀伸出Q2.6气缸2缩回位I2.6气缸2电磁阀缩回Q2.7气缸2伸出位I2.7气缸3电磁阀伸出Q39.0气缸3缩回位I3.0气缸3电磁阀缩回Q39.1气缸3伸出位I3.1

电感式传感器I3.5

光电式传感器I3.6

电容式传感器I3.7

门型光电式传感器I4.0

任务实施532.变频器接线通过端子控制（PNP）接线图任务实施543.参数设置序号参数设定值功能1P001030工厂缺省值2P09701所有参数（不包括用户默认设置）复位至默认值3P00033设置为专家级访问4P00100就绪5P07002以端子为命令源6P10002模拟量为速度设定值7P07011选择数字量输入1功能为ON/OFF18P07022或12ON反向或反转9P07039故障确认10P077121模拟量输出1为实际频率11P10320允许MOP反向12P10800最小频率[Hz]13P108250最大频率[Hz]14P11202斜坡上升时间[s]15P11212斜坡下降时间[s]任务实施554.程序设计（略）见程序文档TASKONE智能产线的综合检测应用任务描述|任务分析|知识链接|任务实施本项目智能产线检测系统平台，能够实现料仓检测、位移检测、物料识别检测、位置检测、定位检测、RFID检测、机器视觉检测等，从而进行物料加工检测、物料识别与分拣、不合格品的处理等工作。如图5-51所示。本任务完成物料的供料、物料深度检测、深度不合格品处理、合格品的分拣、金属物料的视觉检测等工艺。任务描述57图5-51智能产线检测系统平台布局任务分析58HMI认识与智能产线主要检测指标能够根据传感器检测任务设计相应HMI智能产线综合应用分析能够根据智能产线任务完成检测及控制流程绘制智能产线综合应用能够正确使用HMI与PLC完成产线检测综合应用知识链接591.可视化处理输入控件信号输出显示信号1RFID读写按钮BoolRFID读写数据Byte2气缸伸出、缩回位Bool自动控制状态步Int3光纤、电感、光电、电容传感器Bool编码器定位各传感器位置距离值DInt4手动、自动、急停按钮Bool产品合格、不合格标志Bool5深度合格设定值Real位移检测实际值Real6相机手动触发拍照按钮Bool相机测量工件数据Real7编码器复位按钮Bool金属、黑白工件计数值Int8频率设定值Real频率反馈值Real9

自动控制原点标志BoolHMI创建流程知识链接602.任务分析对金属工件完成圆圆测量，并显示测量数据。相机应用要求包括设备急停、复位、停止、单个气缸、电机启停操作。PLC手动控制要求包括料仓、深度检测、不合格剔除、合格分拣、视觉检测。PLC自动控制要求010203包括测量值、反馈值、设定值等数据。HMI要求04知识链接612.任务分析综合检测控制流程任务实施621.信号表根据智能产线平台实际连线，系统主要信号及地址见表5-16。部分，其余见表5-16.信号名称信号地址信号名称信号地址变频频率反馈采集值%IW5变频给定输出值%QW3超声波检测采集值%IW9H1%Q0.0位移检测采集值%IW11H2%Q0.1编码器实时值%ID49H3%Q0.2S1%I0.0H4%Q0.3S2%I0.1H5%Q0.4S3%I0.2H6%Q0.5S4%I0.3H7%Q0.6S5%I0.4H8%Q0.7S6%I0.5H-START%Q1.0S7%I0