【正文】 產生幾倍的光能，并能達到更遠的檢測距離）。由于 LED 是固態(tài)的，所以它能延長傳感器的使用壽命。在金屬圓筒內有一個小的白熾燈做為光源。工作時集電結反偏，發(fā)射結正偏。光電流的大小與光照強度成正比，于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入，為增加受光面積， PN 結的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負載電阻相串聯(lián)，當無光照時，它與普通二極管一樣，反向電流很?。?〈 181。 從下列性能數(shù)據(jù)也可以看出它有很多優(yōu)點： 額定工作值按 EN 6094756 標準定義為： Uo=8， 2VDC Ri=1000 歐姆 反極性保護 滯后 H1....10% 溫度漂移 177。將傳感器線圈等效成圖 34 所示的等效電路 。 按磁路幾何參數(shù)變化形式的不同，目前常用的自感式傳感器有變氣隙式、變面積式與螺管式三種；按磁路的結構型式又有 E 型或罐型等等；按組成方式分，有單一式與差動式兩種。一個能夠通盤考慮全部操作和功能各個方面的解決方案正是所需要的。對檢測正確性要求較高的場合或傳感器安裝周圍有金屬對象的情況下 ， 需要選用屏蔽式電感性接近傳感器 ， 因為這種類型的傳感器事先已經將振蕩線圈周圍的磁場進行了屏蔽 ， 只有當金屬對象處于傳感器前端時才觸發(fā)傳感器狀態(tài)的變化。振蕩器產生一個交變磁場 ， 當金屬目標接近這一磁場，并達到感應距離時，在金屬目標內產生渦流，從而導致振蕩衰減，以至停振。如果目標是塑料做的，紙做的或（油基 或水基）流體、顆粒、或者粉末，那么需要一個電容傳感器。 傳感器的選擇 本設計 由于用了多達四種傳感器，怎么選擇傳感器 也 成了 很重要的一環(huán) 。 在 FX2N 系列 PLC 基本單元上，可連接擴展單元、擴展模塊以及各種功能的特殊單元、特殊模塊，還可在基本單元左側接口上，連接一臺功能擴展板 ， 完成 FX2N 系列PLC 與各種外部設備的通信，實現(xiàn)模擬量設定功能。 PLC 運行時，對一條基本指令的處理時間只要 。 FX2N 是 FX 系列中功能最強、速度最快的微型可編程序控制 器 。共需要 I/O 接 點 21 個，其中有 15 個輸入點和 6 SBW4 SBW3 SBW2 SBW1 SFW4 SFW3 SFW2 SFW1 SD SC SB SA YV4 YV3 YV1 YV2 氣缸 4 氣缸 3 氣缸 2 氣缸 1 光電傳感器 顏色傳感器 電容傳感器 電感傳感器 YV5 光電傳感器 SN SBW5 SFW5 YV6 *******畢業(yè)（論文） 7 個輸出點。空氣壓縮機通過電磁閥 來 控制推手把物料分揀下去。它們分別是電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器以及光電傳感器。 物料傳感器 2 為電容傳感器 ，當檢測出物料為鋁質物料時 ， 反 饋信號送 PLC， PLC 控制氣動閥 2 動作選出該物料 ； 物料傳感器 3 為顏色傳感器 ， 當檢測出物料的顏色為待檢測顏色時 ， PLC 控制氣動閥 3 動作選出該物料 。其中傳送帶是由電動機帶動。根據(jù)選用的傳感器類型不同，可分辨出鐵、鋁及非金屬，并能分辨出某種顏色。 **:基于 PLC 的材料分揀系統(tǒng)設計 4 （ 2）定時控制： PLC 具有很強的定時、記數(shù)功能，而且是間隔可以由用戶自己設定。 （ 7） 價格：通用計算機價格高， PLC 價格較低。 （ 3） 工作環(huán)境：通用計算機要求較高， PLC 可在較差的環(huán)境工作。 （ 8） 維護：繼電器控制系統(tǒng)維護復雜、工作量大， PLC 維護工作量小。 （ 4） 控制的實時性：繼電器控制系統(tǒng)機械動作時間常數(shù)大，實時性 差， PLC 微處理器控制，實時性非常好。 一、幾十年來，繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)領域中大量的應用 ，然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應工業(yè)控制的要求和發(fā)展，與 PLC 相比較，存在著質的差別。該篇設計有著廣闊的應用前景，它節(jié)省大量的勞動力，從而可以大大提高生產率，促進社會工業(yè)的發(fā)展。滯后 現(xiàn) 象是指 PLC 外部輸入信號發(fā)生變化的時刻起至它控制的有關外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的間隔。材料分揀控制系統(tǒng)組成主要有傳感器、斷電延時器、進料槽、 傳送 帶、分揀推手等組成。幾十年來繼電器控制系統(tǒng)一直為工業(yè)發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)中大量應用，然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應工業(yè)控制要求和發(fā)展。隨著社會的不斷發(fā)展 ， 市場的競爭也越來越激烈 ， 因此各個生產企業(yè)都迫切地 希望 改進生產技術 ， 提高生產效率 ， 同樣在需要進行材料分揀的企業(yè) ， 以往一直采用人工分揀的方法 ， 致使生產效率低 ， 生產成本高 ， 企業(yè)的競爭能力差 ， 材料分揀系統(tǒng)裝置已成為他們的必然選 擇。它不但可以快速分揀效率，節(jié)省大量的人力資源，而且可靠性高，穩(wěn)定性強，可長時間進行分揀，正是需要進行材料分揀的企業(yè)所迫切希望的分 揀系統(tǒng)裝置 。由于 PLC 具有體積小、易安裝、維修性好等特點，所以 設計本課題是用 PLC 來 控制分揀系 統(tǒng)裝置的。*******畢業(yè)（論文） 1 引 言 隨著社會的不斷發(fā)展 ， 市場的競爭也越來越激烈 ， 因此各個生 產 企業(yè)都迫切地需要改進生產技術 ， 提高生產效率 。 關于自動控制分揀系統(tǒng)裝置現(xiàn)在市場上已經大量出現(xiàn)了 ， 并且也應用到生產實際中了 。并且可以與上位機相接，實現(xiàn)實時監(jiān)控。近年來，分揀領域已經并正在發(fā)生著日新月異的變化，各種先進技術已經被應用到各個工程實際中，并且已經取得了很大的成就。分別是繼電器控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)以及 PLC 等。 此 設計正是基于采用 PLC 來實現(xiàn)關 于材料分揀控制系統(tǒng)的設計。本課題由于采用 PLC 作為控制系統(tǒng)，它存在輸入輸出響應的滯后現(xiàn)象。 可編程序控制器（ PLC）現(xiàn)在已經綜合了計算機技術、自動控制技術和網(wǎng)絡通信技術，其功能越來越強大。下面是關于三種方案的比較與選擇。 （ 3） 可靠性：繼電器控制系統(tǒng)元器件多，觸點多，容易出現(xiàn)故障， PLC 采用大規(guī)模集成電路，絕大部分是軟繼電器，可靠性高。 （ 7） 價格 ： 繼電器控制系統(tǒng)較低 ， PLC 較高。 （ 2） 通用計算機使用匯編語言、高級語言， PLC 采用助記符語句表、梯形圖等。 （ 6） 系統(tǒng)軟件 ： 通用計算機系統(tǒng)軟件功能強大，但占用存儲空間過大， PLC 系統(tǒng)軟件功能專用，占用存儲空間小。另外 PLC 的功能有： （ 1）關 于 邏輯和順序控制：主要完成開關邏輯運算和進行邏輯控制，從而可以實現(xiàn)各種簡單或復雜的控制要求。 *******畢業(yè)（論文） 5 第 3 章 基于 PLC 的材料分揀系統(tǒng) 的 硬件 設計 部分 材料分揀系統(tǒng)流程圖及 PLC 選型 一、材料分揀系統(tǒng)流程圖 材料分揀系統(tǒng)流程圖如下圖所示，它是利用各種傳感器對待測物料進行檢測并分類。 圖 31 系統(tǒng)結構圖 從 上圖可以看出本系統(tǒng)由傳感器、電動機、空氣壓縮機等組成。 物料傳感器 1 為電感傳感器 ， 當檢測出物料為鐵質物料時 ，反饋信號送 PLC，由 PLC 控制氣動閥 1 動作選出該物料 。根據(jù)要求 選用了四個種類的五個傳感器來檢測物料。另外還用了異步電動機來物料傳感器 5 氣動閥 4 空 氣 壓 縮 機 可 編 程 控 制 器 編 程 序 控 制 器 物料傳感器 2 物料傳感器 3 物料傳感器 4 傳送帶及上料氣動閥 氣動閥 1 氣動閥 2 氣動閥 3 物料傳感器 1 **:基于 PLC 的材料分揀系統(tǒng)設計 6 帶動傳送帶，它可以滿足快速啟動及制動 的 控制要求。輸出包括控制電動機運動的接觸器，以及 5 個控制氣缸動作的電磁閥。 主要是因為 FX2N 有以下的優(yōu)點 。編程指令 豐富，有 27 條基本指令、 2 條步進指令和 128 種功能指令 。所以 FX2N 系列 PLC 具有容量大、運行速度快、指令功能完善等特點。它有 24 個輸入點、 24 個輸出點，完全滿足了設計要求，并且**:基于 PLC 的材料分揀系統(tǒng)設計 8 也滿足了留有相應的裕量，以便以后進行擴充。 如果目標是金屬的，那么需要一個電感傳感器。 電感傳感器 的 介紹 一、工作原理 電感式傳感器由三大部分組成：振蕩器、開關電路及放大輸出電路。同時 ， 由于高頻振蕩線圈產生的交變磁場是散射的 ， 這樣當金屬對象不斷接近傳感器的前端時，會觸發(fā)傳感器狀態(tài)的變化 ， 而且在傳感器的周圍出現(xiàn)金屬對象時傳感器也會發(fā)出訊號。在工業(yè)自動控制中，最普通也廣泛應用的傳感器往往會引起一些意想不到的問題，甚至導致系統(tǒng)停機。自感式傳感器實質上是一個帶氣隙的鐵心線圈。可見，這種傳 *******畢業(yè)（論文） 9 圖 33 變氣隙式自感傳感器 34 傳感器線圈的等效電路 類似于上述自感式傳感器，變磁阻式傳感器通常都具有鐵心線圈或空心線圈。 它的應用范圍極為廣泛，可 應用在惡劣氣候條件，深冷系統(tǒng)，戶外應用，金屬鑄造、玻璃行業(yè)、食品行業(yè)、機械行業(yè) 。光敏二極管是最常見的光傳感器。在外電場的作用下，光電載流子參于導電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。為增大光照，基區(qū)面積做得很大，發(fā)射區(qū)較小，入射光主要 被基區(qū)吸收。早期的用來檢測物體有無的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設備，發(fā)射器帶一個校準鏡頭，將光聚焦射向接收器，接 收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。 LED 就是一種半導體元件，其電氣性能與普通二極管相同，不同之處在于當給 LED 通電流時，它會發(fā)光。另外， LED 所發(fā)出的光能只相當于同尺寸白熾燈所產生光能的一部分。 （ 2）不受探測物體本身色彩的影響，優(yōu)質的探測能力。 （ 6）內裝電源逆連接保護線路。 由絕緣介質分開的兩個平行金屬板組成的平板電容器，當忽略邊緣效應影響時，其電容量與真空介電常數(shù) ε0 (10－ 12F/m)、極板間介質的相對介電常數(shù) εr、極板的有效面積 A 以及兩極板間的距離 δ 有關： ??? /0 AC r? (31) 若被測量的變化使式中δ、 A、ε r三個參量中任意一個發(fā)生變化時，都會引起電容量的變化，再通過測量電路就可轉換為電量輸出。當傳感器的ε r和 A 為常數(shù)，初始極距為δ 0，其初始電容量 C0為 ： 35 變極距型電容傳感器原理圖 000 /??? AC r? (32) 變極距型電容傳感器只有在 |Δδ 0/δ 0|很小 (小測量范圍 )時，才有近似的線性輸出 。差動式比單極式靈敏度提高一倍，且非線性誤差大為減小。設動極板相對定極板沿長度方向平移時，則電容為 ： 0 0000)( ??? bllCCC r ?????? (33) (a)單片式 (b)中間極移動式 圖 36 變面積型電容傳感器原理圖 變面積型電容傳感器與變極距型相比，其靈敏度較低。從而改變極板間覆蓋的有效面積，傳感器電容隨之改變。用于工業(yè)控制的非金屬檢測定位、限位以及料位、液位的檢測。因為各個物塊的顏色不同，根據(jù)顏色值的變化能分清是否要實行分揀操作。如果需要分揀則驅動氣動執(zhí)行機構。典型的輸出包括： NPN 和 PNP、繼電器和模擬輸出。 一般 RGB 傳感器都有紅、綠、藍三種光源。一種是分析紅、綠、藍光的比例。 無論應用哪種模式，大多數(shù) RGB 傳感器都有導向功能，使其非常容易設置。白熾燈和單色光源都可用于色標檢測。可非接觸監(jiān)控彩色及透明的物體。 單相交流電動機。旋轉磁場的轉速為： n=6