【文章內(nèi)容簡介】 OS公司生產(chǎn)的，型號為TCS230顏色傳感器。此傳感器為RGB(紅綠藍(lán)) 顏色傳感器，可檢測目標(biāo)物體對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。TCS230傳感器引腳如圖27所示圖27 TCS230顏色傳感器RGB 顏色傳感器介紹：TCS230 是美國 TAOS 公司生產(chǎn)的一種可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器。該傳感器具有分辨率高、可編程的顏色選擇與輸出定標(biāo)、單電源供電等特點；輸出為數(shù)字量，可直接與微處理器連接。它把可配置的硅光電二極管與電流頻率轉(zhuǎn)換器集成在一個單一的 CMOS 電路上，同時在單一芯片上還集成了紅綠藍(lán)(RGB)三種濾光器，是業(yè)界第一個有數(shù)字兼容接口的 RGB 彩色傳感器。TCS230 的輸出信號是數(shù)字量，可以驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 或 CMOS 邏輯輸入，因此可直接與微處理器或其它邏輯電路相連接。由于輸出的是數(shù)字量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)每個彩色信道 10 位以上的轉(zhuǎn)換精度，因而不再需要 A/D 轉(zhuǎn)換電路，使電路變得更簡單。 TCS230 采用 8 引腳的 SOIC 表面貼裝式封裝，在單一芯片上集成有 64 個光電二極管。這些二極管共分為四種類型。其中 16 個光電二極管帶有紅色濾波器，16 個光電二極管帶有綠色濾波器，16 個光電二極管帶有藍(lán)色濾波器，其余 16 個不帶有任何濾波器，可以透過全部的光信息。這些光電二極管在芯片內(nèi)是交叉排列的，能夠最大限度地減少入射光幅射的不均勻性，從而增加顏色識別的精確度；另一方面，相同顏色的 16 個光電二極管是并聯(lián)連接的，均勻分布在二極管陣列中，可以消除顏色的位置誤差。工作時，通過兩個可編程的引腳來動態(tài)選擇所需要的濾波器。該傳感器的典型輸出頻率范圍從 2Hz~500kHz，用戶還可以通過兩個可編程引腳來選擇 100%、20% 或 2%的輸出比例因子，或電源關(guān)斷模式。輸出比例因子使傳感器的輸出能夠適應(yīng)不同的測量范圍，提高了它的適應(yīng)能力。當(dāng)入射光投射到 TCS230 上時，通過光電二極管控制引腳 SS3 的不同組16合，可以選擇不同的濾波器；經(jīng)過電流到頻率轉(zhuǎn)換器后輸出不同頻率的方波(占空比是 50%)，不同的顏色和光強對應(yīng)不同頻率的方波；還可以通過輸出定標(biāo)控制引腳 S0、S1 選擇不同的輸出比例因子，對輸出頻率范圍進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同的需求。S0、S1 用于選擇輸出比例因子或電源關(guān)斷模式；SS3 用于選擇濾波器的類型；OE 是頻率輸出使能引腳，可以控制輸出的狀態(tài)，當(dāng)有多個芯片引腳共用微處理器的輸入引腳時，也可以作為片選信號；OUT 是頻率輸出引腳，GND 是芯片的接地引腳，VCC 為芯片提供工作電壓。 表 2 是 S0、S1 及 SS3 的可用組合。表 2 S0、S1 及 SS3 的組合選項S0 S1 輸出頻率定標(biāo) S2 S3 濾波器類型L L 關(guān)斷電源 L L 紅色L H 20% L H 藍(lán)色H L 20% H L 無H H 100% H H 綠色 光電傳感器光電傳感器是一種小型電子設(shè)備，它可以檢測出其接收到的光強的變化。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(shè)備，發(fā)射器帶一個校準(zhǔn)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。在金屬圓筒內(nèi)有一個小的白熾燈做為光源。這些小而堅固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形。本系統(tǒng)選用 FPG 系列小型放大器內(nèi)藏型光電傳感器。原理如圖 28 所示，其中負(fù)載可接至 PLC。圖 28 FPG 光電傳感器原理圖光電傳感器介紹：光電傳感器是指能夠?qū)⒖梢姽廪D(zhuǎn)換成某種電量的傳感器。光電傳感器采用光電元件作為檢測元件，首先把被測量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘柕淖兓?，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件 3 部分組成。光電傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光敏器件。它可用于檢測直接引起光強變化的非電量，也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多。17傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，體積小。近年來,隨著光電技術(shù)的發(fā)展，光電式傳感器已成為系列產(chǎn)品，其品種及產(chǎn)量日益增加，用戶可根據(jù)需要選用各種規(guī)格的產(chǎn)品，它在機電控制、計算機、國防科技等方面的應(yīng)用都非常廣泛。 步進(jìn)電機 步進(jìn)電機作為執(zhí)行機構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)，來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。 同時，可以通過控制脈沖頻率來控制材料分揀裝置的可編程控制系統(tǒng)控制電機轉(zhuǎn)動的速度，達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機選用的型號為42BYGH101。18第 3 章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計軟件設(shè)計是PLC 控制系統(tǒng)的核心，程序設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求及工藝流程，畫出狀態(tài)流程圖并設(shè)計出梯形圖。順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計的編程語言。編程時將順序流程動作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務(wù)，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場合。順序功能流程圖編程語言的特點：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動作的缺陷，同時也避免了用梯形圖語言對順序動作編程時，由于機械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時間也大大縮短。 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的要求，分析各個設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序，可畫出程序流程圖，如圖31所示。19圖31 　控制系統(tǒng)流程圖 該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運行工作狀態(tài)。 若為連續(xù)運行狀態(tài)，則系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖中的汽缸4 動作后，程序再轉(zhuǎn)到開始。若為單次運行，則汽缸 4 動作后停機。 如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時對分揀的材料進(jìn)行數(shù)量的統(tǒng)計，這只需在各汽缸動作的同時累計即可。應(yīng)用高速計數(shù)器編制程序，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計數(shù)器計數(shù)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，來確定物料到達(dá)傳感器的距離，實現(xiàn)定位功能。定位時，電機停轉(zhuǎn)，計數(shù)器清零，傳感器開始工作，對物料進(jìn)行分揀處理。 在汽缸1～3 動作后，電機重新運行，高速計數(shù)器也重新計數(shù)。 如果相應(yīng)的傳感器沒有檢測到物體，則電機重新運行，高速計數(shù)器也重新計數(shù)，繼續(xù)運行到下一位置。 如果只對材料的某一特性進(jìn)行分揀，比如只分揀金屬和非金屬，則只需對傳感器的安放或程序進(jìn)行修改即可。 控制系統(tǒng)程序設(shè)計根據(jù)所繪流程圖，在STEP7Micro/WIN40 軟件中編寫梯形圖程序。程序清單20見附錄。此指令為高速脈沖輸出指令，當(dāng)使能端輸入有效時，檢測用程序設(shè)置的特殊功能寄存器位，激活由控制位定義得脈沖操作， 輸出高速脈沖此指令為高速計數(shù)器定義指令，使能輸入有效時，為指定的高速計數(shù)器分配一種工作模式。 高速計數(shù)是用來累計比PLC 掃描頻率更高的脈沖輸入此指令為高速計數(shù)器指令，使能輸入有效時，根據(jù)高速計數(shù)器特殊存儲器位的狀態(tài)，并按照HDEF指令指定的模式，設(shè)置高速計數(shù)器并控制其工作。下面對所編寫梯形圖作簡要的介紹：21（1）以上為主程序，，為之后電動機得電做好準(zhǔn)備。當(dāng)PLC處于RUN模式時，復(fù)位清零，并調(diào)用子程序。（2）以上為子程序中的高速脈沖指令，該程序先將控制脈沖指令的特殊功能寄存器進(jìn)行初始化，（下料傳感器）檢測到有料時，啟動PLS（脈沖輸出）指令；，啟動定時器T30，延時30秒自動停機。22（3）以上為子程序中的高速計數(shù)指令，首先進(jìn)行高速計數(shù)指令的初始化操作，當(dāng)電機旋轉(zhuǎn)時，帶動光電碼盤發(fā)出脈沖，并輸入PLC的接收端，由高速計數(shù)指令進(jìn)行計數(shù)，計算步進(jìn)電機轉(zhuǎn)過的步數(shù)，進(jìn)行定位控制。其中設(shè)定預(yù)置值為50，當(dāng)計數(shù)至50時，調(diào)用中斷程序。2425（4）以上為中斷程序，當(dāng)高速計數(shù)指令計數(shù)至預(yù)置值時，這時物料移動至傳感器的位置，導(dǎo)致高速脈沖輸出停止，步進(jìn)電機停轉(zhuǎn)。由于汽缸動作需要1秒，讓電機停轉(zhuǎn)一秒后繼續(xù)運轉(zhuǎn)。當(dāng)物料被相應(yīng)的傳感器檢測中后，相應(yīng)的汽缸動作，將物料推下。，，，初始狀態(tài)為閉合，， ，初始狀態(tài)為關(guān)斷。汽缸動作時， ，回位限位開關(guān)關(guān)斷，到達(dá)動作限位開關(guān)時，動作限位開關(guān)閉合。26第 4 章 控制系統(tǒng)的調(diào)試在PLC軟硬件設(shè)計完成后，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試工作。因為在程序設(shè)計過程中，難免會有疏漏的地方，因此在將PLC連接到現(xiàn)場設(shè)備之前，必需進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。另外，一些硬件如傳感器等，在使用前，也需事先調(diào)試好。 程序的模擬調(diào)試將設(shè)計好的程序?qū)懭?PLC 后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通／斷狀態(tài)用 PLC 上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接 PLC實際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r候用開關(guān)或按鈕來模擬實際的反饋信號，如限位開關(guān)觸點的接通和斷開。對于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實現(xiàn)時，是否發(fā)生步的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級步是否變?yōu)椴换顒硬?，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬?，以及各步被?qū)動的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。 在調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時修改梯形圖和 PLC 中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。 如果程序中某些定時器或計數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時間，可以在調(diào)試時將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實際設(shè)定值。 在設(shè)計和模擬調(diào)試程序的同時，可以設(shè)計、制作控制臺或控制柜，PLC 之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時進(jìn)行。 程序的現(xiàn)場調(diào)試完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機總調(diào)試，在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的27外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題及時加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后，經(jīng)過一段時間的考驗，系統(tǒng)就可以投入實際的運行了。 電感傳感器的調(diào)試在電感傳感器下方的傳送帶上，放置鐵質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對鐵質(zhì)材料的檢出點。 電容傳感器的調(diào)試在電容傳感器下方的傳送帶上，放置鋁質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對鋁質(zhì)材料的檢出點。顏色傳感器的調(diào)試通電狀態(tài)下，在顏色傳感器下方的傳送帶上，放置帶有某一顏色料塊，調(diào)節(jié)傳感器上的電位器，觀察窗口中紅綠（或藍(lán)）指示燈，當(dāng)兩燈恰同時發(fā)光時，該靈敏點即為料塊顏色檢出點。（注：順時針旋轉(zhuǎn)檢測色溫向低端移動，否則反之） 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)首先按控制要求將電源、外部電路與輸入輸出端子連接好，然后裝載程序于 PLC 中，運行 PLC 進(jìn)行調(diào)試。將 PLC 與現(xiàn)場設(shè)備連接。在正式調(diào)試前全面檢查整個 PLC 控制系統(tǒng)，包括電源、接地線、設(shè)備連接線、I/O 連線等。在保證整個硬件連接正確無誤的情況下即可送電。把 PLC 控制單元的工作方式設(shè)置為“RUN”開始運行。反復(fù)調(diào)試消除可能出現(xiàn)的各種問題。在調(diào)試過程中也可以根據(jù)實際需求對硬件作適當(dāng)修改以配合軟件的調(diào)試。應(yīng)保持足夠長的運行時間使問題充分暴露并加以糾正。調(diào)試中多數(shù)是控制程序問題。將所編寫的梯形圖程序進(jìn)行編譯，通過上下位機的連接電纜把程序下載到 PLC 中。剛編好的程序難免有這樣那樣的缺陷或錯誤。為了及時發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時都能作出正確的響應(yīng)，需要進(jìn)行離線測試，既不將 PLC 的輸出接到設(shè)備上。按照28控制要求在指定輸入端輸入信號，觀察輸出指示燈的狀態(tài)，若輸出不符合要求，則查找原因，并排除之。一般分以下幾步進(jìn)行:。將設(shè)備接入 PLC，進(jìn)行聯(lián)機調(diào)試，看是否滿足要求，如果不滿足要求，可通過綜合調(diào)整軟件和硬件系統(tǒng)，直到滿足要求為止。 調(diào)試過程 PLC 程序?qū)懭?OMRONCS PLC 中，只連接啟動與停止開關(guān)。，然后用萬能表測模擬量 I/O 點之間的電壓，看是否按照規(guī)定的結(jié)果運行。如果運行正確，則證明 PLC 部分調(diào)試成功。 PLC 的輸出點與變頻器的輸入點，并且調(diào)試好變頻器的參數(shù)設(shè)置，然后把變頻器的輸出與電機連接號。，電機正常運行，按照給定的時間函數(shù)循環(huán)運行。 調(diào)試結(jié)果系統(tǒng)按照給定的時間函數(shù)循環(huán)運行，如下圖 41 所示，由此說明系統(tǒng)設(shè)計合理可靠，此設(shè)計符合設(shè)計要求。29 PLC 的抗干擾系統(tǒng)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC 在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。PLC 控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。要提高 PLC 控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求 PLC 生產(chǎn)廠家用提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求工程設(shè)計、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。 電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾干擾源及干擾一般分類：影響 PLC 控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源