【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和液體流量等參數(shù)的測(cè)量。 電容式傳感器是利用改變電容的幾何尺寸或改變介質(zhì)的性質(zhì)和含量，從而使電容量發(fā)生變化的原理制成。主要用于壓力、位移、液位、厚度、水分含量等參數(shù)的測(cè)量。 電感式傳感器是利用改變磁路幾何尺寸、磁體位置來(lái)改變電感或互感的電感量或壓磁效應(yīng)原理制成的。主要用于位移、壓力、力、振動(dòng)、加速度等參數(shù)的 測(cè)量。 磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成電量制成。主要用于流量、轉(zhuǎn)速和位移等參數(shù)的測(cè)量。 電渦流式傳感器是利用金屑在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線，在金屬內(nèi)形成渦流的原理制成。主要用于位移及厚度等參數(shù)的測(cè)量。 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 2．磁學(xué)式傳感器 磁學(xué)式傳感器是利用鐵磁物質(zhì)的一些物理效應(yīng)而制成的，主要用于位移、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的測(cè)量。 3．光電式傳感器 光電式傳感器在非電量電測(cè)及自動(dòng)控制技術(shù)中占有重要的地位。它是利用光電器件的光電效應(yīng)和光學(xué)原理制成的，主要用于光強(qiáng)、光通量、位移、濃度等參數(shù)的測(cè)量。 4．電勢(shì)型傳感器 電勢(shì)型傳 感器是利用熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)等原理制成，主要用于溫度、磁通、電流、速度、光強(qiáng)、熱輻射等參數(shù)的測(cè)量。 5．電荷傳感器 電荷傳感器是利用壓電效應(yīng)原理制成的，主要用于力及加速度的測(cè)量。 6．半導(dǎo)體傳感器 半導(dǎo)體傳感器是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、磁電效應(yīng)、半導(dǎo)體與氣體接觸產(chǎn)生物質(zhì)變化等原理制成，主要用于溫度、濕度、壓力、加速度、磁場(chǎng)和有害氣體的測(cè)量。 7．諧振式傳感器 諧振式傳感器是利用改變電或機(jī)械的固有參數(shù)來(lái)改變諧振頻率的原理制成，主要用來(lái)測(cè)量壓力。 8．電化學(xué)式傳感器 電化學(xué)式傳感器是以離子導(dǎo) 電為基礎(chǔ)制成，根據(jù)其電特性的形成不同，電化學(xué)傳感器可分為電位式傳感器、電導(dǎo)式傳感器、電量式傳感器、極譜式傳感器和電解式傳感器等。電化學(xué)式傳感器主要用于分析氣體、液體或溶于液體的固體成分、液體的酸堿度、電導(dǎo)率及氧化還原電位等參數(shù)的測(cè)量。 另外，根據(jù)傳感器對(duì)信號(hào)的檢測(cè)轉(zhuǎn)換過(guò)程，傳感器可劃分為直接轉(zhuǎn)換型傳感器和間接轉(zhuǎn)換型傳感器兩大類。前者是把輸入給傳感器的非電量一次性的變換為電信號(hào)輸出，如光敏電阻受到光照射時(shí)，電阻值會(huì)發(fā)生變化，直接把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出；后者則要把輸入給傳感器的非電量先轉(zhuǎn)換成另外一種非電量，然 后再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 出，如采用彈簧管敏感元件制成的壓力傳感器就屬于這一類，當(dāng)有壓力作用到彈簧管時(shí)，彈簧管產(chǎn)生形變，傳感器再把變形量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。 傳感器的選擇 根據(jù)畢設(shè)要求 識(shí)別鐵質(zhì)材料、鋁質(zhì)材料、黃顏色材料。 我選擇了 電感傳感器 、 電容傳感器 、 顏色傳感器 、 光電 傳感器 。 電感傳感器，可檢測(cè)出鐵質(zhì) 材料 ；電容傳感器，可檢測(cè)出金屬 材料 ；顏色傳感器，可檢測(cè)出不同的顏色。 光電 傳感器 ，檢測(cè)物體通過(guò)情況。 考慮到成本和檢測(cè)精度，本設(shè)計(jì)采用的電感傳感器為國(guó)產(chǎn)品牌，電容傳感器和顏色傳感器為進(jìn)口 歐姆龍 品牌。 考慮到 電容傳感器 可以檢測(cè)金屬 材料 ，所以將電感傳感器安裝在第一通道上， 電容傳感器 安裝在第二通道上， 顏色傳感器 安裝在第三通道上，第四通道為備用通道 ，可以加裝其他傳感器識(shí)別其他 材質(zhì) 的材料。 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 可編程控制器 的工作原理 可編程控制器是 60 年代末在美國(guó)首先出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器 PLC（ Programmable Logic Controller），目的是用來(lái)取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。 PLC 的基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)， 控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，將控制內(nèi)容編成軟件寫(xiě)入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)。控制器和被控對(duì)象連接方便。 自動(dòng)輸送分揀系統(tǒng)（ 控制 部分） 就是應(yīng)用可編程序控制器 (PLC)對(duì) 輸送的材料進(jìn)行自動(dòng)分揀控制的 。 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，在 PLC 中用戶程序按先后順序存放， CPU 從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。PLC 的掃描過(guò)程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段。全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。當(dāng) PLC 處于停狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行 內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在 PLC 處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。 根據(jù) PLC 梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。遇到程序 跳轉(zhuǎn)指令，根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，PLC 從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對(duì)應(yīng)映象寄存器，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，存入有關(guān)器件寄存器中。對(duì)每個(gè)器件來(lái)說(shuō)，器件映象寄存器中所寄存的內(nèi)容，會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化。 程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的 Y 寄存器的狀態(tài)，在輸出處沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過(guò)隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)。通常由中央處理單元（ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM、 ROM）、輸入輸出單元（ I/O）、電源和編程器等幾個(gè)部分組成。 CPU 作為整個(gè) PLC 的核心，起著總指揮的作用。 CPU 一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個(gè)集成電路的芯片上。 CPU 通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。 CPU 的功能有以下一些：從存儲(chǔ)器中讀取指令，執(zhí)行指令，取下一條指令，處理中斷。 存儲(chǔ)器主要用于存放 系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 ； 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器；存放工作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。常用的存儲(chǔ)器有 RAM、 EPROM 和 EEPROM。 RAM 是一種可進(jìn)行讀寫(xiě)操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器存放用戶程序，生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)，存放在 RAM 中的用戶程序可方便地修改。 RAM 存儲(chǔ)器是一種高密度、低功耗、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池做備用電源。掉電時(shí)，可有效地保持存儲(chǔ)的信息。 EPROM、 EEPROM都是只讀存儲(chǔ)器。用這些類型存儲(chǔ)器固化系統(tǒng)管理程序和應(yīng)用程序。 I/O 單元實(shí)際上是 PLC 與被控對(duì)象間傳遞輸入輸出信號(hào)的接口部件。 I/O 單元有良好的電隔離和濾波作用。 因此， PLC 在一個(gè)掃描周期內(nèi)，對(duì)輸入狀態(tài)的采樣只在輸入采樣階段進(jìn)行。當(dāng) PLC 進(jìn)入程序執(zhí)行階段后輸入端將被封鎖，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行重新采樣。這方式稱為集中采樣，即在一個(gè)掃描周期內(nèi)，集中一段時(shí)間對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行采樣。在用戶程序中如果對(duì)輸出結(jié)果多次賦值，則最后一次有效。在一個(gè)掃描周期內(nèi)，只在輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)從輸出映象寄存器中輸出，對(duì)輸出接口進(jìn)行刷新。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在 輸出映象寄存器中。這種方式稱為集中輸出。 對(duì)于小型 PLC，其 I/O 點(diǎn)數(shù)較少， 本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 程序較短，一般采用集中采樣、集中輸出的工作方式，雖然在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但使 PLC 工作時(shí)大多數(shù)時(shí)間與外部輸入 /輸出設(shè)備隔離，從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。而對(duì)于大中型 PLC，其 I/O 點(diǎn)數(shù)較多，控制功能強(qiáng)，用 戶程序較長(zhǎng)，為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，可以采用定期采樣、定期輸出方式 ，或中斷輸入 、 輸出方式以及采用智能 I/O 接口等多種方式 。 接到 PLC 輸入接口的輸沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 入器件是各種開(kāi)關(guān)、按鈕、傳感器等。 PLC 的各 輸出控制器件往往是電磁閥、接觸器、繼電器，而繼電器有交流和直流型，高電壓型和低電壓型，電壓型和電流型 。 PLC 電源單元包括系統(tǒng)的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。 PLC 內(nèi)有一個(gè)穩(wěn)壓電源用于對(duì) PLC 的 CPU 單元和 I/O 單元供電。 編程器是 PLC 的最重要外圍設(shè)備。利用編程器將用戶程序送入 PLC 的存儲(chǔ)器，還可以用編程器檢查程序，修改程序，監(jiān)視 PLC 的工作狀態(tài)。除此以外，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖?，即可用個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì) PLC 編程。利用微機(jī)作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖 。 在發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家， PLC 已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著其性能價(jià)格比的不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在我國(guó)有越來(lái)越多的行業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用到 PLC。PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下幾個(gè)方面：數(shù)字量邏輯控制 ； 運(yùn)動(dòng)控制 ； 閉環(huán)過(guò)程控制 ； 數(shù)據(jù)處理 ； 通信聯(lián)網(wǎng) 。 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 STEP7 程序 使用 介紹 瀏覽條 指令樹(shù) 交叉引用 數(shù)據(jù)塊 狀態(tài)圖 符號(hào)表 輸出窗口 狀態(tài)條 程 序編輯器 局部變量表 圖３ .1 S7200編程軟件 STEP 7 Micro/WIN “視圖” 選擇該類別，為程序塊、符號(hào)表，狀態(tài)圖，數(shù)據(jù)塊，系統(tǒng)塊，交叉引用及通訊顯示按鈕控制。“工具” 選擇該類別，顯示指令向?qū)А?TD200向