【正文】 的變化 則主要取決于幾何尺寸的變化（應變），而且前者的靈敏度比后者大 50～100 倍。 壓阻效應 當力作用于硅晶體時，晶體的晶格產(chǎn)生變形 ,使載流子從一個能谷向另一個能谷散射 ,引起載流子的遷移率發(fā)生變化，擾動了載流子縱向和橫向的平均量，從而使硅的電阻率發(fā)生變化。 壓阻式壓力傳感器原理與應用： 壓阻式壓力傳感 器是利用單晶硅材料的壓阻效應和集成電路技術(shù)制成的傳感器。但應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。 壓力傳感器是工業(yè)實踐、儀器儀表控制中最為常用的一種傳感器，并廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)。 ④ 對于檢測體為金屬時，若檢測靈敏度要求不高時，可選用價格低廉 的磁性接近開關(guān)或霍爾式接近開關(guān)。木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應選用電容型接近開關(guān)。對鋁、黃 銅和不銹鋼類檢測體，其檢測靈敏度就低。當有物體移近時，接近開關(guān)接收到的反射信號會產(chǎn)生多普勒頻移，由此可以識別出有無物體接近。聲納和雷達就是利用這個效應的原理制成的。這種開關(guān)是將熱釋電器件安裝在開關(guān)的檢測面上，當有與環(huán)境溫度不同的物體接近時，熱釋電器件的輸出便變化，由此便可檢測出有物體接近。當有反光面（被檢測物體）接近時，光電器件接收到反射光后便在信號輸出，由此便可“ 感知”有物體接近。 （ 4）、光電式接近開關(guān) 利用光電效應做成的開關(guān)叫光電開關(guān) 。當磁性物件近霍爾開關(guān)時，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進而控制開關(guān)的通或斷。 （ 3）、霍爾接近開關(guān) 霍爾元件是一 種磁敏元件。當有物體移向接近開關(guān)時，不論它是否為導體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通或斷開。 （ 2）、電容式接近開關(guān) 這種開關(guān)的測量通常是構(gòu)成電容器的一個極板，而另一個極板是開關(guān)的外殼。這個渦流反作用到接近開關(guān)，使開關(guān)內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)專科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁 共 49 頁 生變化，由此識別出有無 導電物體移近，進而控制開關(guān)的通或斷。 因為位移傳感器可以根據(jù)不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移傳感器對物體的“感知”方法也不同，所以常見的接近開關(guān)有以下幾種： （ 1）、渦流式接近開關(guān) 這種開關(guān)有時也叫電感式接近開關(guān)。通常把這個距離叫 “ 檢出距離 ” 。 在各類開關(guān)中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件 —— 位移傳感器。 在本設(shè)計中，考慮到藥片的大小 2― 10mm 左右，采用巴魯夫的 BGL 系列光電傳感器作為接近開關(guān)對藥瓶進行限位控制，它的電氣參數(shù)是： 檢測距離： 5— 220mm 光線類型： 紅光 輸出功能： （ PNP/NPN）常開 /常閉 連接方式： M8 插頭 供電電壓： 1030 V DC ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 共 49 頁 外殼防護 等級（滿足 IEC 60529）： IP65 工作溫度： 10— +60℃ 光電接近開關(guān)選型 接近開關(guān)又稱無觸點行程開關(guān)，它除可以完成行程控制和限位保護外，還是一種非接觸型的檢測裝置，用作檢測零件尺寸和測速等，也可用于變頻計數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制和加工程序的自動銜接等。 （ 5）光纖式光電開關(guān) 把發(fā)光器發(fā)出的光用光纖引導到檢測點，再把檢測到的光信號用光纖引導到光接收器就組成光纖式光電開關(guān)。 （ 4）擴散反射式光電開關(guān) 它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，但前方?jīng)]有反光板。 （ 3）反光板反射式光電開關(guān) 把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式（或反射鏡反射式）光電開關(guān)。它的檢測距離可達幾米乃至幾十米。 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 共 49 頁 （ 2）對射式光電開光 若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。輸出一個開關(guān)控制信號，切斷或接通負載電流，從而完成一次控制動作。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。它在非常高的外界溫度中，在結(jié)構(gòu)受限制的環(huán)境里，都可以獲得滿意的答案。 光 纖（又稱光導纖維 LWL），它擴大了光電傳感器的使用范圍，形成了特殊的嵌裝式收發(fā)裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反射板中返回，具有實用意義。 此外，光電傳感器的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導纖維。在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器，接收器和檢測電路。 ，當出現(xiàn)藥倉、蓋倉原料不足以及藥瓶未到達指定位置時，報警程序運行，系統(tǒng)停止運行，通過相應指示燈及報警器實現(xiàn)聲光報警。 3處觸動位置開關(guān) 3，電機停止運行，藥瓶停止移動后到達位置開關(guān) 4處，向 PLC發(fā)送信號，打開電磁閥 Y2，通過光電傳感器 B2，對藥瓶進行加蓋旋蓋操作。 ，電動機 M驅(qū)動皮帶機運轉(zhuǎn)，開始傳送藥瓶。 系統(tǒng)工作流程 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，由 PLC控制的自動裝瓶機系統(tǒng)工作流程如下： ，電源指示燈亮，藥倉及蓋倉相應指示燈亮。 操作臺 P L C 傳動機構(gòu) 旋蓋機構(gòu) 報警器 數(shù)粒機構(gòu)機構(gòu) 專科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 共 49 頁 ?對動作機構(gòu)要有手動控制功能，可與自動控制相互切換，手動只在應急或檢修時臨時使用。 ?可以根據(jù)用戶需要選擇藥瓶裝瓶數(shù)量，并有相應指示燈顯示選擇結(jié)果。從而實現(xiàn)藥片裝瓶的自動控制。 系統(tǒng)運行時，通過操作臺設(shè)置需裝瓶的藥片數(shù)量，由主傳動機構(gòu)運送藥瓶到指定位置，通過接近開關(guān)進行定位后開始裝瓶，數(shù)粒機構(gòu)通過紅外傳感器 進行計數(shù)。主傳動機構(gòu)作為整個生產(chǎn)過程的運輸鏈，連接所有的動作。 自動裝瓶機系統(tǒng)的組成 自動裝瓶機基本可分為 3 個動作機構(gòu)：主傳動機構(gòu)、數(shù)粒機構(gòu)、和自動供蓋封蓋機構(gòu)。另外，各分支中還需有位置檢測、數(shù)粒檢測及各執(zhí)行機構(gòu)狀態(tài)控制等。這樣，對整機的控制就分為：送瓶 —— 數(shù)粒分裝，送瓶 —— 旋蓋兩個分支。其主程序的流程圖如下： ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 共 49 頁 工作原理及結(jié) 構(gòu) 自動藥片裝瓶機是在同一臺設(shè)備上完成多工位操作，其工作流程如下： ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁 共 49 頁 從這一流程可見，設(shè)備組成可分為兩大部分：完成各工位工作的執(zhí)行機構(gòu)；完成進瓶、送瓶、出瓶的輸瓶機構(gòu)。 設(shè)計思路 自動裝瓶機系統(tǒng)可以進行手動和自動兩種控制方式。 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 10 頁 共 49 頁 3 自動藥片裝瓶機的設(shè)計 任務的分析 本次設(shè)計的任務是以西門子 S7200 系列 PLC 作為處理核心，用光電接近開關(guān)、傳感器將生產(chǎn)過程中的信號處理 后送給 PLC 處理器，由 PLC 對數(shù)據(jù)進行運算，然后輸出驅(qū)動信號（如電磁閥）來完成飲藥品裝生產(chǎn)過程的流水線操作。今后， PLC 與工業(yè)控制微機將繼續(xù)共存，在一個控制系統(tǒng)中，使 PLC 集中在功能控制上，使微機集中在信息處理上，兩者相輔相成，共同發(fā)展。 PLC 采用梯形圖語言編程，是熟悉電器控制的技術(shù)人員易學易懂，便于推 廣。電路布局方面的主要模塊都采用大規(guī)模與超大規(guī)模的集成電路，在輸入輸出系統(tǒng)中采用完善隔離等的通道保護功能；在電路結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵及防震等各方面都作了周密的考慮；在電路硬件方面采用了隔離、屏蔽、濾波及接地等抗干擾技術(shù)；在軟件上采用了數(shù)字濾波及循環(huán)掃描、成批輸入、成批輸出處理技術(shù)。 PLC 針對工業(yè)順序控制，在工業(yè)現(xiàn) 場有很高的可靠性。另外，工業(yè)微機在整機結(jié)構(gòu)上尚不能適應惡劣的工作環(huán)境，抗干擾能力及適應性差，這就是工業(yè)微機用在工業(yè)現(xiàn)場控制的致命弱點。 與工業(yè)微機控制系統(tǒng)相比優(yōu)勢 工業(yè)微機在要求快速、實時性強、模型復雜的工業(yè)控制中占有優(yōu)勢。不論是 PLC 還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過程中，二者始終是相互滲透、互為補充的。在 PLC 中，各“軟繼電器”都處于周期性循環(huán)掃描接通中，每個“軟繼電器”受制約接通的時間是短暫的。 ④工作方式不同。繼電器控制系統(tǒng)是通過元件之間的硬接線來實現(xiàn)的，控 制功能就固定在線路中。繼電器的觸點數(shù)較少，一般只有 4～ 8 對；而“軟繼電器”可供編程的觸點數(shù)有無數(shù)對。 PLC采用無機械出點的邏輯運算微電子技術(shù)，復雜的控制由 PLC 內(nèi)部運算器完成，故壽命長、可靠性高。繼電器控制線路是由許多硬件繼電器組成的，而 PLC 則是由許多“軟繼電器”組成。梯形圖與繼電器控制原理圖十 分相似，沿用了繼電器控制電路的元件符號，僅個別地方有些不同。 與繼電器控制系統(tǒng)相比優(yōu)勢 傳統(tǒng)的繼電器控制只能進行開關(guān)量的控制，而 PLC 即可進行開關(guān)量控制，又可進行模擬量控制，還能與計算機聯(lián)成網(wǎng)絡，實現(xiàn)分級控制。 （ 4）適應發(fā)展的需要 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 8 頁 共 49 頁 由于技術(shù)的不斷 發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷的提高，設(shè)計者要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷的降低工程成本。例如：應該保證 PLC 程序 不僅在正常條件下運行，而且在正常條件下（如突然掉電在上電、按鈕按錯等），也能正常工作。 （ 2）保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料 ，收集相關(guān)先進的國內(nèi)、國外資料。 PLC 的設(shè)計原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控制對象的工藝要求，一提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 (3) 系統(tǒng)維護容易 PLC 具有完善的監(jiān)控及自診斷功能，內(nèi)部各種軟元件的工作狀態(tài)可用編程軟件進行監(jiān)控，配合程序針對性編程及內(nèi)部特有的診斷功能，可以快速準確地找到故障點并及時排除故障。只需在 PLC 的端子上接入相應的輸入輸出信號線即可，絕不像傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)那樣需使用大批繼電器及電子元件和復雜繁多的硬件接線。 PLC 的特點 (1) 學習 PLC 編程容易 PLC 是面向 用戶的設(shè)備，考慮到現(xiàn)場普通工作人員的知識面及習慣， PLC 可以采用梯形圖來編程，這種編程方法形象直觀，無需專業(yè)的計算機知識和語言，所以普通人可以在很短時間里學會。 隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 （ 5） 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。 隨著 PLC 用 量的增加，其價格大幅度地降低，而其功能卻不斷地增強，現(xiàn)在用 PLC實現(xiàn)運動控制比用其他方法更有優(yōu)越性：價格更低、速度更快、體積更小、操作更方便。 例?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 共 49 頁 如對溫度、速度、壓力及流量等的過程量控制。例如電梯自動控制、工廠裝配流水線的控制及交通分流信號燈的自動控制的等。 PLC 的應用領(lǐng)域 PLC 的應用非常廣泛，例如：電梯控制、防盜系統(tǒng)的控制、交通分流信號燈控制、樓宇供水自動控制、消防系統(tǒng)自動控制、供電系統(tǒng)自動控制及各種生產(chǎn)流水線的自動控制等。由于梯形圖比較直觀，容易掌握，因而很受普通技術(shù)人員的歡迎。 PLC 的 I/O 點數(shù)越多，其存儲容量也越大。 PLC 通常以輸入輸出點（ I/O）總數(shù)的多少進行分類。世界上生產(chǎn) PLC 的廠家非常多，其中著名的廠家有美國的 A以美國 GM 公司為例， 1987 年其工業(yè)區(qū)安裝近 2 萬臺 PLC、 2020 臺工業(yè)機器人，若包括編程智能設(shè)備，總數(shù)近 4 萬臺?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P(guān)設(shè)備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則設(shè)計。 國際電工委員會（ IEC）于 1982 年頒布了 PLC 標準草案第一稿， 1987 年 2 月頒布了第三稿，對可編程控制其定義如下： 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計。 美國電器制造商協(xié)會（ NEMA）經(jīng)過 4 年的調(diào)查，于 1980 年把這種控制器正式命名為可編程控制器（ Programmable Controller），英文縮寫為 PC。于是人們尋找研制一種新型的通用控制設(shè)備。在 20 世紀 60 年代，生產(chǎn)線的控制主要采用繼電器控制。 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 4 頁