【正文】 到這些二極管做為指示燈來用。由于LED是固態(tài)的，所以它能延長傳感器的使用壽命。不象白熾燈那樣，LED抗震動抗沖擊，并且沒有燈絲。（激光二極管除外，它與普通LED的原理相同，但能產(chǎn)生幾倍的光能，并能達(dá)到更遠(yuǎn)的檢測距離）。三、光電傳感器的選擇　對于光電傳感器選用的是現(xiàn)在市場上流行的Autonice系列BUD50S型號光電開關(guān)，因為它有以下幾方面的優(yōu)點： （1）超小型，可在狹小空間安裝。（3）內(nèi)裝計時器，易于調(diào)整應(yīng)答時間(關(guān)斷延時時間: ～2秒以下→VR調(diào)整)。（5）內(nèi)裝控制輸出過電流保護(hù)線路。 電容傳感器的介紹電容式傳感器是將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器。隨著集成電路技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，促使它揚長避短，成為一種很有發(fā)展前途的傳感器。 (31)若被測量的變化使式中δ、A、εr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(zhuǎn)換為電量輸出。下面我只介紹了變極距型、變面積型傳感器。當(dāng)傳感器的εr和A為常數(shù)，初始極距為δ0，其初始電容量C0為： 35 變極距型電容傳感器原理圖 (32)變極距型電容傳感器只有在|Δδ0/δ0|很小(小測量范圍)時，才有近似的線性輸出。例如在電容式壓力傳感器中，常取δ0＝～，C0在20～100pF之間。差動式比單極式靈敏度提高一倍，且非線性誤差大為減小。二、變面積型電容傳感器原理結(jié)構(gòu)如圖36所示。設(shè)動極板相對定極板沿長度方向平移時，則電容為： (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。角位移測量用的差動式結(jié)構(gòu)，設(shè)A、B為同一平(柱)面而形狀和尺寸均相同且互相絕緣的定極板。從而改變極板間覆蓋的有效面積，傳感器電容隨之改變。 三、在設(shè)計中選擇的電容傳感器是武漢超榮電子有限公司供應(yīng)的電容式接近傳感器CCJ/CRJ系列。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。 顏色傳感器的介紹考慮到本次設(shè)計是推出式物流分揀裝置及分揀信號自動識別系統(tǒng)設(shè)計，分揀裝置采用動力式皮帶輸送裝置，驅(qū)動裝置是選用電動機。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。具體的顏色測量方式有三種：直接式、透射式、反射式,考慮到系統(tǒng)用在物品分揀系統(tǒng)上，所以使用反射式測量方式。如果需要分揀則驅(qū)動氣動執(zhí)行機構(gòu)。目前，用于顏色識別的傳感器有兩種基本類型（都屬于光電式的）：其一是色標(biāo)傳感器，它使用一個白熾燈光源或單色LED光源；其二是RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，它檢測目標(biāo)物體對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。典型的輸出包括：NPN和PNP、繼電器和模擬輸出。它是通過測量構(gòu)成物體顏色的三基色的反射比率實現(xiàn)顏色檢測的。 一般RGB傳感器都有紅、綠、藍(lán)三種光源。光被反射或吸收的量值取決于物體顏色。一種是分析紅、綠、藍(lán)光的比例。 第二種模式是利用紅綠藍(lán)三基色的反射光強度實現(xiàn)檢測目的。 無論應(yīng)用哪種模式，大多數(shù)RGB傳感器都有導(dǎo)向功能，使其非常容易設(shè)置。 色標(biāo)傳感器常用于檢測特定色標(biāo)或物體上的斑點，它是通過與非色標(biāo)區(qū)相比較來實現(xiàn)色標(biāo)檢測，而不是直接測量顏色。白熾燈和單色光源都可用于色標(biāo)檢測。測量范圍是60mm，可分辨三種顏色，工作溫度是10～55℃；工作頻率是250Hz；輸出方式是PNP；工作電源12～30VDC?？煞墙佑|監(jiān)控彩色及透明的物體。 電動機部分本設(shè)計選用的是三相異步電動機。單相交流電動機。 三相異步電動機要旋轉(zhuǎn)起來的先決條件是具有一個旋轉(zhuǎn)磁場，三相異步電動機的定子繞組就是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：n=60f/P （34）式中f為電源頻率、P是磁場的磁極對數(shù)、n的單位是：每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。以往多用第一種方法，現(xiàn)在則利用變頻技術(shù)實現(xiàn)對交流電動機的無級變速控制。相序A、B、C順時針排列，磁場順時針方向旋轉(zhuǎn)，若把三根電源線中的任意兩根對調(diào)，例如將B相電流通入C相繞組中，C相電流通入B相繞組中，則相序變?yōu)椋篊、B、A，則磁場必然逆時針方向旋轉(zhuǎn)。定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場后，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條（鼠籠條）將切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流又與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，電磁力產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場方向以n1的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來。因為假設(shè)n和n1相同，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場就沒有相對運動，就不會切割磁力線，也就不會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n1必然小于n。 相對于本分揀系統(tǒng)設(shè)置要求我選用浙江省瑞安市金龍調(diào)速電機廠生產(chǎn)的YS系YS 8024型號三相異步電動機。 空氣壓縮機空氣壓縮機是本材料分揀系統(tǒng)裝置中不可缺少的部分 ，它是將電動機的機械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置。容積型壓縮機的工作原理是壓縮氣體的體積，使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力；速度型壓縮機的工作原理是提高氣體分子的運動速度，使氣體分子具有的動能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，從而提高壓縮空氣的壓力。氣源的工作壓力應(yīng)比氣動系統(tǒng)中的最高工作壓力高20%左右，因為要考慮供氣管道的沿程損失和局部損失。空氣壓縮機的額定排氣壓力分為低壓（~）、中壓（~10MPa）、 高壓（10~100MPa）和超高壓（100MPa以上）。主要是因為它此外還有： （1）安裝簡單 （2）節(jié)省電力 機器的操控是由系統(tǒng)伍自動調(diào)節(jié)，大幅 減少運行耗電量達(dá)60%真正做到高效節(jié)能。（4）超級潤滑油第4章 基于PLC的材料分揀系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計本課題是關(guān)于材料分揀系統(tǒng)的設(shè)計。最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置。PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的串行運行方式，即如果一個邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的程序中所有的觸點（包括起常開或常閉觸點）不會立即動作，必須等到掃描到該觸點時才會動作。梯形圖編程是各種PC通用的方式。首先，梯形圖按自上而下，從左至右的順序排列，每個繼電器為一個邏輯行，即一層階梯。繼電器線圈與右母線直接相連接，不能在繼電器線圈與右母線之間連接其它元素。輸入繼電器的線圈由輸入點上的外部輸入信號驅(qū)動。語句編程也是各種PC通用的編程方式。由于PC的指令比較簡單，所以語句表編程比較簡單。其次，在較復(fù)雜的梯形圖中，常遇到幾個邏輯組相串聯(lián)或相并聯(lián)的情況，其邏輯運算比較復(fù)雜，編程時需用接點組的串、并聯(lián)指令，這時需要使用堆棧。掃描過程周而復(fù)始的不斷循環(huán)。在一個掃描周期內(nèi)，前面執(zhí)行的結(jié)果，馬上就可被后面的將要執(zhí)行的任務(wù)所用。本系統(tǒng)采用可編程控制器來控制分揀系統(tǒng)裝置。傳送帶啟動后，物料到達(dá)第一個電感傳感器傳感器開始檢測，若是鐵塊，推下，不是繼續(xù)前行。第四個傳感器是備用傳感器，它主要起到把前面漏揀的物料分揀下來，只要有物塊就推下。若第一個光電傳感器沒檢測到物料，則斷電延時器開始記時，到一周期后斷電，整個系統(tǒng)停止。以下是我對于以上設(shè)計思路來進(jìn)行軟件程序設(shè)計的。開 始有料否？ ？上料上料分 揀傳 送 帶分 揀分 揀開 始 記 時傳送帶停止分 揀有鐵塊嗎？有鋁塊有 顏 色有物塊是否傳送帶運行?否是 圖41 材料分揀系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖 分揀系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計根據(jù)要求，利用PLC 的基本邏輯指令來實現(xiàn)分揀系統(tǒng)的控制程序編程。PLC通過控制電磁閥來控制氣缸推手把物料推入傳送帶。在光電傳感器檢測到物料時，程序首先形成自鎖，同時記時器1開始記時，氣缸推手把物料推入傳送帶。這樣被分揀物料就會有規(guī)律的被傳送到傳送帶上被分揀。X00X002分別是行程開關(guān)，用來控制Y000、Y001。下面圖42就是實現(xiàn)這個功能的梯形圖設(shè)計。是為了防止下料箱沒有物料時，通過一個周期記時后發(fā)出一個信號使整個系統(tǒng)停止運行，這樣可以節(jié)省大量的資源。在下面的梯形圖中，當(dāng)?shù)谝粋€光點傳感器沒檢測到信號時，則記時器3開始記時，等12秒一過則通過M102使整個程序停止運行。X000T3M102M102X000T3K120 圖43 斷電延時器梯形圖三、檢測分揀鐵質(zhì)部分X003X010M103M103M103X004X010Y003Y003M100X010X004Y004Y004圖 44 電感傳感器控制部分梯形圖上圖44是我關(guān)于第一個檢測鐵的電感傳感器的工作控制梯形圖的設(shè)計。系統(tǒng)運行起來后，當(dāng)物料被傳送到第一個傳感器下面時，如果是鐵的話，則電感傳感器就會檢測到有信號，此時給相應(yīng)的電磁閥一個信號，使電磁閥打開，利用空氣壓縮機的氣體動能來推動推手，從而把鐵質(zhì)物料分揀下去。Y00Y003分別代表氣缸控制推手前行程動作和后行程動作。我設(shè)計的是用電容傳感器來檢測的。下圖45是我對于這個環(huán)節(jié)的設(shè)計控制圖。電磁閥打開，則控制氣缸推手動作把鋁質(zhì)物料分揀下來。此設(shè)計用開關(guān)X014來代替顏色傳感器，X0X021分別是氣缸推手的限位開關(guān)。上圖46是實現(xiàn)這個功能的梯形圖設(shè)計。本設(shè)計使用光電傳感器來實現(xiàn)次功能。只要它檢測到有物料時就把信號發(fā)送給相應(yīng)的電磁閥，使它打開，從而啟動第5個氣缸推手把它分揀下來。X022X024M106M106M106X023X024Y011Y011M100X024X023Y012Y012圖47 備用傳感器檢測分揀部分七、傳送帶控制部分 我設(shè)計的傳送帶是由三相異步電動機來驅(qū)動的。不管哪個傳感器有信號時都會給電動機一個信號，使它停止轉(zhuǎn)動，等待氣缸推手把物料分揀下去。下圖就是實現(xiàn)這種工作控制的梯形圖。第5章 分揀系統(tǒng)與上位機的通信接口 本課題還要還要實現(xiàn)與上位機的通信，我只負(fù)責(zé)下位機的設(shè)計，所以上位機我在這里只稍微介紹一下。數(shù)據(jù)通訊的實質(zhì)是代表“1”和“0”的數(shù)字信號從源點通過通訊媒體向目標(biāo)點的傳送。 一、并行數(shù)據(jù)通信 并行數(shù)據(jù)通信是指以字或字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式。發(fā)送方 接受方數(shù)據(jù)線應(yīng)答線選通線 圖51 并行數(shù)據(jù)通信示意圖并行數(shù)據(jù)通信時，每次傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)多、速度快，但是信號的傳輸線開銷大（數(shù)據(jù)線的數(shù)量對應(yīng)于傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)），成本高。例如，計算機內(nèi)部各部件之間的數(shù)據(jù)傳輸，計算機上向具有Centronices接口的打印機的數(shù)據(jù)傳送及具有IEEE488標(biāo)準(zhǔn)接口的設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信等。在這種數(shù)據(jù)傳輸方式中，數(shù)據(jù)傳輸在一個傳輸方向上只用一根通信線。數(shù)據(jù)和聯(lián)絡(luò)信號在這根線上按位進(jìn)行傳輸。如計算機與計算機、計算機與有串行接口的外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換等。本次材料分揀系統(tǒng)與上位機的通信我采用的是異步串行通信方式。這樣，即使接受雙方的時鐘頻率略有偏差，也不會因偏差的累計而導(dǎo)致錯位。由于在每一個數(shù)據(jù)字符的發(fā)送過程中，異步串行通信方式都要花費時間來傳送起始位、停止位等附加的非有效信息位，因此它的傳輸效率低，但是我這個材料分揀系統(tǒng)屬于低速場合，所以異步串行通信方式還是比較適合的。 RS232C串行通信接口在異步串行通信接口中我選擇了RS232C串行通信接口。異步串行通信接口是微型計算機與外部設(shè)備的主要通信接口之一，只需要一條信號線就可以進(jìn)行單向的數(shù)據(jù)傳輸。X000 Y000 X001X002 Y002X003X004 Y003X010X011 Y005X012X013 Y007X014X020 Y011X021X022X023X024COM1COM2PC機 圖52 I/O接口圖 上圖為材料分揀系統(tǒng)的I/O接口圖。其中COMCOM2分別是PC機配有的兩個串行接口的標(biāo)稱。我選用COM1端口來實現(xiàn)通信。MCGS（MonitorControlSystem）是一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件主控窗口設(shè)備窗口用戶窗口實時數(shù)據(jù)庫運行策略菜單設(shè)計設(shè)置工程屬性添加工程設(shè)備連接設(shè)備變量注冊設(shè)備驅(qū)動創(chuàng)建動畫顯示設(shè)置報警窗口人機交互界面定義數(shù)據(jù)變量編寫控制流程使用功能構(gòu)件 圖53 MCGS組態(tài)軟件的構(gòu)成 包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)