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1、项目4.1基于磁控开关的气缸位置检测,机电一体化技术综合应用实例,供料单元 加工单元 装配单元 分拣单元 输送单元,供料单元的基本功能：按照需要将放置在料仓中待加工的工件自动送出到物料台上，以便输送单元的抓取机械手装置将工件抓取送往其他工作单元。,任务一：供料单元,1、供料单元的结构组成,供料单元的结构组成如图1所示。其主要结构组成为：料仓、料槽、物料台、顶料气缸、推料气缸、端子排组件、PLC、传感器、电磁阀组、走线槽、底板等。,图1 供料单元的结构,供料单元的工作过程： 工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平
2、位置，而顶料气缸则与次下层工件处于同一水平位置。 在需要将工件推出到物料台时，首先使顶料气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使顶料气缸返回，松开下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。,本站工作过程如下：系统启动后，顶料气缸伸出顶住倒数第二个工件；推料气缸推出，把料槽中最底层的工件推到物料台上工件抓取位。工件到位传感器检测到工件到位后，推出气缸和顶料气缸逐个缩回，倒数第二层工件落到最底层，等待推出。搬运站机械手伸出并抓取该工件，并将其运送往加工站。,此
3、单元共有七个传感器： 四个磁感应接近开关，装在两个气缸的退回、伸出限位极限位置。 磁感应接近开关的基本原理是当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。在气缸的活塞或活塞杆上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作，发出信号。,此单元共有七个传感器： 三个漫射式光电接近开关，底座和第四层工件位置、物料台下面分别判断料仓中有无物料、物料是否足够、物料台有无工件。 漫射式光电接近开关的基本原理是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的，它的光发射
4、器和光接收器处于同一侧位置，在工作时，光发射器始终发射检测光，若接近开关前方一定距离内出现物体，只要反射回来的光强度足够，则接收器接收到足够的漫射光使开关动作改变输出的状态。,加工单元主要结构组成为：物料台及滑动机构、加工（冲压）机构、电磁阀组、接线端口、PLC 模块等。,加工单元,任务二：加工单元,加工单元的基本功能：把该单元物料台上的工件送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上.,物料台,物料台及滑动机构,物料台用于固定被加工工件，并把工件移到加工（冲压）机构加工。其主要由气动手爪、气动手指、物料台伸缩气缸、线性导轨及滑块、磁感应接近开关、漫射式光电传感器等组成。,1）
5、简易物料仓库 2）物料分配机构 3）物料位置变换机构 4）机械手 5）半成品工件的定位机构 6）电磁阀组 7）警示灯 8）气动摆台,任务三： 装配单元,1、装配单元的结构组成,装配单元的基本功能：完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。,图10 装配单元的结构组成,图17 分拣单元的结构组成,任务四： 分拣单元,分拣单元的基本功能：完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。,分拣单元的结构组成如图17所示。其主要结构组成为：传送和分拣机构、传动机构、变频器模块、电磁阀组、接线端口、PLC模块、底板等。,1、分拣单元的
6、结构组成,传感器的基本概念,传感器是一种检测装置，将感受到的被测量信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理，存储、显示、记录和控制等要求。传感器一般处于研究对象或检测控制系统的最前端，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。是感知、获取与检测信息的窗口。传感器的输出信号多为易于处理的电量，如电压、电流、频率等。,传感器的定义,“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”,敏感元件,指传感器中能直接感受或响应被测量，并且输出与被测量成一定关系的某一物理量的元件。 即被测量通过传感器的敏感元件转换成一个与之有确定关
7、系、更易于转换的非电量。,转换元件,转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量，转换成适合于传输或测量的电信号的部分。 有时敏感元件和转换元件的功能是由一个元件(敏感元件)实现的。,信号调理与转换电路,信号调理与转换电路将敏感元件或转换元件输出的电路参数转换、调理成一定形式的电量输出。由于传感器输出信号一般都很微弱，因此需要进行信号调理与转换、放大、运算与调制之后才能进行显示和参与控制。,辅助电源,辅助电源为无源传感器的转换电路提供电能。,传感器分类,1.按被测参数分类 被测参数即为输入量，如对温度、压力、位移、速度等被测参数测量，按输入量相应的分为温度传感器、压力传感器、位移传感器和
8、速度传感器等。,2.按工作原理分类 按工作原理，传感器可分为物理传感器和化学传感器两类。物理传感器应用的是物理校应，诸如压电效应、磁致伸缩现象、离化、极化、热电、光电、磁电等效应。化学转换包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器。,3.按能量转换方式分类 按转换元件的能量转换方式，传感器分为有源型和无源型两类。有源型也称能量转换型或发电型，它把非电量直接变成电压量、电流量和电荷量等，如磁电式、压电式，光电式、热电偶等。无源型也称能量控制型或参数型，它把非电量变成电阻、电容和电感等。,4.按输入输出特性分类 按输入、输出特性传感器分为线性和非线性两类 5.按用途分类 按用途传感器可
9、分为压敏和力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、振动传感器、真空度传感器和生物传感器等。,6.按传感器输出信号的性质分类 按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“”和”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。,自动生产线中常用传感器,开关量传感器，如磁控开关、关电开关、光纤式接近开关、电感式接近开关等， 也有检测诸如流量、压力、温度、速度等物理量的模拟型或数字型传感器。,转光电传感器,磁控开关的工作原理,由两片具有高导磁和低矫顽力的合金簧片组成，并密封在一个充满惰性气体的玻璃管中。两个
10、簧片之间保持一定的重叠和适当的间隙，末端镀金作为触点，管外焊接引信。当传感器所处位置的磁感应强度足够大，两簧片相互吸引而使触点导通；当磁场减弱到一定程度时，在簧片本身弹力的作用下而释放。,特点,磁控开关，也称磁力式接近开关，是一种非接触式的磁感应传感器，主要用作位置检测，这种非接触式位置检测不会磨损和损伤检测对象，具有体积小、惯性大、动作快等优点,磁控开关用永久磁铁驱动时，多作检测之用，如作为限位开关使用，取代靠碰撞接触的行程开关，可提高系统的可靠性和使用寿命，在PLC控制器中常用作位置控制的通讯信号。,磁控开关的使用,在自动化生产线中，磁控开关是用来检测执行机构（如气缸活塞）位置的，即检测执
11、行机构（如气缸活塞）的运动行程的,气缸的活塞上安装一个永久磁铁的磁环，从而提供一个反映气缸活塞位置的磁场。而安装在气缸外侧的磁控开关用舌簧开关作磁场检测元件。当气缸中随活塞移动的磁环靠近开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；当磁环移开开关后，簧片失磁，触点断开。触点闭合或断开即提供了气缸活塞伸出或缩回的位置。,接线,磁控开关作为检测元件，一般把检测到的开关量信息传递给系统的控制元件PLC，磁控开关的信号检测可不依赖于外接电源，图4-5所示为两线制磁控开关接线原理图及图形符号，其标准引出线为棕色线与蓝色线各一根。在于PLC连接时，一般棕色接PLC接线端子，蓝色接直流24V电源负极
12、。,注意事项,(1)直流型磁控开关所使用电压为330V DC，一般应用范围为524VDC。过高的电压会引起内部元器件升温而变得不稳定，但电压过低，容易受外界环境变化影响，从而引起误动作。 (2)使用时，必须在接通电源前检查接线是否正确，电压是否为额定值。磁控开关只能检测磁性介质，检测范围与磁场强度有关。磁场越强，范围越大。,任务一 磁控开关的机械安装,本任务将磁控开关SC1、SC2装接到伸缩气缸的滑槽中。 注意，磁控开关安装位置的调整方法是松开它的紧定螺栓，让磁控开关顺着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺栓。,任务二 磁控开关的电气安装,本任务即把磁控开关与控制器PLC相接，使得检测信号反
13、馈给控制系统。磁控开关的棕色引出线接PLC输入端子，蓝色引出线接24V电源负极。因为检测回路基本无负载，为保护接点不被烧毁，一般在棕色线上串联电阻限制电流大小；串联二极管保证在电源极性接反时保护内部电路。,任务三 磁控开关的安装与调试,1.电气接线检查 重点要考虑传感器的尺寸、位置、安装方式、布线工艺、电缆长度以及周围工作环境等因素对传感器工作的影响。 在磁控开关上设置有LED，用于显示传感器的信号状态，供调试与运行监视时观察。当气缸活塞靠近，磁控开关输出动作，输出“1”信号，LED亮；当没有气缸活塞靠近，磁控开关输出不动作，输出“0”信号，LED不亮。,2.磁控开关在气缸上的安装与调整 磁控
14、开关与气缸配合使用，如果安装不合理，可能使得气缸的动作不正确。当气缸活塞移向磁性开关，并接近到一定距离时，磁控开关才有“感知”，开关才会动作，通常把这个距离叫“检出距离”。 在气缸上安装磁控开关时，先把磁控开关装在气缸上，磁控开关的安装位置根据控制对象的要求调整，调整方法简单，只要让磁控开关到达指定位置，用螺丝刀旋紧固螺钉（或）螺帽即可。,项目实施,利用磁控开关检测触发信号，并运用PLC完成如下控制要求：气缸活塞伸出时，磁控开关SC1状态为ON，指示灯L1亮，否则SC1状态为OFF，L1灭；气缸活塞缩回时，磁控开关SC2状态为ON，指示灯L2亮，否则SC2状态为OFF，L2灭,1.功能分析 根据项目控制要求，系统要求使用PLC实现，系统中使用到输入信号2个（即SC1SC2），输出信号2个（即灯L1L2），选择西门子S7-226（AC/DC/RLY）PLC作为控制器。,4.传感器的安装与调试 通过本项目技能训练模块锻炼，具备独立安装与调试磁控开关能力，注意按图接线及电源电压和电源极性。,5.程序设计,作业,P130：1、2,谢谢大家！,
