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1、YL-235A设备安装调试的技术运用一、有关传感器（接近开关）YL-235A各工作单元所使用的传感器都是接近传感器，它利用传感器对所接近的物体具有的敏感特性来识别物体的接近，并输出相应开关信号，因此，接近传感器通常也称为接近开关。接近传感器有多种检测方式，包括利用电磁感应引起的检测对象的金属体中产生的涡电流的方式、捕捉检测体的接近引起的电气信号的容量变化的方式、利用磁石和引导开关的方式、利用光电效应和光电转换器件作为检测元件等等。YL-235A所使用的是磁感应式接近开关、电感式接近开关、漫反射光电开关和光纤型光电传感器等。下面只介绍简介它们的基本工作原理和安装调试方法。1.1 磁感应式接近开关
2、磁感应式接近开关又称磁性开关，是气动系统最常用的检测位置的传感器。图1-1是安装在一个直线气缸上的两个磁性开关。图1-1 安装上直线气缸的磁性开关从图1-1可以看到，气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，自动控制中往往需要这两个位置的信息，以便实现控制功能。获取信息的方法是在这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关。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。若在气缸的活塞（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安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别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并发出
3、电信号。在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在磁性开关上设置有LED显示用于显示其信号状态，供调试时使用。磁性开关动作时，输出信号“1”，LED亮；磁性开关不动作时，输出信号“0”，LED不亮。磁性开关的安装位置可以调整，调整方法是松开它的紧定螺栓，让磁性开关顺着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺栓。磁性开关有蓝色和棕色2根引出线，使用时蓝色引出线应连接到PLC输入公共端，棕色引出线应连接到PLC输入端。磁性开关的内部电路如图1-2中虚线框内所示，为了防止实训时错误接线损坏磁性开关，YL-235A上所有磁性开关的棕
4、色引出线都串联了电阻。图1-1 磁性开关内部电路1.2 电感式接近开关电感式接近开关是利用电涡流效应制造的传感器。电涡流效应是指，当金属物体处于一个交变的磁场中，在金属内部会产生交变的电涡流，该涡流又会反作用于产生它的磁场这样一种物理效应。如果这个交变的磁场是由一个电感线圈产生的，则这个电感线圈中的电流就会发生变化，用于平衡涡流产生的磁场。利用这一原理，以高频振荡器（LC振荡器）中的电感线圈作为检测元件，当被测金属物体接近电感线圈时产生了涡流效应，引起振荡器振幅或频率的变化，由传感器的信号调理电路（包括检波、放大、整形、输出等电路）将该变化转换成开关量输出，从而达到检测目的。电感式接近传感器工
5、作原理框图如图1-3所示。图1-3 电感式传感器原理框图在接近开关的选用和安装中，必须认真考虑检测距离、设定距离，保证生产线上的传感器可靠动作。安装距离注意说明如图1-4所示。图1-4 安装距离注意说明1.3 漫射式光电接近开关（1）光电式接近开关“光电传感器” 是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。其中输出形式为开关量的传感器为光电式接近开关。光电式接近开关主要由光发射器和光接收器构成。如果光发射器发射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射，到达光接收器的量将会发生变化。光接收器的敏感元件将检测出这种变化，并转换为电气信号，进行输出。大多使用可视光（主要为红色，也用绿色、
6、蓝色来判断颜色）和红外光。按照接收器接收光的方式的不同，光电式接近开关可分为对射式、反射式和漫射式3种，如图1-5所示。图1-5 光电式接近开关(2) 漫射式光电开关漫射式光电开关是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的，由于物体反射的光线为漫射光，故称为漫射式光电接近开关。它的光发射器与光接收器处于同一侧位置，且为一体化结构。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没有物体，则没有光被反射到接收器，接近开关处于常态而不动作；反之若接近开关的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就会使接近开关动作而改变输出的状态。供料单元中，用来
7、检测工件不足或工件有无的漫射式光电接近开关选用OMRON公司的E3Z-L61型放大器内置型光电开关（细小光束型，NPN型晶体管集电极开路输出），。该光电开关的外形和顶端面上的调节旋钮和显示灯如图1-6所示。图1-7给出该光电开关的内部电路原理框图。图1-6 E3Z-L光电开关的外形和调节旋钮、显示灯图1-7 E3Z-L61光电开关电路原理图从电路原理图可以看到，E3Z-L光电开关电路具有极性保护，电路连接时如果极性接反，不会损坏器件，但光电开关不能正常工作。切勿把光电开关的信号输出线直接连接到+24V电源端，这样会造成器件的损坏。用来检测物料台上有无物料的光电开关是一个园柱形漫射式光电接近开关
8、，工作时向上发出光线，从而透过小孔检测是否有工件存在，该光电开关选用OTS41 型，OTS41没有电源极性保护，使用时要小心。1.4 光纤传感器光纤型传感器也是一种光电传感器，光纤型传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光纤检测头是分离的两个部分，光纤检测头的尾端部分分成两条光纤，使用时分别插入放大器的两个光纤孔。光纤传感器组件如图1-8所示。图1-9是放大器的安装示意图。 图1-8 光纤传感器组件图1-9 光纤传感器组件外形及放大器的安装示意光纤传感器也是光电传感器的一种。光纤传感器具有下述优点：抗电磁干扰、可工作于恶劣环境，传输距离远，使用寿命长，此外，由于光纤头具有较小的体积
9、，所以可以安装在很小空间的地方。光纤式光电接近开关的放大器的灵敏度调节范围较大。当光纤传感器灵敏度调得较小时，反射性较差的黑色物体，光电探测器无法接收到反射信号；而反射性较好的白色物体，光电探测器就可以接收到反射信号。反之，若调高光纤传感器灵敏度，则即使对反射性较差的黑色物体，光电探测器也可以接收到反射信号。图1-10给出了放大器单元的俯视图，调节其中部的8旋转灵敏度高速旋钮就能进行放大器灵敏度调节（顺时针旋转灵敏度增大）。调节时，会看到“入光量显示灯”发光的变化。当探测器检测到物料时，“动作显示灯”会亮，提示检测到物料。图1-10 光纤传感器放大器单元的俯视图E3Z-NA11型光纤传感器电路
10、框图如图1-11所示，接线时请注意根据导线颜色判断电源极性和信号输出线，切勿把信号输出线直接连接到电源+24V端。图1-11 E3X-NA11型光纤传感器电路框图1.5 接近开关的图形符号部分接近开关的图形符号如图1-12所示。图中(a)(b)(c)三种情况均使用NPN型三极管集电极开路输出。如果是使用PNP型的，正负极性应反过来。图1-12 接近开关的图形符号二、YL-235A的气动元件2.1 标准双作用直线气缸YL-235A传送带上的推料气缸和升降台的升降气缸都是标准双作用直线气缸。标准气缸是指气缸的功能和规格是普遍使用的、结构容易制造的、制造厂通常作为通用产品供应市场的气缸。双作用气缸是
11、指活塞的往复运动均由压缩空气来推动。图2-1是标准双作用直线气缸的半剖面图。图中，气缸的两个端盖上都设有进排气通口，从无杆侧端盖气口进气时，推动活塞向前运动；反之，从杆侧端盖气口进气时，推动活塞向后运动。双作用气缸具有结构简单，输出力稳定，行程可根据需要选择的优点，但由于是利用压缩空气交替作用于活塞上实现伸缩运动的，回缩时压缩空气的有效作用面积较小，所以产生的力要小于伸出时产生的推力。图2-1 标准双作用直线气缸为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸节流阀。气缸节流阀是一种流量控制阀，它的作用是调节气缸的动作速度。节流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上
12、一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。图2-2是安装了带快速接头的限出型气缸节流阀的气缸外观。图2-2 安装上气缸节流阀的气缸图2-3是一个双作用气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图，当调节节流阀A时，是调整气缸的伸出速度，而当调节节流阀B时，是调整气缸的缩回速度。AB图2-3 节流阀连接和调整原理示意2.2 气动手指（气爪）气爪用于抓取、夹紧工件。气爪通常有滑动导轨型、支点开闭型和回转驱动型等工作方式。YL-235A所使用的是滑动导轨型气动手指，如图2-4(a)所示。其工作原理可从其中剖面图(b)和(c)看出。图2-4 气动手指实物和工作原理2.3 导向气缸导向气缸是指具有导
13、向功能的气缸。一般为标准气缸和导向装置的集合体。导向气缸具有导向精度高，抗扭转力矩、承载能力强、工作平稳等特点。YL-235A机械手用于手臂水平伸出和缩回的导向气缸如图2-5所示。图2-5 导向气缸2.4 摆动气缸摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动的气动执行元件。用于物体的转位、翻转、分类、夹紧、阀门的开闭以及机器人的手臂动作等。齿轮齿条式摆动气缸是气压力推动活塞带动齿条作直线运动，齿条推动齿轮作回转运动，由齿轮轴输出力矩并带动外负载摆动。 摆动平台是在转轴上安装了一个平台，平台可在一定角度范围内摆动。叶片式摆缸是用内部止动块或外部挡块来改变其摆动角度。止动块与缸体
14、固定在一起，叶片与转轴连在一起。气压作用在叶片上，带动转轴回转，并输出力矩。叶片式摆动气缸有单叶片式和双叶片式。双叶片式的输出力矩比单叶片式大一倍，但转角小于180度。图2-6和图2-7分别给出了齿轮齿条式摆动气缸及叶片式摆缸的外观图。图2-6 齿轮齿条式摆动气缸图2-7 叶片式摆缸2.5 单电控电磁换向阀、电磁阀组双作用气缸，其活塞的运动是依靠向气缸一端进气，并从另一端排气，再反过来，从另一端进气，一端排气来实现的。气体流动方向的改变则由能改变气体流动方向或通断的控制阀即方向控制阀加以控制。在自动控制中，方向控制阀常采用电磁控制方式实现方向控制，称为电磁换向阀。电磁换向阀是利用其电磁线圈通电
15、时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使阀芯切换，达到改变气流方向的目的。图2-8所示是一个单电控二位三通电磁换向阀的工作原理示意。图2-8 单电控电磁换向阀的工作原理所谓“位”指的是为了改变气体方向，阀芯相对于阀体所具有的不同的工作位置。“通”的含义则指换向阀与系统相连的通口，有几个通口即为几通。图3-5中，只有两个工作位置，具有供气口P、工作口A和排气口R，故为二位三通阀。图2-9分别给出二位三通、二位四通和二位五通单控电磁换向阀的图形符号，图形中有几个方格就是几位，方格中的“”和“”符号表示各接口互不相通。图2-9 部分单电控电磁换向阀的图形符号YL-235A所有工作单元的执行气缸都是双作用气缸，因此控制它们工作的电磁阀需要有二个工作口和二个排气口以及一个供气口，故使用的电磁阀均为二位五通电磁阀。传送带上两个推料气缸的运动是用两个二位五通的单电控电磁阀来控制的。这两个电磁阀带有手动换向和加锁钮，有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时，手控开关向下凹进去，不能进行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信号为“1”，等同于该侧的电磁信号为“1”；常态时，手控开关的
