基于plc自动分拣及传输控制系统设计毕业论文(编辑修改稿)

基于plc自动分拣及传输控制系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

获得编 第 3 章 控制系统中的硬件设计 9 码器的零位参考位。 分辨率：编码器以每旋转 360 度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度 5～ 10000 线。 信号输出 ： 信号输出有正弦波（电流或电压），方波（ TTL、 HTL），集电极开路（ PNP、NPN），推拉式多种形式，其中 TTL 为长线差分驱动（对称 A， A； B， B； Z， Z）， HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。 信号连接：编码器 输出 的信号 通常与 计数器、 PLC 和 计算机 相连接 ， 而与 PLC、 计算机 相 连接的模块 有一定区别，这些模块有 低速与高速 的区别 ， 它们的 开关频率有 的 低 ， 有的 高。 如 果联接发方式是 单相联接， 那么编码器通常 用 来 单方向计数， 并且是 单方向测速。 如果联接方式是 A、 B 两相 之间连 接， 那么编码器则 用 来 正反向计数 ，且是正反向测速，这种方式还可以 判断 出 正反向。 如果联接方式是 A、 B、 Z 它们 三相 之间互相连 接， 那么编码器则可以 用于测量 出 带参考位的 某些 位置 当中。 如果联接方式是 A、 A， B、 B， Z、Z连接， 这种编码器 衰减最小，抗干扰最佳， 因为它连接有 对称负信号，电流 不产生 电磁场 ， 对电缆 几乎没有影响 ， 一般用在距离较远的传输当中。 按照这样联接方式联接的编码器输出方式为 TTL， 那么它的 信号传输 能够达到 150 米 距离。 而按这样联接方式联接的编码器，信号输出为 HTL 形式时 ， 它的 信号传输 能 够达到 300 米距离。 系统启动后，光电码盘得电，传输信号送至 PLC，接着 PLC 得到这个信号后会输出指令给电机，让电机开始转动带动传送带。 图 35 所示为旋转编码器的输出回路。 图 35 编码器输出回路 表 32 为旋转编码器的连接方式，介绍每根线所连接的作用。 表 32 连接方式 线色 内容 褐 VCC 黑 A 相 白 B 相 青 COM 第 3 章 控制系统中的硬件设计 10 旋转编码器输出的脉冲信号还可以用来计数，统计分拣的数量，分析传送带的位置，准确定位物料与传感器的位置。 如图 36 所示为旋转编码器的输出方式。 图 36 旋转编码器输出方式 电感传感器 电感 传感器属于一种 位置传感器 ，它具 有开关量输出， 通常我们用电感传感器 来 判断某个 物体 是否为某种金属。 它的工作流程如图 37所示。 被 测 物 理 量（ 非 电 量 ： 位 移 、振 动 、 压 力 、流 量 、 比 重 ）线 圈 自 感 系 数 L /互 感 系 数 M电 感 / 互 感电 压 或 电 流（ 电 信 号 ）电 磁 感 应 图 37 电感传感器工作流程 LC高频振荡器 加上 放大处理电路 组成电感传感器的主要部分 ， 之所以电感传感器能够区分物体是否为某种金属，主要是当有 金属 的 物体在 靠近 时 ，震荡感应头会 产生 一个 电磁场， 这些电磁场能够 使 靠近的 物体 中形成 涡流。 而形成的 涡流 对 接近开关 产生作用 ， 衰减它的 振荡能力， 接 近开关震荡能力衰减后会改变内 部电路的参数 ，达到控制开关通或断的效果，从而达到区别金属的功能。 挑选 M18X1X40型号 传感器 作为本次设计的电感传感器。 如 下 图 38所示是传感器的接线图 ， 而 图 39所示是传感器的工作原理图。 图 38 M8X1X40 DC常开式传感器接线图 第 3 章 控制系统中的硬件设计 11 图 39 电感 式 传感器 的 原理图 电涡流效应（基于法拉第定律）： tIi m sin1  （交变电流） 1H （交变磁场） 2i（电涡流） 2H （交变磁场）与 1H 方向相反 1i 的大小和相位变化，即引起电感线圈的有效阻抗变化。 ),( HxfZ   、  — 被测金属导体的电阻率、导磁率  — 线圈激励信号频率 H — 被测金属导体的厚度 x — 线圈与金属体之间的距离 若保持  、  、  、 H 不变 )(xfZ 为测距传感器 图 310 等效电路 11,LR — 空心线圈的电阻和电感； 22,LR — 电涡流回路的等效电阻和电感； )(xM — 线圈与金属体之间的互感，是距离 X 的函数。 根据克希霍夫定律： UIMjILjIR    IMjILjIR  第 3 章 控制系统中的硬件设计 12  22222221222222211.1.)()( LLRMLjLRRMRUI 221.2.LjR IMjI  线圈的等效阻抗：   22222 22122222 2211.1.)()( LLR MLjRLR MRIUZ  线圈的等效电阻： 122222221 )( RRLR MRR eq   线圈的等 效电感： 122222221 )( LLLR MLL eq   （距离越近， M 越大， Leq 越小） 原线圈阻抗： 110 LjRZ  线圈的品质因数：  eqeqRLQ 1 图 311 石英晶体震荡电路原理图 石英晶体振荡电路的作用 — 恒流源 金属体远离时， L、 C 谐振回路发生谐振，谐振频率LCf 2 10 ， m ax0  UZ LC 金属体靠近时，  )(0 xfULx 回路失谐 电感传感器 ： 铁心 加上 线圈构成 了电感传感器的主要部分，它能够转化 直线或角位移的变化 量 为线圈电感量 的 变化 量 ， 因此被 称 为 电感位移传感器。 电感 传感器的材料导磁系数和线圈匝数是 固定不变的 ， 它的 电感量的 改变与 位移 量有关系， 线圈磁路的 内部 几何尺 第 3 章 控制系统中的硬件设计 13 寸 因位移量变化而改变，从而使电感量发生变化。 将 线圈接入 到 测量 电路中，给它一个 激励电源， 线圈会输出电 压或电流，电压或电流与 位移输入量 成正比。 电感传感器 有 7种 特点： ① 灵敏度高、分辨率高 ； ② 线性度高、重复性好； ③ 测量范围宽； ④ 触点 固定 、 高 可靠度、 较长 寿命； ⑤ 激励电源 有稳定的 频率 并且 幅值 需 稳定 在一定区域 ； ⑥ 在 无输入时 传感器会输出 零位电压， 会使 测量 中产生 误差； ⑦ 不适用于高频动态测量。 电感传感器 多用在测量 位移 中，还有测量一些 可以 换算 成位移变化的 类似力、加速度转矩等 机械量。 变间隙型 传感器是被使用最多的电感传感器，另外 变面积型和螺管插铁型 传感器也常被使用。 为了 提高线性度 、 减小误差 ，在现实使用中它们多被制作成差动式传感器。 电感传感器的实物图如图 312所示。 图 312 电感传感器实物图 电容传感器 电容传感器 和电感传感器一样， 属于 一种 位置传感器， 它能够输出开关量，同时还 是接近式开关。 通常电容器有两个极板，而在电容式传感器中， 测量头 和待测物 常 被当作两个极板看待。 在 物 料慢慢靠近的过程中 ，物 料与 接近开关 之间 的介电常数 会慢慢改变 ， 这样就可以改变 电路状态。 通过这些，我们可以通过改变物体与接近开关之间的距离，实现开关的通 或 断 的功能。 挑选 E2KXME1 式 电容传感器 作为本次设计的电容传感器 ，如图 313所示。 图 313 电容 式 传感器 的 原理图 电容传感器： 变换器在这些测量 中常常出现，因为它们可以实现这个功能，使得测量 第 3 章 控制系统中的硬件设计 14 更加方便 ； 电容传感器便是应用了这些特点，把如位移的力学量 转换成 对应的 电容变化 量。 因为无源变化器的原因，电容变化器在转换过程中会把力学量变换为能够识别的电压量或者是电流量 ， 完成最终的转化前变化器还会将得到的电量放大加工。 电容传感器适合测量一些变化量比较小，变化率低的 力学量， 因为电容 传感器 拥有许多其它传感器没有的特点 ： (1)高 灵敏度； (2)能够大 范围 测量 ； (3)能够快速 动态响应， 动态、静态两 种测量方式都很适合 ； (4)能够适应多种困难环境，不易受到外界干扰，它能长期稳定的工作，在许多领域都能够发挥出它的优势。 电容传感器有三根接线，接线方式如表 33所示。 表 33 电容传感器接线方式 在与 PLC相连接后，电容传感器受到它的控制，此时 PLC相当于一个开关。 电容传感器的黑色端与 PLC信号采集端口 ，在检测到铝制物料后，传感器发出信号，经端口送到 PLC，然后 PLC会发送信号控制相应汽缸动作，完成对应的分拣工作。 电容传感器的实物图如图 314所示。 图 314 电容传感器 颜色 接线 棕色 VCC 蓝色 COM 黑色 第 3 章 控制系统中的硬件设计 15 颜色传感器 本次设计挑选 TCS230型号 颜色传感器。 这个是 TAOS公司的颜色传感器，简称 RGB。 它检测物料颜色的原理是，通过分析反射比率，这个反射比率是待测 物体 与 三基色 产生的。 TCS230传感器引脚如图 315所示。 图 315 TCS230颜色传感器 RGB 颜色传感器介绍： TCS230 是一 个 可 以 编程 的 彩色光 转换为 频率的转换器。