传感器与检测技术综合实验指导书.doc

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1、工业生产流水线自动化测控综合实验台传感器与检测技术综合实验实验指导书主编： 梁 森，王 洋，计丽霞liangsen163适用专业：电气技术及其自动化（请预习后再来实验）实验地点：技术中心 A 5062010-12-27，29目 录第一章 流水线自动化测控综合实验台综述11.1 结构和功能综述11.2实验项目61.3实验台的配置71.4 技术参数8第二章 传感器与检测技术综合实验台的动作过程综述92.1 整机工作流程和步骤92.2 送料机构说明112.3 机械手搬运机构说明112.4 工件传送和分选知识122.5涉及到的其他气动元件知识13第三章 传感器与检测技术综合实验的目的、步骤及结果183

2、.1 系统的初始化操作183.2 分选实验203.3 电容接近开关实验及性能测试253.4 电涡流位移传感器实验及线性化的研究273.5 应变传感器称重实验及非线性和温漂的研究31第一章 流水线自动化测控综合实验台综述1.1 结构和功能综述1.1.1 YL237型工业流水线自动化测控综合实验台的特点本实验设备是中国亚龙科技有限公司生产的，名称为“工业流水线自动化测控综合实验台”，简称为“传感器与检测技术综合实验台”，配置了电脑和三菱PLC。本实验指导书阐述了工业生产流水线自动化测控综合实验台的基本结构、工作原理、工作过程和操作步骤，给出了较详细的使用说明。阅读和理解本实验指导书，也是机电一体化

3、知识学习的一部分。本实验台将多门理论课中学到的机械、电子、传感器、检测、PLC、电气控制等课程有关知识加以综合。为了进行研究性实验，本实验系统还允许进行模块化拆分和组合，可以通过重新定义输入/输出口地址，重新对PLC进行编程，完成学生自己想要的动作和功能。图1-1 流水线自动化测控综合实验台示意图图1-2 传感器与检测技术综合实验室1.1.2传感器与检测技术综合实验台总体实验目的验证学过的几种常用传感器的原理；对几种常用传感器的特性进行测试；学习几种常用传感器的调试；学习传感器在气动、流水线运行中的测控方法；学习气动系统的组成；学习如何组成综合测试系统等。具体的实验目的及内容见后述。1.1.3

4、 传感器与检测技术综合实验台的组成实验平台的尺寸为1.2m0.8m，设置了送料机构、搬运机械手、工件传送、多种传感器、分拣汽缸等。学生可以自由集成、组装和调试。机械手采用“电磁换向阀-气缸”驱动，工件采用电动机驱动的传送带输送。控制器采用可编程控制器（PLC），并配套安全的强电控制模块、24V电源模块、按钮模块以及输入/输出接线端子等。1.1.4 典型的工业分选过程综述在实验台左边抽屉中，放置有供实验和分选用的34个工件，其中10个白色塑料工件，10个黑色塑料工件，10个铝质工件，5个白色磁性工件，5个黑色磁性工件，2个铁质工件，2个铜质工件。他们的直径和高度都是一样的，重量不一样。实验时，将

5、多个工件混合后随机放到图1-3a所示的送料圆盘中。圆盘的驱动电动机在PLC的Y0（指PLC的输出端编号，低电平有效，以下同）控制下旋转，将7种不同材质的圆柱状工件排队，并运送到抓取机械手的正下方。当工件运动到圆盘右边的缺口处时，反射式“光电接近开关”发出的红色光线被该工件的圆柱面反射，产生“到位”信号X1（指PLC的输入端，低电平有效，以下同），送到PLC。机械手上的“气动手指”（也称气动手爪）在PLC的Y1控制下，“气动手指”产生夹紧动作，抓取圆柱状工件，如图1-3所示。接着，机械手下部的提升汽缸Y3将机械手的杠杆向上推起，气动手指被举起。附着在提升气缸侧面的“磁性开关”X4（见图1-3c）

6、测得提升“到位”后，通知PLC，机械手旋转轴下方的“旋转汽缸”Y6使气动手指逆时针旋转60，机械手摆动到流水线的输送传送带上方，Y4控制提升气缸的活塞下降，使气动手指慢慢放下，Y2控制气动手指张开，工件被轻轻地放到输送传送带上。 图1-3a）送料机构 b）机械手抓取 图1-3c）提升汽缸上的磁性开关X5 d）气动手指图1-4 流水线的传送带、传感器及落料斜槽传送带由可正、反转的24V直流电动机驱动。电动机的转速可用电位器调节，调节范围为30300r/min（0.55r/s）。流水线的上方安装有工业中常用的传感器，从左到右为：霍尔接近开关（垂直安装），电感接近开关（内部的工作原理事实上是“电涡流

7、效应”，工业中俗称“电感接近开关”，垂直安装）、反射式光电接近开关（垂直安装）、遮断式光电开关（水平安装）。被测工件从各个传感器面前通过，传感器对不同材质的工件产生不同的反应。例如：当磁性工件从霍尔接近开关下方掠过时，接近开关尾部的指示灯亮；当导电工件从电感接近开关下方掠过时，接近开关尾部的指示灯亮；白色工件从反射式接近开关下方掠过时，接近开关尾部的指示灯亮。实验者可以分别用不同的工件试验一下。 图1-5 从左到右为：霍尔接近开关、电涡流接近开关和反射式光电接近开关1.1.5 分选步骤首先，带有磁性的工件被“霍尔接近开关”所测知，X14通知PLC，对应的汽缸Y7将该工件推出传送带，落到对应的落

8、料槽中；其次，导电的铝工件被电感接近开关识别，输出X15，白色的塑料工件被反射式光电接近开关所识别，输出X16，给自被对应的汽缸Y10和Y11，推到对应的落料槽中。最后，黑色的塑料工件（既无磁性，也不导电，反光率也较低）被遮光型光电开关识别，输出X17，被对应的汽缸Y12推到最后一个落料槽中，从而完成不同材质工件的分选。图1-6 遮光型光电开关在本综合实验台上，实验者还可以通过改变PLC编程，改变流水线的运行方向和速度，设计自己的测控系统，研究在不同组合方式下，不同运行速度下，传感器的反应及信号传送，进行包括PLC、调速、检测等多学科联合的自主实验和创新实验。本实验台还能进行如下传感器特性测试

9、实验：应变电子秤实验；电涡流位移传感器实验；电容接近开关实验。在应变电子秤和电涡流位移传感器的特性实验中，可以进行传感器输出的模拟信号处理，例如线性度计算，非线性纠正，温度补偿等。在电容接近开关的特性测试中，可以分析不同材料对电容接近开关的作用，以及接近开关的特性测试等。1.2实验项目表1-1 实验的主要项目名称及内容序号实验项目名称实验内容1气动技术测控实验气动元件的认知、气动基本组合和调试实验（PLC默认工况的实验），学习气动元件的气路连接，气动系统的调试2霍尔接近开关的性能测试测定霍尔接近开关对磁性物体的作用、回差等特性，调试安装距离3电涡流接近开关的性能测试学习电涡流接近开关（俗称电感

10、接近开关）的实验方法，测试其对不同材料（铝、铁、塑料）的作用、动作距离复位距离、回差等特性，调试安装距离研究流水线运行速度与测量频率的关系，调试安装距离4反射式光电接近开关的性能测试测定反射式光电接近开关对不同颜色物体的作用距离，调试安装距离5透射式光电接近开关的性能测试研究透射式光电接近开关的边界条件6传送带速度和光纤转速表的调试学习传送带速度与下道工序衔接的调试，学习光纤传感器（流水线主轴转速测量）的定位及调试，学习配套的LT6000P型智能显示调节仪（转速表）的设定7传感器作为PLC输入设备的研究学习PLC输入端口的分配、输入口与传感器电路的连接8应变称重传感器的特性了解箔式应变片和悬臂

11、梁称重的结构；有关桥路和放大器，输入/输出的线性度；零漂，灵敏度漂移，温度补偿，线性化9电涡流位移传感器的性能测试测试电涡流传感器对不同金属材料的“/mV距离”关系，计算端基线性度10电容接近开关的性能测试测定电容近接开关对不同材料、材质，如铝、塑料、纸张、水、人的手掌、水杯等的工作距离、回差等参数；研究回差与抗干扰的关系11气动元件和机械手的自主测控（自选动作）自主制定实验的动作次序，通过改变PLC的程序，改变输入/输出的定义，从而改变系统的功能1.3实验台的配置表1-2 主要部件配置表序号名称主要元件的型号、规格数量单位1工作台1400mm900mm1张2PLC模块三菱MELSEC Fx2

12、n-40MR PLC1台3电源模块三相电源总开关（带漏电和短路保护）、开关电源（24V/6A）、熔断器、单相三眼电源插座、安全插座1套4按钮模块急停按钮、绿色启动按钮（启动送料机构）、红色停止按钮（关闭送料机构）各1只1块5报警灯灯24V电源指示灯、待机、系统报警灯（橙、绿、红）1套6送料机构24V送料旋臂电动机，工件出口槽（包括支撑架），“工件到位”反射式光电接近开关，流水线传送带直流减速电动机（24V，最高转速40r/min），联轴器（圆周上带有测量转速用的黑白相间条码），送料盘（包括旋臂），1套7气动送料机械手及附件机械手气缸（其中一只用于机械手的旋转，另一只用于机械手的上升），配套极限

13、位置报警磁性开关，气动手指（抓取工件），旋转支架（60限位），双向电磁换向阀1套8工件传送平传送带70mm1500mm 1套9气压导管61套10空气压缩机医用静音空气压缩机1台11圆柱体工件铝合金(黑、白各10个)、磁性（黑、白各5个）、塑料（黑、白各15个）60只12光纤接近开关（用于测量电动机联轴器的转速）1只13霍尔接近开关上海通尔传感器有限公司1只14电感接近开关同上1只15电感接近开关的接线端子由学生按产品说明书的颜色接线（红、黑、蓝）3根16反射式光电接近开关上海通尔传感器有限公司1只17遮断式光电开关同上1只18单向电磁换向阀2位五通单电控4只19双向电磁换向阀2位五通双电控3只

14、20推料阀汽缸SMC（CDZ2B16-60-B）4只21PLC编程线缆SC-091根22计算机1G内存，60G硬盘1套1.4 技术参数1.电源：单相 AC 220V10%，50Hz，500VA2.温度：-1040；环境湿度：90%（25）；3.外形尺寸：长宽高：1200mm800mm840mm;4.安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，采用高绝缘及带绝缘护套的高强度安全型实验导线，安全性符合相关的国家标准。第二章 传感器与检测技术综合实验台的动作过程综述2.1 整机工作流程和步骤图2-1 系统工作流程图（1）将空气开关（漏电保护器）往上推，接通电源；将静音医用空气压缩机的黑色电源开关使劲往

15、上拔，空压机储气罐的压力逐渐上升。至0.5MPa时，顺时针旋转气源处理三联件的“气路总阀门”，至“水平状态”，再向上拔起气压调节阀的黑色旋钮，顺时针旋转，使气源处理三联件上的压力表指针指在0.4MPa，然后压下这个气压调节开关。（2）按下“智能显示调节仪”右边的“船型”开关，传送带驱动电动机旋转。（3）按下PLC的“船型”启动按钮，然后再按下绿色的“启动”按钮X1，PLC启动，“送料电动机”Y0驱动送料圆盘的“送料旋臂”旋转，使圆柱状工件（以下称“工件”）自动排队进入料槽。（4）料槽旁边的“光电反射式接近开关”发出的红色光线被工件所反射，接近开关发出“工件到位”信号X1给PLC。如果送料电动机

16、运行8s后，光电接近开关仍未检测到工件的反射信号，则说明送料机构的料槽中缺少工件，这时PLC会发出报警信号，使实验台左后侧中间那个橙色报警灯（Y16）闪亮。（5）观察传送带的移动方向，拨动“转向”开关，使传送带从左到右移动。顺时针或逆时针调节电动机的转速n增加或减少，至30r/min（即0.5转/s），左右。传送带的线速度v =n(D)/60，大约为50mm/s。流水线的线速度太快或太慢，均会产生“漏检”，见后述。（6）PLC正常工作后，会发出Y5指令，机械手旋转到料槽的正上方位置，并发出Y4指令，令机械手下降。机械手下方的“气动手指”从“放松”状态改变为“夹紧”状态（Y1）。接着：抓住工件机

17、械手提升（Y3）机械手臂逆时针旋转到右限位的传送带上方（Y6）机械手下降（Y4）气动手指放松（Y2）将工件放到传送带上传送带向右侧输送工件工件从各种传感器下面通过。（7）4种传感器根据工件性质（磁性/非磁性，金属/非金属，黑色/白色）进行检测，分别由PLC控制相应电磁换向阀，使对应的气缸（Y7、Y10、Y11、Y12，低电平有效）动作（向前推动），将有关的工件推下传送带，落到对应的落料槽中，从而完成对工件的分拣。最后，机械手返回原位（料槽正上方），重新开始下一个流程。（8）Y7、Y10、Y11、Y12气缸的到位信号依次为：X10、X11、X12、X13。当这些信号有效时（低电平），PLC取消输

18、出的低电平，电磁阀换向，气缸退回原位。气缸的推出和退回动作较快，请实验者不要将手放在气缸推杆的前面，以免被推杆撞伤，在工业现场亦要注意不要被气缸所伤。2.2 送料机构说明图2-2 送料机构和搬运机械手送料圆盘内放有五种类型的圆柱形工件，每种约510个。第一种是磁性工件（有白色，也有黑色，有字的一面朝上），第二种是铝质工件，第三种是白色塑料工件，第四种是黑色塑料工件，第五种为铁质工件。送料盘旋臂的驱动采用24V直流减速电动机，转速为10r/min，转矩为3kg/mm。当PLC启动后，送料盘旋臂的驱动电动机逆时针旋转，带动送料盘的橡胶旋臂旋转，使各种圆柱形工件互相推挤，趋向入料口的料槽，等待机械手

19、搬运。若送料盘旋臂旋转8s后，若“光电反射式接近开关”没有检测到工件的反射脉冲，说明送料盘中没有工件，或者工件卡壳了。这时，PLC的输入端X7信号无效，PLC根据所编程序，输出信号到Y16，使实验台左后侧的橙色报警灯闪亮，提示实验者加料或排除故障。如果X7信号有效，PLC根据所编程序，驱动机械手的电磁换向阀，使机械手进入旋转流程。2.3 机械手搬运机构说明机械手搬运构能完成三个自由度的动作：机械手臂左右旋转；机械手臂上升和下降；气动手指夹紧和放松。测控过程说明如下：气动手指的抓取：由“双向电磁换向阀”控制。当双向电磁换向阀Y1得电时，气动手指内部的横向气缸推杆在高压气体（约0.4MPa）的推动

20、下，手指夹紧工件。电磁换向阀Y2得电时，气动手指松开。机械手的旋转控制：机械手的正反转由双向电磁换向阀控制（双线圈）。当电磁换向阀线圈1（Y5）得电时，P口与A口接通时，机械手旋转汽缸的活塞伸出，依靠杆杠原理，推动机械手绕着转轴逆时针旋转；当电磁换向阀线圈2（Y6）得电时，电磁换向阀的P口与B口接通时，汽缸的活塞缩回，拉动机械手顺时针旋转。磁性开关（见图1-3c）：在汽缸的前止点和后止点上各安装一个磁性开关（X5、X6），用于检测气缸的伸出或缩回极限位置（检测气缸伸出和缩回是否到位）。汽缸的活塞周边镶嵌有一个环状磁铁。磁力线能够透过铝合金“缸套”，作用于磁性开关。当磁性开关检测到气缸内部的活塞

21、推到位后，将给PLC发出一个低电平信号（X5、X6），PLC将对应的输出口复位（Y3、Y4=1），气缸固定在这个位置，直到有新的信号来到时，再执行新的动作。磁性开关的接线规则：棕色接电源“+”，蓝色接电源“-”（地线），黑色接PLC的输入端（X端）。2.4 工件传送和分选知识图2-3 工件传送和分选机构在传送带上方，从左到右，依次排列有霍尔接近开关、电涡流接近开关、反射式光电接近开关和遮断式光电开关（1个发射红外光，一个接收红外光，水平安装）。说明如下：霍尔接近开关（见图1-5a）：用于检测磁性工件。动作距离为35mm，棕色接电源“+”、蓝色接电源“-”（地线）、黑色为输出，低电平有效，接PL

22、C的X14端。气缸Y9推出，该带有磁性的工件被推到斜槽中，从而完成磁性物体的检测。电涡流接近开关（见图1-5b）：用于检测金属导电工件，动作距离为510mm，接PLC的X15端。气缸Y10推出，该导电工件被推到斜槽中，从而完成导电物体的检测。反射式光电接近开关（见图1-5c）：用于检测反光性较好的物体，例如白色工件。黑色工件的反光性不够，反射式光电接近开关无输出，动作距离为1015mm，接PLC的X16端。气缸Y11推出， 该白色工件被推到斜槽中，从而完成有较好反射特性物体的检测。对射遮断式光电开关（见图1-6）：由红外线发射器和红外接收器两部分组成，两者分别安装在传送带的前后两侧，用于检测所

23、有不透光的物体。当有不透明物体遮挡在红外线发射器和红外接收器两者之间时，红外光束无法到达接收器，输出X17为低电平，给PLC提供了一个有效信号，气缸Y12推出， 该不透明工件被推到斜槽中，从而完成非透明物体的检测。减速直流电动机：作用是驱动传送带转动，如图2-5所示。电动机转速的测量和联轴器：联轴器的作用是将减速电动机的转轴与传送带转的转轴柔性地连接起来，可减小因两个转轴的高度差或角度差引起的振动。本实验台的联轴器采用橡胶十字铰接，并在联轴器的表面粘贴黑白相间的“光栅”，用于测量转轴的转速如图2-5所示。转速的测量主要由光纤接近开关来完成。 图2-5 减速电动机的联轴器以及光纤测速（左-俯视图

24、，右-原理示意图）在图2-5的左图中可以看到，在光栅的右侧安装了一个光纤传感器。当光栅的“亮带”旋转到光纤传感器的正前方时，有光反射回到光纤传感器，由另一根光纤接收该信号，转换成为电脉冲，再送到计算器（可从该光纤传感器顶部的红灯闪烁观察到脉冲的快慢）。计算器将脉冲信号的频率乘以60，再除以光栅的线数，就可得到转轴每分钟的转速n=60f /z（r/min）。在本系统中，光栅的刻线数z=6。转速的计算和测量采用LTP型“智能显示调节仪”。其内部有“可编程序计数器”和“秒脉冲发生器”。它可对1s时间段内的输入脉冲量进行计数，经换算，得到脉冲的频率。“智能显示调节仪”内部的单片机按上述转速公式作乘法和

25、除法，就可得到电动机的转速n。2.5涉及到的其他气动元件知识本装置的气动系统主要由气缸、气动手指、电磁换向阀（包含消声器）、空气调理器（气动处理三联件）、空气压缩机等组成，如图2-6所示，各元件的作用如下述。图2-6 气动系统原理图1.气缸气缸属于气动执行元件，它能将压缩空气的内能转变为机械能，可以产生往复直线运动或往复摆动，普通气缸的结构如图2-7所示。图2-7 普通气缸的结构1-组合防尘圈 2-前端盖 3-前进气孔 4-轴用YX密封圈 5-活塞杆 6-缸筒 7-活塞 8-孔用YX密封圈 9-缓冲节流阀 10-后端盖 11-后进气孔2电磁换向阀电磁换向阀是控制气/液流体的自动化基础元件，用于

26、控制流体的流动方向。在本实验台中，是用于控制气缸和气动手指的运动方向，双向电磁换向阀的结构如图2-8所示。图2-8 双向二位五通电磁换向阀电磁换向阀内部中有一块磁铁。当电磁换向阀的线圈得电时，磁铁被吸引到线圈中。在高压气体的顶推下，阀体随磁铁运动，从而切换流体的运动方向。例如，在电磁换向阀的常态下（失电状态），流体是从进气管P流向出气口A，那么在得电时，流体就转而向从进气管P流向进气口B，而将A与消声器TA接通。一种简单的零压电磁换向阀结构如图2-9所示，非零压电磁换向阀必须在压力大于额定值时才能推动阀心。图2-9 非零压电磁阀结构示意图a）内部结构 b）电磁阀的符号1阀心 2阀心杆 3电磁阀

27、壳体 4永久磁铁 5电磁线圈 6直线轴承B左出气孔 A右出气孔 P进气孔 TA右消声器 TB左消声器电磁换向阀的驱动线圈旁边装有红色指示灯。如果极性接反，虽然也能工作，但指示灯不会亮。本实验台的多个“二位五通”电磁换向阀按工业习惯，都安装在一块“汇流板”上，共用两个消声器，进气口也可以共用，节省了安装位置，“四联”电磁换向阀如图2-10所示。可以看到，在汇流板上方，共有四个电磁阀，每个电磁阀各有2个出气管。它们的进气管是公用的，在汇流板的右侧。消音器消声器是阻止声音传播而允许气流通过的一种器件，是消除空气动力性噪声的重要措施。消声器是安装在空气动力设备的排气系统中，用于降低气流的噪声。阻性消声

28、器主要是利用多孔吸声材料来降低噪声的。把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列，就构成了阻性消声器。当声波进入阻性消声器时，一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉，使通过消声器的声波减弱。 图2-10 双向“四联”电磁换向阀及消音器3.推料气缸推料气缸的作用是将分选后的工件推入对应的落料槽中，如图2-11所示。推料气缸由电磁换向阀控制。当电磁换向阀得电时，P到B的气路接通，推料气缸内部的活塞在高压气体的作用下向前运动，活塞杆前端的黑色塑料块就推动被分选过的工件，使之落到对应落料斜槽中。活塞向前运动到达缸体的顶端时，活塞内部的强磁性圆环也随活塞运动到磁性开关的有效感

29、应区域，磁性开关感应到这个磁场信号，给PLC一个“到位”低电平，PLC响应该信号，使电磁换向阀失电，关闭P到B的气路，使P到A的气路接通，高压气体将活塞向后推，活塞杆复位（缩回），回到原来的初始位置。同时，活塞后方的气体从消声器TB中排除，实验者可以听到短暂“哧”的“放气声”。图2-11 推料汽缸及端部的限位磁性开关4气动手指当气路接通后，气动手指可产生夹紧动作，夹紧行程x=10mm，夹紧力F200gf（2N），额定工作压力P=0.4MPa。当气动手指反向通气后，手指张开。气动手指的外形和控制原理图如图2-12所示。图2-12 气动手指的外形和控制原理图5空气压缩机空气压缩机将电动机的机械能转

30、换成气体压力能本实验台选用“医用超静音”低压（0.31.0MPa）活塞式卧式空气压缩机。空压机的气缸中心线与地面平行。电动机的回转运动经曲柄连杆机构转换为空压机活塞的往复水平直线运动，产生的压缩空气被储存在气罐中，从而保持较稳定的压力输出。当压力超过额定值（本实验台设定为0.5MPa）时，空压机的驱动电动机停止旋转。6空气调理器压缩空气里不可避免含有水蒸汽和灰尘颗粒，将影响气动系统各元件的寿命，所以要通过一个“空气调理器”才能接到气动元件，其外形如图2-13所示。图2-13 空气调理器（气源处理三联件）1-总进气管接头（将塑料垫片推到底后才可拔出塑料气管） 2-总气源开关 3-过滤器和油雾气

31、4-气压表 5-减压阀调节旋钮（拔出后才能调节） 6-总出气管空气调理器又称“气源处理三联件”、“气水分离器”。包括减压阀、过滤器、油雾器三大件。其中减压阀可对气源进行稳压，使气源处于恒定状态，可减小因气源气压突变时对电磁阀或汽缸的损伤。过滤器用于对气源的清洁，可过滤压缩空气中的水分，避免水分随气体进入气动元件。油雾器可对机体运动部件进行润滑，延长气动元件的使用寿命。空气的通路如下：空压机贮汽罐空汽过滤器空汽减压器油雾混合气动元件。第三章 传感器与检测技术综合实验的目的、步骤及结果请认真阅读以下操作说明，按顺序操作，以免发生机械事故和人身事故。（请预习P31：3.5.2 实验原理）3.1 系统

32、的初始化操作1检查工业生产流水线自动化测控综合实验台各个部件是否正确连接，即：气动系统和电路系统正确与否，机械部件有无卡死等现象，计算机和显示器是否连接。2检查图3-1所示的“四联”电磁换向阀的气管是否插入到四个电磁换向阀的A、B出气孔中，否则将造成大量漏气。还要校对所标的“标识套管”号码是否正确。3.实验台的气路总阀门应置于关闭状态（垂直），如图3-2所示。 图3-1 气路的连接 图3-2 气路总阀门4插上实验台的电源插头，将实验台的黑色空气开关（断路器）向上合闸，按下PLC下方的红色电源开关至“ON”的位置，再按下绿色“启动”按钮，绿色电源指示灯亮。再按下试验台上如图3-5所示的红色“智能

33、显示调节器”船型按键，传送带电动机开始顺时针旋转，驱动传送带向右运动。请故意拨动传送带电动机的白色“方向”扭子开关，可以控制驱动传送带的反向运动（记得再往回拨向右边）。由于送料圆盘中没有工件，所以“故障报警器”最上方的红色报警灯闪亮，如图3-6所示。 图3-3 实验台的空气开关（漏电保护器） 图3-4 PLC的启动按钮 图3-5 智能显示调节器的红色船型按键及方向开关 图3-6 故障报警器（橙色）5空气回路的调节把空压机上的红色按钮向上拔起，如图3-7所示，空气压缩机发出均匀的“突突”声。观察压力表，确认空压机的压力在逐渐增加。等待空压机压缩空气到达0.5MPa时，开启实验台右后侧的如图3-8

34、所示的气源处理三联件右侧的气路总阀门，至水平状态，让实验台上的气动系统通气。接着，将气源处理三联件上的黑色压力微调开关“使劲”向上拔起，缓慢调节压力微调开关，使压力表的气压稳定在0.4MPa（约为4个大气压，顺时针旋转时，气压增大）压力太小，气动元件无法正常工作。例如，机械手推不到位等；若气压太大，气动元件的动作速度太快，定位不易准确，且动作时的声音较响，易损坏气动元件。调节压缩空气的压力是工业中气动系统的基本调试步骤。 图3-7 空气压缩机的启动按钮必须向上拔起 图3-8 气源处理三联件上的气压表和压力调节阀6按下电脑启动按钮，电脑有启动声响，LCD显示器亮，进入WINDOWS XP操作系统

35、。打开三菱PLC编程软件FXGP/WIN-C，如下图3-9所示（请观察电脑是否已开机，并处于屏幕保护状态）。图3-9 三菱PLC编程软件FXGP/WIN-C界面7搬动“智能显示调节仪”盒子下方的白色“方向”扭子开关，使传送带向右运动；调节灰色的“调速旋钮”到适当的位置，使传送带能匀速地输送工件，并与遮光式分选汽缸的节奏良好配合。若传送带速度太快，工件将无法正确地被推料汽缸推落到滑道斜槽中；“智能显示调节仪”显示光纤传感器测得的传送带主轴的转速为3060r/min比较合适，如图3-10所示。图3-10 智能显示调节仪上的电动机的电源开关、转向切换开关、调速旋钮3.2 分选实验3.2.1 实验目的

36、和设备熟悉工业流水线的调速；熟悉气路的连接；掌握常用接近开关的接线；了解不同材质工件对传感器的影响，以及传感器的选用和安装；掌握流水线分选的故障排除；熟悉失败率的计算；实验名称：不同材质工件的分选；实验设备：YL237型工业流水线自动化测控综合实验台；55个不同材质的园柱形工件；4种不同原理的传感器（霍尔接近开关、电涡流接近开关、反射式光电开关、对射遮断式光电开关）；3.2.2实验步骤：1编制PLC测控程序：检查并连接好计算机与PLC通讯电缆（也可能已经接好），按下PLC的电源开关（船型开关），启动PLC，建立计算机和PLC之间的通信，然后把预置的演示PLC程序或自编的程序传送到PLC中（如果

37、不改动PLC程序，这一步可以省略）。2启动送料盘旋臂把55个不同材质的园柱形工件全部放在送料圆盘上，如图3-12所示。按下控制旋臂的绿色启动按钮，旋臂开始旋转，推动工件逆时针向圆盘右侧的“料槽”移动。当反射式光电接近开关接收到工件“到位”的反射光（在工件上可以看到红色光斑）后，PLC令旋臂停止旋转，等待机械手的气动手指夹取。图3-12 落料槽上的旋臂和各种不同材质的工件3流水线驱动电动机速度的调节缓慢调节“智能显示调节仪”数码管下方的电动机转速旋钮，使输送带的线速度与对射式（也称遮断式）光电开关分选汽缸推动的时间间隔相适应（1r/s左右）。如果输送带的线速度不恰当，可能造成“漏推”；如果传送带

38、的线速度太慢，分选的效率就太低。在工业流水线生产中，调速是必须的。4气路的连接实验者在连接气路时，可以故意将下图中的双向“四联”电磁换向阀中的气路接反，不会烧毁控制线圈，只会使压缩空气的流动方向变反，或者大量漏气。例如，实验者可以将控制“机械臂旋转”的进、出气管拔出，再对调。则可以看到对应的控制对象（例如机械臂或推料汽缸等）的初始位置相反，动作顺序也将相反。可以根据控制对象的初始位置来判断气路的连接正确与否。在气管未插入街头之前，可以听到刺耳的放气声，短时间不会烧毁设备。图3-13 双向“四联”电磁换向阀的气路连接5. 保证连续分选在PLC的控制下，落料槽中的工件数量应大于10个（应经常从落料

39、斜槽上取下已经分选的工件，补充到落料槽中），保证不至“断档”，使“工件到位信号”始终有节奏地产生，机械手能够连续抓取（本机械手约4s左右抓取一次，在工厂中，动作节奏可达1s）。接着观察分选汽缸的反应速度是否正确，否则应调节汽缸上的缓冲节流阀的大小，顺时针增加或逆时针减小进气压力的大小，随时观察分选结果的正确性，并计算“误检率”。即：6. 接近开关的连线阅读本科自动检测技术及应用教材的第四章第五节中，有关电涡流接近开关的三根引线的接线方法。将放置在实验台抽斗中的三根电涡流接近开关的连接线按：“棕色”（或红色）、“黑色”、“蓝色”的顺序，分别接到接线槽对应的接线端子上（对应位置套有“VCC”、“O

40、UT”、“GND”字样的套管），如图3-14所示。特别应检查电源和地线不能接反。图3-14 电涡流接近开关的三根连接线 图3-15 对射式传感器与分选汽缸的配合 图3-16 24V电动机停止按钮7. 电涡流接近开关的工作距离调节接近开关又称无触点行程开关。它能在一定的距离（几毫米至几十毫米）内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，就可以发出“动作”信号。它给出的是开关信号（多数为低电平），具有较大的负载能力，能直接驱动中间继电器或PLC。接近开关的主要性能指标（1）动作距离 在规定的条件下所测定到的接近开关动作时，与被测物的距离；（2）复位距离 接近开关复位时，与被测物的距离。复位距离

41、大于动作距离；（3）动作滞差 复位作距离减去动作距离为动作滞差。动作滞差越大，对抗被测物抖动等造成的机械振动干扰的能力就强，但动作的准确度就越差。图3-17 电涡流接近开关的动作距离调节电涡流接近开关的外圆柱面被车床车出细的螺纹。出厂时，将两只扁平螺母旋在上面，可以用于夹紧固定支架，见右图。实验时，可以逆时针旋动这两个螺母，使之向接近开关的尾部移动，从而使接近开关向下移动，逐渐靠近被测物。实验步骤：做这个实验时，必须预先将铝合金圆柱状工件放在电涡流接近开关的正下方的传送带上。向下移动电涡流接近开关，当其靠近铝合金工件时，接近开关尾部的红色LED指示灯亮时，此时两者的距离为动作距离x1；再向上移

42、动接近开关，当其尾部的红色LED指示灯暗时，此时两者的距离为复位距离x2。复位距离x2与动作距离x1之差，为动作滞差x。8.透射式光电接近开关的边界条件测试将黑色工件逐渐向对射式光电开关的轴线移动，当接收器尾部的红灯亮时，记录工件的边缘到轴线的距离，是为动作距离。再逐渐向后远离对射式光电开关的轴线，接收器尾部的红灯暗时，记录工件的边缘到轴线的距离，是为复位距离距离。两者之差为滞差。3.2.3 实验结果：（1）实验开始时间：2010-12- 下午15：00；实验结束时间：15：30（2）电涡流接近开关参数测试：表3-1 电涡流接近开关的参数测试测试数据铝合金工件与接近开关的距离/mm实验时间分选

43、者签名动作距离x1 年 月 日复位距离x2 年 月 日滞差x 年 月 日（3）对射式光电开关参数测试：表3-2 对射式光电开关的参数测试测试数据黑色工件与对射式光电开关轴线的距离/mm实验时间分选者签名动作距离x1 年 月 日复位距离x2 年 月 日滞差x 年 月 日（4）分选的误检率：在正确调试后，开始对分选的工件进行计数，将错误的分选数量除以总分选数，再乘以100%，得到误检率。表3-3 误检率实验批次总分选数/个误检数/个误检率%实验时间分选者签名第一批次 年 月 日第二批次 年 月 日3.2.4 结束实验：按下红色停止按钮，24V电源被切断。再依次切断气动系统实验台的气源处理三联件上的

44、总阀门、关掉电动机电源、PLC的电源、电脑主机（必须“正常退出”）和显示器电源，最后拉下实验台的空气开关断路器。3.2.5 回答问题：（1）整个检测综合实验台上共有哪些传感器？对应的测量对象是什么？答：_。（2）霍尔接近开关仅对带有_性的材质的工件起作用。（3）电涡流接近开关在工业中俗称_（电感/感应/磁性）接近开关，它对_的材质的工件起作用。（4）反射式光电开关对_色的工件的灵敏度较高，但不能区辨_（黑白/红绿）工件。（5）对射式光电开关由_个部分构成，分别是_和_。（6）双向电磁阀的进气口与出气口对调，会发生_现象。（7）常用的接近开关的三根引线中，Vcc是_色，地线是_色，OUT端是_色。（8）流水线运行太慢，有什么弊端？答：_；流水线运行太快，有什么弊端？答：_；气管没有接好，会发现什么现象？答：_