传感器原理及应用.doc

《传感器与传感器技术》三级项目《传感器原理及应用》三级项目报告书基于PLC的物料分拣系统设计学院：机械工程学院班级：13-1机械电子工程（卓越）组员：李响夏中岩张轩赫贡献率：李响程序设计，优化40%夏中岩资料整理，编辑30%张轩赫PPT设计编写30%指导教师：边辉完成日期：2016.05专业文档供参考，如有帮助请下载。专业文档供参考，如有帮助请下载。《传感器与传感器技术》三级项目专业文档供参考，如有帮助请下载。目录摘要-2-1物料分拣系统简述-3-2物料分拣系统中的传感器-3-2.1电机起停控制传感器-3-2.2物料计数用传感器-4-2.3定位及速度控制传感器-5-2.3.1增量编码器-5-2.3.2固态继电器-6-2.4物料分类用传感器-6-2.4.1色标传感器-6-2.4.2电涡流式传感器-7-2.4.3磁簧管-7-3控制系统设计-7-3.1硬件连接-7-3.2程序编译-8-4传感器前景展望-12-4.1传感器在科技发展中的重要性-12-4.2先进传感器的发展趋势-12-5反思与收获-12-参考文献-13-摘要在圆柱物料分拣系统的设计中，涉及到了多种物理量的测量，基于各个物理量的特性，分析其所应用的传感器，并且对比不同方案。在原系统中，采用漫反射接近开关与固态继电器控制系统起停，对射型红外传感器对圆柱物料计数，颜色传感器对物料进行分类，编码器控制物料位置与测量速度，电涡流传感器以区分金属物料与非金属物料以及区分不同高度的物料。在项目中采用PLC接受各传感器的信号并对系统进行控制，以实现物料分拣的目的。1物料分拣系统简述物料分拣系统是生产生活中常见的工程系统之一，在实验室中对其进行简易的模拟，并通过对各项物理量的测量了解传感器的工作方式。在物料分拣系统中，物料的材质、形状、颜色、数量；电机的起停、速度等，均由传感器控制。原始系统中采用漫反射接近开关对电机的起停进行控制；对射型红外传感器对物料进行计数与启动分拣程序；颜色传感器区分物料颜色以便于分拣；在系统中使用电涡流传感器用以区分物料材质与高度。系统由s7-300型PLC控制，各传感器采集到的物理量转换为电信号反馈到PLC控制系统中，以实现物料分拣的目的。2物料分拣系统中的传感器在系统中所涉及到的同一物理量在实际的生产中可使用多种传感器进行测量与检测，不同的传感器的工作原理与工作方式不同，满足多种工况的需求。在下面将会具体的介绍系统中物理量所相应的传感器。2.1电机起停控制传感器在对电机起停的控制中，采用接近开关来给予控制系统起停信号。接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器（即无触点开关），它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。在本次项目设计中采用的是E3F-DS10P1漫反射光电接近开关漫反射型光电开关是当开关发射光束时，目标会产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当有足够的组合光返回接收器时，开关状态发生变化，作用距离的典型值可达到3米。其有效作用距离是由目标的反射能力所决定得，取决于目标表面性质和颜色性质；较小的装配开支，当开关由单个元件组成时，通常是可以达到粗定位；采用背景抑制功能调节测量距离，对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感。接近开关除项目中所使用的漫反射接近开关外，还有基于其他传感器检测性质的接近开关，例如电感式、电容式、霍尔式等接近开关。其对比如下表：表2-1-1接近开关对比种类功能原理检测对象特点光电式目标产生漫反射，当有足够强的组合光返回接收器时，开关状态发生变化，任意物体适用于各种工作条件，对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感，工作距离一般较远。电感式金属目标接近这一磁场，其内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件。金属物体只能检测到金属物体的接近，应用不广泛。电容式物体移向接近开关时，使电容的介电常数发生变化，改变电容值，使得检测电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的通断。任意物体能够改变其极板间介电常数的物体均能触发该传感器。检测距离与接近物体的介电常数相关，一般对金属有较大的检测距离。霍尔式磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，进而控制开关的通断。磁性物体只能检测磁性物体的接近，适用面比较窄。但其内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。2.2物料计数用传感器在物料分拣系统中，对物料的计数是其