1、第期(总第 期)年月机 械 工 程 与 自 动 化ME CHAN I C A LE N G I N E E R I N G&AUT OMA T I ONN o A u g 文章编号:()传感器技术在制造业自动化中的应用刘英会,岳伟利,张宗彩(朔州职业技术学院,山西朔州 ;中煤平朔发展集团有限公司,山西朔州 ;西北工业大学,陕西西安 )摘要:随着制造业自动化水平的不断提高,传感器也得到了发展的契机.针对一些制造业从业者对传感器知识认知的欠缺,对传感器的发展历程做了详细阐述,并以光电式接近开关为例,介绍了其在制造业自动化生产线中的应用,包括硬件接线和软件编程.帮助初学者快速地了解传感器,正确地选择
2、传感器,并且能将其应用于制造业自动化的控制中.关键词:传感器;制造业自动化;光电式接近开关中图分类号:T P 文献标识码:B收稿日期:;修订日期:作者简介:刘英会(),女,内蒙古赤峰人,讲师,硕士,从事机械电子工程技术研究.引言在机械与电气结合的装置中,要实现自动化控制必须依赖传感器技术,其不但可以提高系统的运行速度和机电一体化的稳定性,还能获得精确而丰富的信息.传感器技术早已发展成为一项完善的电子技术,机电一体化技术的发展离不开传感器技术的大力支持.对传感器技术未来的发展方向以及在现场应用进行研究,对机电系统有着重要的意义.传感器概述在当今社会信息化程度的衡量标准中,传感器技术是其程度高低的
3、一个重要指标.传感器是可以识别给出的测量结果,并按照一定的变化规律将其转化成可利用的电子信号的装置或设备,在信息的传送、存储以及处理方面发挥着不可替代的作用,其主要由敏感元件及转换元件组成.传感器发展历程第一阶段:世纪 年代,传感器技术处于初始阶段,年代研发出了第一台半导体材料电阻器;年代研究与开发了远程控制应变计、霍尔元件和离电极;年代研发出了以扩散硅敏元件为代表的新型传感器.第二阶段:世纪 年代,传感器的产业布局逐步形成.传感器技术从 年逐渐成为我国关键研究计划中的目标之一,涉及到五大敏感传感器技术的科学研究,其中包括机械敏、力敏、气敏和温敏等.接着,以集成化传感器为代表的各种新型功能材料
4、陆续被研制出来.年,全国高等院校建立了传感器研究会,同年国家出台了 传感器专用名词 规范.第三阶段:年,发展趋势不断加快,国内传感器逐渐替代了进口产品,我国的传感器技术达到了国际专业水准,在航空航天领域,我国自主研发的霍尔元件传感器也取得了成功.第四阶段:年至今,在政府的指引下,传感器领域的发展迎来巅峰.智能传感器产业三年战略思想(年)等手册的编制为传感器高新产业和高端智能传感器的高速发展提供了方向,给出了新的要求.常见的传感器类型 电阻传感器顾名思义,电阻传感器的作用是将外界的变化以阻值的形式进行体现,在测量时主要通过电阻丝的长度、横截面等影响阻值,进而检验非电量,可测量的物理量有力、速率、
5、位移等.在实际应用中,非电量可以通过电阻传感器便捷地转换成所需的电压或电流.在日常生活中电阻传感器制造所需原材料常见,且电阻传感器具有较高灵敏特性,其在动、静态状况下都可以完成测量,因此电阻传感器的使用范围广泛.电感传感器电感传感器包含磁感应、互感和电涡旋传感器,其原理是以自感现象或互感现象来检测磁通量的变化.电感传感器能够检测位移、振动、总流量等,其工作稳定性高,线性特性好,输出非常精确.电容传感器电容传感器是一种非常简单的传感器,被测量的变化经过它能够体现为电容量的变化,最终以电压或电流变化的形式给出,能够精确地测量压力、位移、薄厚、振动、瞬时加速度等各类主要参数.电容传感器适合于无接触测
6、量,但存在一定的非线性,伴随着科技的进步,这一缺陷将有所改善,未来发展前景广阔.光电传感器光电传感器可以将光信号转化为电信号,其结构紧凑,稳定性高,因此在自动控制系统中使用较多.光电传感器是利用折射光、对射光等特性检验一个物体是否存在,并且通过内部结构电路转化成电信号输出.当输出数据信号为开关量时,称之为光电式接近开关.传感器技术在自动化生产线中的应用本文以光电式接近开关为研究对象,分析其在自动化生产线中的应用.光电式接近开关由光接收器和光发射器两部分构成,光发射器发出光线,接收器接收的数据信号随着待测量物体的不同而有所不同,包含在感应器里的敏感元件能够感测光信号的变化,并将其转化成电子信号输
7、出.光电式接近开关的分类光电式接近开关按接收到光的方式不同分以下三种.对射式光电接近开关对射式光电接近开关的两个组成部分分开放置,在工作时,电信号依据光信号的输入而产生,其主要用于检验不透明材料.按照发射器和接收器的不同构造,将其分成一体式及分体式.漫射式光电接近开关漫射式光电接近开关的两个组成部分位于同一侧,为一体化结构,当接收到反射信号后,进入工作状态输出信号;反之,未接收到反射信号,则不进入工作状态.反射式光电接近开关反射式光电接近开关与漫射式光电接近开关结构相似,即两个组成部分位于同一侧,为一体化结构,两者的主要区别是反射式光电接近开关较漫射式光电接近开关增加了一个反光镜.光电式接近开
8、关在制造业自动化中的应用光电式接近开关结构紧凑,使用方便,广泛用于生产制造自动 化流水线中.光 电式 接 近 开 关 一 般 与P L C协调工作,P L C接收其检测数据信号,并将这个数据信号作为输入.通过输入取样、程序控制和输出更新三个阶段,P L C产生输出信号,用于下一个流程的自动控制.P L C与光电式接近开关的硬件连接本文 以 西 门 子S S MA R T S R A C/D C/R L Y为例,阐述P L C与光电式接近开关的硬件设备连接.本文涉及的I/O信号见表,输入端共使用个端子I I ,分别用于启动、停止、光电开关输入信号;输出端使用一个端子Q ,用于模拟自动化生产线中的
9、推料动作.P L C与光电式接近开关的电气接线原理图如图所示.在输入侧,M连接D C V;启动按钮两端分别接I 和V;停止按钮的两端分别接I 和V.光电式接近开关外部共根引出线,颜色分别为棕色、蓝色、黑色,按顺序分别接在 V、V、I 上.P L C输出侧的公共端 L接D C V,输出端Q 外接推料电磁阀,假设推料电磁阀接通,将会改变推料气缸中气体的流动方向,从而使气缸中活塞动作,最终外部表现为推料的动作.表P L C的I/O信号输入端信号名称输出端信号名称I 启动按钮Q 推料电磁阀I 停止按钮I 光电开关输入信号图P L C与光电式接近开关的电气接线原理图 P L C对光电开关输入信号的程序控
10、制将光电开关的硬件接线好后,利用编程软件对P L C进行编程下载.程序功能为利用光电开关的检测实现自动化生产线推料和计数,按下启动按钮后,程序进入准备状态,当有来料时,电磁阀通电推料气缸送出物料,同时计数器进行计数,计数值达到设定值后系统停止工作.如果在工作中按下停止按钮,计数器清零,同时系统退出工作状态.P L C控制程序如图所示.图P L C控制程序将程序编译成功后下载到P L C,并按下运行按钮,系统进入准备好的状态,M 置.当光电开关检测到材料时,I 接收到输入信号,与M 配合,年第期刘英会,等:传感器技术在制造业自动化中的应用推料气缸动作,推出物料到工作台,物料等待生产线下一步的操作
11、.同时,计数器开始工作,并重复此过程,当C 达到设定值时,C 状态由变,使M 软元件的状态由变,系统退出准备状态,不再进行推料和计数工作.如果在工作中按下I 停止按钮,系统也会退出准备状态,不再工作.在这个程序中,光电开关输出信号端与P L C的输入端I 相接,检测出材料时发信号,使得程序进行自动操作.光电式接近开关不但具有非接触的特点,而且还具有对环境要求低、响应快等特点.在自动化的环境中,能够积极主动运用它提高工作效率.此外它可与P L C相互配合来编写管理程序,去实现繁杂的操纵作用.结语在机电一体化的发展趋势中,利用传感器技术实现自动控制是非常有必要的.传感器自动采集系统数据,作为输入信
12、号,由P L C程序自动控制,以达到制造业自动化的目标.伴随着传感器技术的发展,势必会推动制造业自动化技术更加成熟.参考文献:李萍,罗云,杜宁宁中国传感器的创新发展J华东科技,():王洪月,臧向迪,李昱萱浅析传感器分类应用与发展前景J南方农机,():吕景泉自动化生产线安装与调试M北京:中国铁道出版社,胡向东传感器与检测技术M北京:机械工业出版社,张建忠传感器与检测技术M北京:北京邮电出版社,A p p l i c a t i o no fS e n s o rT e c h n o l o g y i nM a n u f a c t u r i n gA u t o m a t i o nL
13、 I UY i n g h u i,Y U EW e i l i,Z H A N GZ o n g c a i(S h u o z h o u V o c a t i o n a lT e c h n o l o g yC o l l e g e,S h u o z h o u ,C h i n a;C h i n a C o a lP i n g s h u oG r o u pC o,L t d,S h u o z h o u ,C h i n a;N o r t h w e s t e r nP o l y t e c h n i c a lU n i v e r s i t y,X i
14、 a n ,C h i n a)A b s t r a c t:W i t ht h ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n to ft h ea u t o m a t i o nl e v e lo ft h em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y,t h es e n s o rh a sa l s ob e e na no p p o r t u n i t y f o r d e v e l o p m e n t I nv i e wo f t h e l a c ko f k n o w l e
15、d g eo f t h e s e n s o rb ys o m ep r a c t i t i o n e r s i n t h em a n u f a c t u r i n g i n d u s t r y,t h ed e v e l o p m e n to ft h es e n s o ri sd e s c r i b e di nd e t a i l T a k i n gt h ep h o t o e l e c t r i cp r o x i m i t ys w i t c ha sa ne x a m p l e,t h ea p p l i c a
16、 t i o no fp h o t o e l e c t r i cp r o x i m i t ys w i t c hi nm a n u f a c t u r i n ga u t o m a t i o np r o d u c t i o nl i n ei si n t r o d u c e d,i n c l u d i n gh a r d w a r ew i r i n ga n ds o f t w a r ep r o g r a mm i n g H e l pb e g i n n e r st oq u i c k l yu n d e r s t a
17、n dt h es e n s o r,s e l e c tt h es e n s o rc o r r e c t l y,a n da p p l yi tt ot h ec o n t r o lo fm a n u f a c t u r i n ga u t o m a t i o n K e y w o r d s:s e n s o r;m a n u f a c t u r i n ga u t o m a t i o n;p h o t o e l e c t r i cp r o x i m i t ys w i t c h(上接第 页)使用G 型指令时,需要注意事项为
18、:从加工效率看,循环起点不要太远,毛坯直径为 mm,循环起点可以设置为(,),避免空行程;在精车开始段,一定要指定Z值,只能是G 或者G ,且W最好为,以免加工轨迹偏移,发生过切现象,这恰是和型的区别所在;N N 段中的参数为精加工参数,粗加工时无效;粗车循环中,G 之前或者G 段中的F、S、T在粗加工时有效;对于Z向非单调变化的零件,使用G 型机床会报警.图实际加工效果结语在数控实践教学中,粗车循环加工指令G 、G 的加工轨迹有着明显的区别,因此,使用场景也不尽相同.本研究针对葫芦多圆弧非单调变化的特点,分析了G 型和G 指令的指令格式、加工轨迹和适用范围,分别指出了两者在实践教学中各自存在
19、的局限性和矛盾点,最后提出G 型在加工葫芦时的精彩妙用,巧妙地解决了G 型和G 指令的不足,为今后教学中凸凹槽类零件的数控加工提供了方案支持.参考文献:加有维,栗茂林,李党超,等复合循环指令G 型的巧妙应用J机械工程与自动化,():,郭伟民 F ANU C粗车循环加工指令的教学设计探究J模具技术,():毛慧珍粗车复合循环指令G 的教学过程探究J内燃机与配件,():C l e v e rU s eo fF A N U CS y s t e mI n s t r u c t i o nG I IT y p ei nC N CT e a c h i n gP r a c t i c eL ID e
20、l i n g(S c h o o l o f I n t e l l i g e n tM a n u f a c t u r i n g,C i t yU n i v e r s i t yo fZ h e n g z h o u,Z h e n g z h o u ,C h i n a)A b s t r a c t:I nt h eN Cm a c h i n i n go f t h eg o u r d,d u e t ot h ec o n v e xa n dc o n c a v ec h a n g eo f t h eo u t e ro u t l i n eo f t
21、 h eg o u r d,t h ec o m p o u n dc y c l em a c h i n i n g i n s t r u c t i o no fG r o u g h l a t h eh a s l i m i t a t i o n s H o w e v e r,m o s t o f t h eb l a n k s i np r a c t i c a l t e a c h i n ga r eb a r s t o c k,a n dt h eu s eo fG i n s t r u c t i o nw i l l l e a dt ot o om
22、u c he m p t yk n i f ew a l k i n gp h e n o m e n o n B a s e do nt h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e nt h e t w o,t h ea p p l i c a t i o no fG I I c y c l i cm a c h i n i n g i n s t r u c t i o nr a r e l ym e n t i o n e di nt h et e x t b o o kt ot h ea c t u a l t e a c h i n gp r a
23、c t i c ec a nn o to n l ys o l v et h ep r o b l e mo f c o n v e xa n dc o n c a v e c h a n g e s i n t h em a c h i n i n go f t h eo u t e r c o n t o u r o f p a r t s,b u t a l s os i m p l i f y t h eo p e r a t i o n i n t e n s i t yo ft h ep r o g r a ma n d i m p r o v e t h em a c h i n i n ge f f i c i e n c y K e y w o r d s:G I I c y c l em a c h i n i n g i n s t r u c t i o n;F ANU Cs y s t e m;g o u r dC N Cm a c h i n i n g机 械 工 程 与 自 动 化 年第期
