李磊

【摘 要】眾所周知，“自動(dòng)化生產(chǎn)線”是高職院校新興的一門機(jī)電一體化課程。由于“自動(dòng)化生產(chǎn)線”的前序課程較多，有“傳感學(xué)”“PLC技術(shù)”“液壓與氣動(dòng)技術(shù)”“變頻技術(shù)”“伺服技術(shù)”“組態(tài)技術(shù)”等，所以作為學(xué)生來(lái)講，想要學(xué)好“自動(dòng)化生產(chǎn)線”并不是一件容易的事情。而在這些眾多的前序課程中，傳感技術(shù)又是必不可少的部分，它存在生產(chǎn)線各個(gè)部分里，對(duì)機(jī)械和電氣部分起到了橋梁的作用，正是有了傳感器，整個(gè)生產(chǎn)線才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。文章主要講述了傳感器在供料站中的特點(diǎn)、作用及安裝和調(diào)試過(guò)程，讓讀者能夠較輕松地明白傳感器在生產(chǎn)線中的作用。

【關(guān)鍵詞】高職院校;傳感技術(shù);生產(chǎn)線

【中圖分類號(hào)】TP212;TP278【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）11-0104-02

0 引言

隨著工業(yè)4.0的蓬勃發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也越來(lái)越快。正是有了各式各樣的自動(dòng)化技術(shù)，我們的生活才變得更便捷，而傳感器技術(shù)的發(fā)展直接或間接地影響著整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展速度和進(jìn)程。感應(yīng)元器件在自動(dòng)化控制和編程中起到了關(guān)鍵作用，相當(dāng)于關(guān)鍵支點(diǎn)，倘若沒(méi)有高靈敏度的傳感器加以支撐，就很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)。當(dāng)今社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域都普遍應(yīng)用了傳感器技術(shù)，其中在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，傳感器技術(shù)的應(yīng)用尤其多。在供料站中有磁性開(kāi)關(guān)、光電傳感器、接近開(kāi)關(guān)等;在分揀站中有光電傳感器、光纖傳感器、接近開(kāi)關(guān)和光電編碼器等。自動(dòng)化生產(chǎn)線要求在預(yù)定的程序中準(zhǔn)確、穩(wěn)定地使各個(gè)環(huán)節(jié)連貫運(yùn)行，這其中一定少不了傳感器，它們是自動(dòng)化生產(chǎn)線中的“機(jī)關(guān)”。

“自動(dòng)化生產(chǎn)線”是一門綜合性極強(qiáng)的學(xué)科，涉及傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)、變頻器技術(shù)、伺服技術(shù)、組態(tài)技術(shù)等，并通過(guò)一些零器件將各個(gè)部分連成一個(gè)整體，通過(guò)“氣”和“電”各個(gè)部分有規(guī)律地動(dòng)起來(lái)，并且按照程序設(shè)定的預(yù)定方式完成各種任務(wù)。而傳感器像機(jī)器中的螺絲一樣連接著各個(gè)部分，是生產(chǎn)線的測(cè)試和檢測(cè)元件，把非電信號(hào)按照一定的規(guī)律變換成電信號(hào)輸出[1]。本文僅對(duì)供料站中用到的一些傳感器如磁性開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)和電感式接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行討論，研究它們的特點(diǎn)和作用及在生產(chǎn)線中的安裝和調(diào)試方法，供讀者參考。

1 磁性開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)、作用及安裝、調(diào)試

磁性開(kāi)關(guān)是通過(guò)電磁感應(yīng)工作的元器件，常用的磁鐵有永久磁鐵、橡膠磁和其他磁鐵。磁性開(kāi)關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)干式舌簧管，它其實(shí)就是一種有觸點(diǎn)的電子元器件，當(dāng)有磁性物體靠近時(shí)，開(kāi)關(guān)會(huì)動(dòng)作發(fā)出信號(hào)，有物體遠(yuǎn)離時(shí)開(kāi)關(guān)會(huì)復(fù)位。磁性開(kāi)關(guān)可用于多點(diǎn)控制，成本低、容易安裝。

1.1 磁性開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)和作用

在自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)中，磁性開(kāi)關(guān)主要作用于氣缸上，用于氣缸上機(jī)械手的位置檢測(cè)。由于它是非接觸式的檢測(cè)器件，沒(méi)有硬性接觸，所以響應(yīng)速度快并且經(jīng)久耐用，其工作原理類似于接觸器，就是當(dāng)有磁性物體靠近磁性開(kāi)關(guān)時(shí)，磁性開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)并且動(dòng)作，當(dāng)磁性物體遠(yuǎn)離時(shí)開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)讓其復(fù)位。磁性開(kāi)關(guān)有兩個(gè)電極，其中棕色的線接電源的正極，就是PLC的輸入端，藍(lán)色的線接電源的地，就是PLC的輸出公共端。在實(shí)際運(yùn)用中，比如在供料站中，一般在氣缸的兩側(cè)裝上磁性開(kāi)關(guān)，一側(cè)用于檢測(cè)機(jī)械手伸出到位，另一側(cè)用于檢測(cè)機(jī)械手縮回到位。當(dāng)然磁性開(kāi)關(guān)的安裝位置是可以調(diào)整的，只需要松開(kāi)緊固螺絲，讓磁性開(kāi)關(guān)在氣缸的滑道內(nèi)滑動(dòng)，到達(dá)指定位置后再把螺絲擰緊即可。

1.2 磁性開(kāi)關(guān)的安裝和調(diào)試

在自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)中，判斷氣缸是否伸出或縮回一般用磁性開(kāi)關(guān)的動(dòng)作信號(hào)。當(dāng)機(jī)械手氣爪靠近伸出極限位置時(shí)，接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作，信號(hào)輸出為“1”，顯示燈亮;當(dāng)機(jī)械手氣爪靠近縮回極限位置時(shí)，接近開(kāi)關(guān)也動(dòng)作并且信號(hào)為“1”，指示燈亮;當(dāng)沒(méi)有物體靠近時(shí)則顯示燈不亮。此外，磁性開(kāi)關(guān)應(yīng)和氣缸配合使用，當(dāng)氣缸活塞移向磁性開(kāi)關(guān)并且非常靠近時(shí)，開(kāi)關(guān)有了“感知”，才會(huì)動(dòng)作。在氣缸上安裝磁性開(kāi)關(guān)，如若需要調(diào)整位置，需將螺絲擰松，讓磁性開(kāi)關(guān)在滑道內(nèi)打動(dòng)到指定位置后，擰緊螺絲即可（如圖1所示）。

2 光電式傳感器的特點(diǎn)、作用及安裝、調(diào)試

光電傳感器是基于光電效應(yīng)工作的傳感器，能把感受到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，主要任務(wù)是測(cè)量光強(qiáng)，除此之外對(duì)于別的物理量例如光線的反射、折射、透射等，也能轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)用于測(cè)量位移、壓力、大小、速度等，因?yàn)槭菬o(wú)觸點(diǎn)接觸式，測(cè)量中不存在任何外界的壓力和摩擦，所以經(jīng)久耐用，并且效率很高，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)場(chǎng)合[2]。

2.1 光電式傳感器的特點(diǎn)和作用

光電傳感器在供料站中的作用是用來(lái)檢測(cè)料倉(cāng)中的物料量，使用的具體器件是漫射式放大器，裝在料倉(cāng)的外側(cè)，其工作原理是當(dāng)有光線照射在被測(cè)物體上就會(huì)被反射回來(lái)。光電式傳感器由光源和光敏元件兩個(gè)部分構(gòu)成，并且這兩個(gè)部分處于同一側(cè)。光電傳感器由發(fā)射器和接收器兩個(gè)部分構(gòu)成。在工作的時(shí)候，發(fā)射器是始終發(fā)射光線的。當(dāng)沒(méi)有物體遮擋住接收器時(shí)，光電開(kāi)關(guān)處于常態(tài)是不工作的;當(dāng)有物體遮擋住接收器時(shí)，反射回來(lái)的光線足夠強(qiáng)，接收器就會(huì)接受足夠的強(qiáng)光，使開(kāi)關(guān)工作，改變當(dāng)前狀態(tài)。

2.2 光電式傳感器的安裝和調(diào)試

光電開(kāi)關(guān)的安裝關(guān)鍵是必須和被測(cè)物體在一定的距離范圍內(nèi)，而且要考慮到被測(cè)物體的質(zhì)量、大小、體積及表面平整度等，盡管它有很多優(yōu)點(diǎn)，比如檢測(cè)距離長(zhǎng)、反應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)等，但是如果光電開(kāi)關(guān)調(diào)整位置不到位，對(duì)工件反應(yīng)不敏感，動(dòng)作的時(shí)候燈是不會(huì)亮的。當(dāng)然，如果沒(méi)有工件靠近光電開(kāi)關(guān)時(shí)，光電開(kāi)關(guān)是沒(méi)有輸出的。

3 電感式傳感器的特點(diǎn)、作用及安裝、調(diào)試

電感式傳感器就是接近開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)是否有金屬物體的一種特殊傳感器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有電磁線圈等，利用電磁感應(yīng)原理來(lái)測(cè)量非電物理量，其結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單、體積小、反應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)，所以在很多場(chǎng)合都得到了應(yīng)用。

3.1 電感式傳感器的特點(diǎn)和作用

在供料單元的料倉(cāng)底座上安裝有一個(gè)電感式傳感器，用以檢測(cè)工件原材料是否為金屬材料，以便在分揀過(guò)程中將其放入指定的分揀區(qū)域。工療站中用到的電感式傳感器主要是電渦流式傳感器。所謂的電渦流式傳感器是電感式傳感器的一種，主要作用就是識(shí)別有無(wú)金屬物體靠近，用電渦流效應(yīng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，效果良好，準(zhǔn)確度高，當(dāng)然一些基本的條件比如被測(cè)物體的距離、大小、體積、表面平整度等，都必須保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。選用和安裝電感式傳感器時(shí)，應(yīng)該認(rèn)真考慮檢測(cè)距離、設(shè)定距離，保證生產(chǎn)線上的傳感器能可靠動(dòng)作[3]。

3.2 電感式傳感器的安裝和調(diào)試

電感式傳感器在使用時(shí)如同其他傳感器一樣，要注意和被測(cè)物體的距離關(guān)系，以及被測(cè)物體的質(zhì)量、體積、大小、表面平整度等。在安裝和選用時(shí)，必須認(rèn)真考慮這些條件，才能保證生產(chǎn)線長(zhǎng)期準(zhǔn)確地運(yùn)行，保證生產(chǎn)線上的傳感器可靠動(dòng)作。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著“自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試”綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目不斷被全國(guó)廣大高職院校引入機(jī)電類專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)，越來(lái)越多的高職院校開(kāi)始重視這門課程。因?yàn)檫@門課程是大部分學(xué)科的綜合課，可以看成是機(jī)電類專業(yè)的頂尖課程、畢業(yè)課程。學(xué)會(huì)這門課程，就學(xué)會(huì)了大部分的專業(yè)課如“傳感學(xué)”“PLC控制技術(shù)”“液壓與氣動(dòng)技術(shù)”“變頻器技術(shù)”“伺服技術(shù)”“組態(tài)技術(shù)”等。而傳感器又是其中的“關(guān)鍵先生”，因?yàn)?1世紀(jì)是信息化的社會(huì)，信息技術(shù)已經(jīng)成為科技領(lǐng)域的前沿技術(shù)和尖端技術(shù)。信息產(chǎn)業(yè)中，傳感器又作為一種中堅(jiān)力量，其發(fā)展受到了社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的重視，在自動(dòng)化領(lǐng)域里，只要有電氣，就離不開(kāi)傳感器，比如交通、醫(yī)療、教育、食品、太空、微生物學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等。學(xué)好傳感器，就像搭好了機(jī)和電之間的橋梁一樣，它是工業(yè)自動(dòng)化的結(jié)點(diǎn)，是自動(dòng)化的關(guān)鍵，只因有傳感器的存在，才不用像以前一樣“電線滿天飛，螺絲到處擰”。學(xué)好了這門課程，就能為后續(xù)學(xué)好其他自動(dòng)化課程奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]呂景泉.自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試[M].第3版.北京：中國(guó)鐵道出版社，2017.

[2]陳杰.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]趙振.自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試[M].天津：天津大學(xué)出版社，2014.