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自动化控制基础培训 prepared by: xinhuan_li date: 2006 / 06 / 08 课程一 光.电及电气控制系统 在ic封装测试设备中，会大量用到各种光，电传感器，以 及电气控制元件。其中传感器对控制对象能准确反馈信号 起重要作用；电气控制元件，如继电器，熔断器，plc等 ，是传输信号，执行命令的工具。下面就这两部分进行详 细的介绍： （一）光，电传感器部分 传感器是一种把物理量和化学量转换为电量的装置。它的作用是直接 感受被测物理量，并把其转换成与被测物理量有一定函数关系的电压 、电流或电路参量，再输出给其他装置。 1.什么是传感器？ 2.传感器的组成 传感器一般由敏感元件、转换元件和辅助元件3部分组成，如下图所示 ： 敏感元件 转换元件 辅助部件 输出 非电量 传感器 4.ic封装测试设备中常见传感器 光电传感器 接近传感器 温度的传感器 气压传感器 4.1.光电传感器 一般的光电传感器可以分为光纤型，放大器内藏型和放大器分离型。 光电检测的基本原理是根据投光器发出的光束，被物体阻断或部分反 射，受光器最终据此做出判断及反应。 3.传感器的分类 按测量原理分类：可分为应变式、磁电式、电容式、电感式、热电式等 按输入物理量分类：可分为压力传感器、振动传感器、位移传感器等 光纤型传感器 光纤传感器是基于光导纤维导光的原理制成的。光导纤维是一种特殊 结构的光学纤维，当光纤以一定角度从它的一端射入时，它能把入射 的大部分光线传送至另一端。这种能传送光线的纤维就叫光导纤维， 简称光纤。 这种传感器的应用最为广泛，它通常配 有一个光纤放大器，有些还能数字显示 ，有两种模式可供选择，可以设置感应 态为on，也可以设置感应态为off，放 大器一端可以接光纤。 如左图所示： 先将教导开关打到teach那一档，如果要教导感应态，在感应器被物 体挡住以后，按一下teach按钮，然后移走被检测物体，按一下 teach按钮，完成教导。 光纤型传感器教导的方法 方法为：将已经老化的光纤 头用专用的刀片切掉，在切 的时候应注意一定要将光纤 轴面与刀片面垂直，否则切 出的光纤面会不容易接受光 ，从而影响感应的质量。 常见问题 在光纤与放大器相连的地方，由于受热，在长期使用以后灵敏度会 降低，所以当发现这 个情况以后，需要将已经老化的光纤一端切断 。 光纤切面 特殊规格光纤型传感器 侧面照射型 放大器内藏型 放大器内藏型光电感应器的检出距离业界是最远的，透过型有15m， 回归反射是4m，扩散型是1m。现场设置容易，小型化省空间，无须特 别选择设置场所。耐环境，耐水，抗干扰力强。 这种感应器的灵敏度可通过调节旋钮来 调节。一般灵敏度调节旋钮可在放大器 或感应器自身上找到。如右图所示： 放大器分离型 放大器内藏型光电感应器的特点是小而薄、省空间、可紧密安装；附 防止相互干扰功能； 感应器有输入显示灯，容易设定的特点 4.2.接近传感器 接近传感器一般用在汽缸或servo电机中，也可用与检查物体是否通 过或物体是否存在，汽缸动作是否到位，等等。按其形状可以分为圆 柱型，小型和方型。 常用于检测物体是否存在，比如检验 设备上某一工件是否到位，该传感器 可向plc，pc等控制器件发出信号。 圆柱型 小型 通常用在汽缸上检测汽缸 是否动作或到位。 方型 通常用在servo电机中， 检测极限位置或servo原 点。 4.3. 温度/气压传感器 它们大部分都是数字显示的。简单的检测温度的传感器可以通过热 电藕来实现，但是更精确的必须要用到这些数控元件。 气压感应器 温度感应器 可以通过数值按钮来调节气压或者是温度的最小值和最大值。具 体方法是先按“set”键，然后通过“ ”和“ ”来调节最 小值，完成后再按“set”同样的方法调节最大值。完成以后再按 “set”键回到原来状态。 （二）电气控制元件部分 电气控制技术在生产过 程中的应用十分广泛，各种电气控制设 备种类繁多，功能各异，但就其控制原理，线路及设计 基础是 类似的，下面主要是以电动 机或其他执行电器为控制对象，介 绍电 气控制的基本原理。 1.继电器 继电器种类 继电器的种类很多，常用的继电器种类有电流继电器，电压继电器， 中间继电器，时间继电器和热继电器等等 主要用于控制与保护电路中做信号转换用 。它具有输入电路（又称感应元件）和输 出电路（又称执行元件），当感应元件中 的输入量（如电流，电压，温度，压力等 ）变化到某一定值时继电器动作，执行元 件便接通或者断开控制回路。 2.接触器 接触器是电力拖动和自动控制系统中使用量最大的的低压控制电器， 用来频繁的接通和分断交流主回路和大容量控制电路。主要控制对象 是电动机，能实现远距离控制，并具有欠（零）电压保护。 接触器工作原理 接触器根据电磁原理工作：当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场， 使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作，使常闭触头断开 ，常开触头闭合，两者是连动的。当线圈断电时，磁力消失，衔铁释 放，触头还原。 继电器和接触器 接触器和一般电磁继电器一个很大的区别是接触器有灭弧装置，而继 电器没有。如果继电器在吸合的时候有打火，那么它的触点老化会比 较快。在这种情况下，可以选择合适的接触器代替，也可以对电路进 行细微的改动，具体方法是：在plc输入和输出之间并联一个适量的 电容，例如24v dc 的继电器，可以加一个4.7pf10pf的电容。 3.plc 可编程序控制器（plc）具有控制简单，使用方便，价格便宜等优点， 在ic封装设备中有十分广泛的应用。我们使用的plc通常是小型机，它 是由cpu，ram，rom，和输入，输出接口电路组成。 故障表 通讯口 cpu 输入/输出接口电路 通常plc都是由以上部分插槽式的单元组成，需要注意的是在插拔这 单元的时候必须要先将电源关掉，以免数据丢失 各部分简介 通过故障表，可以查别错误，然后可以通过reset键对plc进行复位 。 通过通讯口，使用编程器可以对plc进行监控。 通过输入/输出接口电路，可以把传感器的信号传输给plc，并把要执 行的动作信号传输给各控制部件 当plc power指示灯报警时，表明plc的备用电力不足，需要更换电池 。 需要注意的是，plc的所有数据都存储在ram里，如果plc掉电以后， 备用电池的电力又不够，那么这些数据都将丢失。所以在更换电池的时 候需要在30秒内完成 plc电池的更换 4.马达及驱动器 马达常用的有两种， 一种是步进的， 另外一种是servo。 伺服马达 步进马达 步进电机的定位精度相对要低一些，plc给了马达前进多少信号，马 达就直接执行，并没有反馈系统。如果要增加步进电机的精度可以给 步进电机增加一个编码器（encode）。那么encode就会对马达转 圈数进行记数，如果没有达到设定的值，那么encode就会反馈给plc ，plc就会反过来给出命令，增加或减少一定的量，来达到要求