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摘 要：随着现代工业技术的高速发展，对生产过程的自动化、智能化要求日益增强。生产过程对物件的检测与分类控制技术也提出更高要求，传统的人工分类和接触式检测技术已不适用于现有生产过程控制系统。本文通过对产品包装检测的应用实例，对基于接近式、光电式检测的自动检测与分类控制系统进行研究。
关键词：信号检测与处理，优化控制，提高产品质量。
引 言 在自动化包装过程中，自动包装机械能够在控制系统的引导下完成一系列物品的包装工艺流程，但在自动包装过程中难免出现漏装、错装等情况。自动包装检测成为保证包装质量的一个重要环节。目前，生产现场仍普遍依靠人工检测包装产品的质量。在需要人工操作的生产线上，仍采用机械式的限位开关实现计件检测，限位开关存在机械磨损、抗震能力差、精度低等问题。
为此，在自动化生产过程中对于包含金属物件的产品，使用接近式传感器进行包装内的产品检测，可代替人工劳动，更加持续稳定的检测产品包装质量。使用光电式检测技术具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强等优势。
1、传感器简介
1.1接近式传感器，是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。在工控环境下常用的有以下几种：
（1）电容式接近传感器
电容式接近传感器是一个以电极为检测端的经电电容接近开关，它由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。
需要注意的是：电容式接近传感器检测的被测物体是金属导体，非金属导体不能用该方法测量。
（2）电感式接近传感器
电感式接近传感器由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。
1.2光电式传感器
光电式传感器中，发光二极管（或半导体激光管）的光束轴线和光电三极管的轴线在一个平面上，并成一定的夹角，两轴线在传感器前方交于一点。当被检测物体表面经过交点时，发光二极管的反射光被光电三极管接收，产生电信号。当物体离开交点时，反射区不在光电三极管的视角内，检测电路没有输出。
通常来讲，接近开关的检测方式，检测距离非常有限，还受被测对象属性影响；而光电开关的检测方式，则没有像接近开关那样太多的限制。对它们的使用各有千秋，不见得选用哪一种一定会更好，得因工况而异。
2、优化控制策略
下文以在产品包装过程中的隐蔽式包装物件检测与分类控制和岗位计数器两个应用场景简述接近式、光电式传感器在工业自动化控制中的应用。
2.1接近式隐蔽包装物件检测与分类控制应用
在某食品加工现场，灌装旋盖完成后的成品在经过全自动封箱机分批次的密封包装后，形成最终产品。全自动封箱机完成规格为4*6为一箱的批次包装，在包装过程中，存在漏装、产品倾倒、无盖等现象。如果没有及时发现和剔除次品包装箱，将进入产品合格库房，在倒运过程中，会对库房环境产生不利影响，增加库房管理难度，同时，如果一旦进入市场，将对产品的形象造成严重不利影响。
优化控制策略：采用电感式接近传感器制作与产品包装位置一致的机械手臂，对应生产线已装箱产品流过位置，当产品流经传感器，可检包装箱内测瓶盖的位置与数量是否符合包装质量要求。采用PLC系统控制，在控制系统中设计了通过传感器检测到瓶盖和信号消失的时间计算皮带速度的算法，以实现在不同带速下的自适应检测。通过传感器的检测和PLC内设定的算法判断是否出现包装错误或工序遗漏的不合格产品，自动生产线实现联锁控制，及时将不合格包装产品分类剔除。PLC选型为带高速定时器和计数器的型号，以满足精确的计算需求。
2.2 光电式岗位计数器优化
在某食品加工现场，灌装生产线上，对各灌装岗位人员进行灌装计件计数的实时统计，最初采用传统机械式装置加接近开关的方式进行计件计数统计，工人完成物件操作后将物件划过行程开关实现计件，存在漏计、多计、计数装置影响物件在传送带上正常运行等不良情况，严重耽误生产。
优化控制策略：采用光电式传感器代替原有机械装置加接近开关的检测计数方式，因光电式传感器可检测较大距离内的目标，将光电传感器安装与各灌装岗位输送带外侧，找准检测角度即可。工人灌装操作完成后将物件直接置于传送带上，灌装物件经过光电传感器感应检测点自动完成计件。光电传感器所收集到的计件信号接入PLC控制系统，经过程序计算处理，能实时准确的反映各岗位的工作量情况，在现场配置HMI，实现计件数量的实时显示，便于管理人员进行实时跟踪管理。
3、应用与效果
（1）减少生产人工成本
通过接近式檢测技术代替了人工检测与分类的过程，实现生产环节检测分类过程的自动化控制，及时判断不合格产品，提高包装质量。
（2）稳定精确的岗位计数
通过光电式传感器的使用，更为精确、可靠的检测生产线工人的工作效率。
（3）行业内外关键或高危生产线推广应用
该检测控制优化在食品加工行业的成功应用，可推广到矿山选矿生产过程的磨机润滑系统计数检测、浓密机耙架耙位检测、旋流器阀门位置检测等生产过程中，针对高寒、高海拔对电气设备的影响，应在设备选型，控制算法优化方面深入研究。
4、结论
接近式、光电式传感器在工业自动化控制上已普遍使用，随着数字化、智能化技术的发展，新技术的的创新可将接近式、光电式传感器应用于更广阔的领域。
参考文献：
[1]王再英，刘淮霞，陈毅静. 过程控制系统与仪表.机械工业出版社，2006.01：
[2]张洪润 （作者）.传感器技术大全（上册）. 北京航空航天大学出版社； 第1版 （2007年10月1日）
[3]徐守时 （作者）.信号与系统（第2版）. 清华大学出版社； 第2版 （2016年6月1日）
[4]李金城 （作者）.三菱FX2NPLC功能指令应用详解. 电子工业出版社； 第1版 （2011年11月1日）
作者简介：
王剑（1988-）男，云南嵩明，汉族，大专，区域工程师，研究方向：检测技术与自动化装置.
关键词：信号检测与处理，优化控制，提高产品质量。
引 言 在自动化包装过程中，自动包装机械能够在控制系统的引导下完成一系列物品的包装工艺流程，但在自动包装过程中难免出现漏装、错装等情况。自动包装检测成为保证包装质量的一个重要环节。目前，生产现场仍普遍依靠人工检测包装产品的质量。在需要人工操作的生产线上，仍采用机械式的限位开关实现计件检测，限位开关存在机械磨损、抗震能力差、精度低等问题。
为此，在自动化生产过程中对于包含金属物件的产品，使用接近式传感器进行包装内的产品检测，可代替人工劳动，更加持续稳定的检测产品包装质量。使用光电式检测技术具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强等优势。
1、传感器简介
1.1接近式传感器，是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。在工控环境下常用的有以下几种：
（1）电容式接近传感器
电容式接近传感器是一个以电极为检测端的经电电容接近开关，它由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。
需要注意的是：电容式接近传感器检测的被测物体是金属导体，非金属导体不能用该方法测量。
（2）电感式接近传感器
电感式接近传感器由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。
1.2光电式传感器
光电式传感器中，发光二极管（或半导体激光管）的光束轴线和光电三极管的轴线在一个平面上，并成一定的夹角，两轴线在传感器前方交于一点。当被检测物体表面经过交点时，发光二极管的反射光被光电三极管接收，产生电信号。当物体离开交点时，反射区不在光电三极管的视角内，检测电路没有输出。
通常来讲，接近开关的检测方式，检测距离非常有限，还受被测对象属性影响；而光电开关的检测方式，则没有像接近开关那样太多的限制。对它们的使用各有千秋，不见得选用哪一种一定会更好，得因工况而异。
2、优化控制策略
下文以在产品包装过程中的隐蔽式包装物件检测与分类控制和岗位计数器两个应用场景简述接近式、光电式传感器在工业自动化控制中的应用。
2.1接近式隐蔽包装物件检测与分类控制应用
在某食品加工现场，灌装旋盖完成后的成品在经过全自动封箱机分批次的密封包装后，形成最终产品。全自动封箱机完成规格为4*6为一箱的批次包装，在包装过程中，存在漏装、产品倾倒、无盖等现象。如果没有及时发现和剔除次品包装箱，将进入产品合格库房，在倒运过程中，会对库房环境产生不利影响，增加库房管理难度，同时，如果一旦进入市场，将对产品的形象造成严重不利影响。
优化控制策略：采用电感式接近传感器制作与产品包装位置一致的机械手臂，对应生产线已装箱产品流过位置，当产品流经传感器，可检包装箱内测瓶盖的位置与数量是否符合包装质量要求。采用PLC系统控制，在控制系统中设计了通过传感器检测到瓶盖和信号消失的时间计算皮带速度的算法，以实现在不同带速下的自适应检测。通过传感器的检测和PLC内设定的算法判断是否出现包装错误或工序遗漏的不合格产品，自动生产线实现联锁控制，及时将不合格包装产品分类剔除。PLC选型为带高速定时器和计数器的型号，以满足精确的计算需求。
2.2 光电式岗位计数器优化
在某食品加工现场，灌装生产线上，对各灌装岗位人员进行灌装计件计数的实时统计，最初采用传统机械式装置加接近开关的方式进行计件计数统计，工人完成物件操作后将物件划过行程开关实现计件，存在漏计、多计、计数装置影响物件在传送带上正常运行等不良情况，严重耽误生产。
优化控制策略：采用光电式传感器代替原有机械装置加接近开关的检测计数方式，因光电式传感器可检测较大距离内的目标，将光电传感器安装与各灌装岗位输送带外侧，找准检测角度即可。工人灌装操作完成后将物件直接置于传送带上，灌装物件经过光电传感器感应检测点自动完成计件。光电传感器所收集到的计件信号接入PLC控制系统，经过程序计算处理，能实时准确的反映各岗位的工作量情况，在现场配置HMI，实现计件数量的实时显示，便于管理人员进行实时跟踪管理。
3、应用与效果
（1）减少生产人工成本
通过接近式檢测技术代替了人工检测与分类的过程，实现生产环节检测分类过程的自动化控制，及时判断不合格产品，提高包装质量。
（2）稳定精确的岗位计数
通过光电式传感器的使用，更为精确、可靠的检测生产线工人的工作效率。
（3）行业内外关键或高危生产线推广应用
该检测控制优化在食品加工行业的成功应用，可推广到矿山选矿生产过程的磨机润滑系统计数检测、浓密机耙架耙位检测、旋流器阀门位置检测等生产过程中，针对高寒、高海拔对电气设备的影响，应在设备选型，控制算法优化方面深入研究。
4、结论
接近式、光电式传感器在工业自动化控制上已普遍使用，随着数字化、智能化技术的发展，新技术的的创新可将接近式、光电式传感器应用于更广阔的领域。
参考文献：
[1]王再英，刘淮霞，陈毅静. 过程控制系统与仪表.机械工业出版社，2006.01：
[2]张洪润 （作者）.传感器技术大全（上册）. 北京航空航天大学出版社； 第1版 （2007年10月1日）
[3]徐守时 （作者）.信号与系统（第2版）. 清华大学出版社； 第2版 （2016年6月1日）
[4]李金城 （作者）.三菱FX2NPLC功能指令应用详解. 电子工业出版社； 第1版 （2011年11月1日）
作者简介：
王剑（1988-）男，云南嵩明，汉族，大专，区域工程师，研究方向：检测技术与自动化装置.