光電開關(guān)在防止門機(jī)起升鋼絲繩纏軸故障方面的應(yīng)用

       一、 相關(guān)背景
       起升鋼絲繩纏軸是我公司門機(jī)在工作中經(jīng)常出現(xiàn)的故障，一直未能找到一種行之有效的防范辦法。門機(jī)起升鋼絲繩工作時(shí)在卷筒上松弛而導(dǎo)致亂轂是該故障產(chǎn)生的直接原因。起升鋼絲繩在正常工作時(shí)，緊密纏繞在卷筒上。但是在有些情況下，例如：鋼絲繩未掛吊具或吊具已放到地面上而繼續(xù)下降時(shí)，就很容易產(chǎn)生鋼絲繩在卷筒上松弛的現(xiàn)象，造成鋼絲繩亂轂，繼而發(fā)生鋼絲繩纏軸故障。一旦發(fā)生該故障，輕者可導(dǎo)致鋼絲繩報(bào)廢，嚴(yán)重時(shí)可能造成卷筒支座損壞，甚至減速箱被擠壞等后果。要防止該故障的發(fā)生就要在鋼絲繩在卷筒上松動(dòng)的一開始，就檢測出來，從而實(shí)現(xiàn)有效地停機(jī)保護(hù)。在采用了機(jī)械傳動(dòng)等多種檢測方法效果均不理想之后，嘗試了光電開關(guān)檢測，結(jié)果取得了成功。從在門機(jī)實(shí)際工作的應(yīng)用來看，光電開關(guān)工作可靠，檢測鋼絲繩松馳狀態(tài)動(dòng)作靈敏。從而徹底解決了這一難題。
       二、 基本原理

                                                                圖1
       如圖1所示。在鋼絲繩卷筒下方兩端設(shè)一組光電開關(guān)（發(fā)射、接收各一個(gè)）。當(dāng)鋼絲繩出現(xiàn)松垂時(shí)，鋼絲繩經(jīng)過光電開關(guān)的檢測范圍后，由光電開關(guān)發(fā)出一個(gè)通斷信號(hào)，送入PLC，由PLC發(fā)出停止起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行的指令，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
       三、 設(shè)計(jì)要求
       在鋼絲繩卷筒軸線的正下方安裝光電開關(guān)，同時(shí)在操作臺(tái)上加裝松繩報(bào)警指示燈、復(fù)位按鈕、和松繩報(bào)警功能投入/解除選擇開關(guān)。加裝光電開關(guān)后，在門機(jī)起升運(yùn)行過程中出現(xiàn)鋼絲繩松垂后，可以及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)出控制信號(hào)，使門機(jī)起升機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行。松繩報(bào)警指示燈指示故障報(bào)警。在松繩狀態(tài)消除后，可按復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位，使起升機(jī)構(gòu)可以繼續(xù)運(yùn)行。通過松繩報(bào)警功能投入/解除選擇開關(guān)，選擇光電開關(guān)檢測信號(hào)是否投入控制，以滿足進(jìn)行換鋼絲繩等維修作業(yè)的需要。
       四、 實(shí)施方法
       1、 光電開關(guān)選型
       光電開關(guān)應(yīng)滿足的技術(shù)要求：
       檢測距離應(yīng)大于4米（滿足鋼絲繩卷筒長度要求）
       最小檢測靈敏度應(yīng)小于25毫米（滿足鋼絲繩直徑要求）
       開關(guān)通斷形式應(yīng)為遮光通、斷可調(diào)。(方便與PLC連接)
       工作電壓為直流24V，交流110V～220V(滿足PLC輸入電壓要求)
       觸點(diǎn)容量應(yīng)大于0.5A。（滿足PLC輸入電流要求）
       根據(jù)上述技術(shù)參數(shù)要求，兼顧性價(jià)比考慮選用歐姆龍E3JM 10D4M型光電開關(guān)，該型光電開關(guān)采用對射式結(jié)構(gòu)，檢出距離長，檢出精度高，允許偏差角度大，很適合門機(jī)上振動(dòng)大的工作環(huán)境。
       技術(shù)參數(shù)如下：
       電源電壓：12～24V DC±10％  24～240V AC±10%  50/60Hz
       檢出距離：10m
       檢出精度：<15mm
       指向角：3～20度
       觸點(diǎn)容量：250V AC 3A(max)
       2、 線路連接
       采用3芯電纜把光電開關(guān)接至PLC。光電開關(guān)發(fā)射端和接收端端子1、2接電源，即PLC輸入電源。這里PLC輸入電源為直流24V，光電開關(guān)使用遮光動(dòng)作常開觸點(diǎn)輸出，即接收端端子4、5。端子4接電源一端，端子5接至PLC輸入模塊，作為信號(hào)輸出。起升支持、開閉兩機(jī)構(gòu)均是如此。松繩報(bào)警復(fù)位按鈕、松繩報(bào)警功能投入/解除選擇開關(guān)和松繩報(bào)警指示燈接入相應(yīng)的PLC輸入、輸出模塊即可。
       3、 PLC編程
       這里PLC使用功能圖編程，邏輯圖見圖2。

                                                                     圖2
       使用兩個(gè)RS觸發(fā)器接收起升兩機(jī)構(gòu)的光電開關(guān)信號(hào)。在鋼絲繩松弛后通過光電開關(guān)檢測范圍時(shí)，RS觸發(fā)器鎖定光電開關(guān)信號(hào)（松繩報(bào)警功能投入/解除選擇開關(guān)信號(hào)為1），信號(hào)輸出至變頻器啟動(dòng)控制（本例起升機(jī)構(gòu)采用變頻驅(qū)動(dòng)），停止變頻器運(yùn)行。在松繩狀態(tài)消除后，按下復(fù)位按鈕，將RS觸發(fā)器復(fù)位，恢復(fù)變頻器啟動(dòng)允許狀態(tài)。在暫時(shí)需解除保護(hù)時(shí)，將松繩報(bào)警功能投入/解除選擇開關(guān)打到解除位置，使該信號(hào)為0，屏蔽光電開關(guān)信號(hào)。采用梯形圖編程時(shí)按上述等同邏輯編制即可。
       五、 實(shí)際效果
       通過對我公司進(jìn)行了該項(xiàng)技術(shù)改造的門機(jī)的實(shí)際使用情況來看，基本上杜絕了由于松繩引起的鋼絲繩纏軸的故障，大大減少了因故障造成的鋼絲繩損耗，提高門機(jī)運(yùn)行的安全性和可靠性。