光電開關在防止門機起升鋼絲繩纏軸故障方面的應用

       一、 相關背景
       起升鋼絲繩纏軸是我公司門機在工作中經常出現的故障，一直未能找到一種行之有效的防范辦法。門機起升鋼絲繩工作時在卷筒上松弛而導致亂轂是該故障產生的直接原因。起升鋼絲繩在正常工作時，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下降時，就很容易產生鋼絲繩在卷筒上松弛的現象，造成鋼絲繩亂轂，繼而發生鋼絲繩纏軸故障。一旦發生該故障，輕者可導致鋼絲繩報廢，嚴重時可能造成卷筒支座損壞，甚至減速箱被擠壞等后果。要防止該故障的發生就要在鋼絲繩在卷筒上松動的一開始，就檢測出來，從而實現有效地停機保護。在采用了機械傳動等多種檢測方法效果均不理想之后，嘗試了光電開關檢測，結果取得了成功。從在門機實際工作的應用來看，光電開關工作可靠，檢測鋼絲繩松馳狀態動作靈敏。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一組光電開關（發射、接收各一個）。當鋼絲繩出現松垂時，鋼絲繩經過光電開關的檢測范圍后，由光電開關發出一個通斷信號，送入PLC，由PLC發出停止起升機構運行的指令，實現保護。
       三、 設計要求
       在鋼絲繩卷筒軸線的正下方安裝光電開關，同時在操作臺上加裝松繩報警指示燈、復位按鈕、和松繩報警功能投入/解除選擇開關。加裝光電開關后，在門機起升運行過程中出現鋼絲繩松垂后，可以及時準確的發出控制信號，使門機起升機構停止運行。松繩報警指示燈指示故障報警。在松繩狀態消除后，可按復位按鈕進行復位，使起升機構可以繼續運行。通過松繩報警功能投入/解除選擇開關，選擇光電開關檢測信號是否投入控制，以滿足進行換鋼絲繩等維修作業的需要。
       四、 實施方法
       1、 光電開關選型
       光電開關應滿足的技術要求：
       檢測距離應大于4米（滿足鋼絲繩卷筒長度要求）
       最小檢測靈敏度應小于25毫米（滿足鋼絲繩直徑要求）
       開關通斷形式應為遮光通、斷可調。(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)
       觸點容量應大于0.5A。（滿足PLC輸入電流要求）
       根據上述技術參數要求，兼顧性價比考慮選用歐姆龍E3JM 10D4M型光電開關，該型光電開關采用對射式結構，檢出距離長，檢出精度高，允許偏差角度大，很適合門機上振動大的工作環境。
       技術參數如下：
       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
       觸點容量：250V AC 3A(max)
       2、 線路連接
       采用3芯電纜把光電開關接至PLC。光電開關發射端和接收端端子1、2接電源，即PLC輸入電源。這里PLC輸入電源為直流24V，光電開關使用遮光動作常開觸點輸出，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，作為信號輸出。起升支持、開閉兩機構均是如此。松繩報警復位按鈕、松繩報警功能投入/解除選擇開關和松繩報警指示燈接入相應的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RS觸發器接收起升兩機構的光電開關信號。在鋼絲繩松弛后通過光電開關檢測范圍時，RS觸發器鎖定光電開關信號（松繩報警功能投入/解除選擇開關信號為1），信號輸出至變頻器啟動控制（本例起升機構采用變頻驅動），停止變頻器運行。在松繩狀態消除后，按下復位按鈕，將RS觸發器復位，恢復變頻器啟動允許狀態。在暫時需解除保護時，將松繩報警功能投入/解除選擇開關打到解除位置，使該信號為0，屏蔽光電開關信號。采用梯形圖編程時按上述等同邏輯編制即可。
       五、 實際效果
       通過對我公司進行了該項技術改造的門機的實際使用情況來看，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，提高門機運行的安全性和可靠性。