光电开关在防止门机起升钢丝绳缠轴故障方面的应用

一、 相关背景

起升钢丝绳缠轴是我公司门机在工作中经常出现的故障，一直未能找到一种行之有效的防范办法。门机起升钢丝绳工作时在卷筒上松弛而导致乱毂是该故障产生的直接原因。起升钢丝绳在正常工作时，紧密缠绕在卷筒上。但是在有些情况下，例如：钢丝绳未挂吊具或吊具已放到地面上而继续下降时，就很容易产生钢丝绳在卷筒上松弛的现象，造成钢丝绳乱毂，继而发生钢丝绳缠轴故障。一旦发生该故障，轻者可导致钢丝绳报废，严重时可能造成卷筒支座损坏，甚至减速箱被挤坏等后果。要防止该故障的发生就要在钢丝绳在卷筒上松动的一开始，就检测出来，从而实现有效地停机保护。在采用了机械传动等多种检测方法效果均不理想之后，尝试了光电开关检测，结果取得了成功。从在门机实际工作的应用来看，光电开关工作可靠，检测钢丝绳松驰状态动作灵敏。从而彻底解决了这一难题。

二、 基本原理

图1

如图1所示。在钢丝绳卷筒下方两端设一组光电开关(发射、接收各一个)。当钢丝绳出现松垂时，钢丝绳经过光电开关的检测范围后，由光电开关发出一个通断信号，送入PLC，由PLC发出停止起升机构运行的指令，实现保护。

三、 设计要求

在钢丝绳卷筒轴线的正下方安装光电开关，同时在操作台上加装松绳报警指示灯、复位按钮、和松绳报警功能投入/解除选择开关。加装光电开关后，在门机起升运行过程中出现钢丝绳松垂后，可以及时准确的发出控制信号，使门机起升机构停止运行。松绳报警指示灯指示故障报警。在松绳状态消除后，可按复位按钮进行复位，使起升机构可以继续运行。通过松绳报警功能投入/解除选择开关，选择光电开关检测信号是否投入控制，以满足进行换钢丝绳等维修作业的需要。

四、 实施方法

1、 光电开关选型

光电开关应满足的技术要求：

检测距离应大于4米(满足钢丝绳卷筒长度要求)

最小检测灵敏度应小于25毫米(满足钢丝绳直径要求)

开关通断形式应为遮光通、断可调。(方便与PLC连接)

工作电压为直流24V，交流110V～220V(满足PLC输入电压要求)

触点容量应大于0.5A。(满足PLC输入电流要求)

根据上述技术参数要求，兼顾性价比考虑选用欧姆龙E3JM 10D4M型光电开关，该型光电开关采用对射式结构，检出距离长，检出精度高，允许偏差角度大，很适合门机上振动大的工作环境。

技术参数如下：

电源电压：12～24V DC±10% 24～240V AC±10% 50/60Hz

检出距离：10m

检出精度：<15mm

指向角：3～20度

触点容量：250V AC 3A(max)

2、 线路连接

采用3芯电缆把光电开关接至PLC。光电开关发射端和接收端端子1、2接电源，即PLC输入电源。这里PLC输入电源为直流24V，光电开关使用遮光动作常开触点输出，即接收端端子4、5。端子4接电源一端，端子5接至PLC输入模块，作为信号输出。起升支持、开闭两机构均是如此。松绳报警复位按钮、松绳报警功能投入/解除选择开关和松绳报警指示灯接入相应的PLC输入、输出模块即可。

3、 PLC编程

这里PLC使用功能图编程，逻辑图见图2。

图2

使用两个RS触发器接收起升两机构的光电开关信号。在钢丝绳松弛后通过光电开关检测范围时，RS触发器锁定光电开关信号(松绳报警功能投入/解除选择开关信号为1)，信号输出至变频器启动控制(本例起升机构采用变频驱动)，停止变频器运行。在松绳状态消除后，按下复位按钮，将RS触发器复位，恢复变频器启动允许状态。在暂时需解除保护时，将松绳报警功能投入/解除选择开关打到解除位置，使该信号为0，屏蔽光电开关信号。采用梯形图编程时按上述等同逻辑编制即可。

五、 实际效果

通过对我公司进行了该项技术改造的门机的实际使用情况来看，基本上杜绝了由于松绳引起的钢丝绳缠轴的故障，大大减少了因故障造成的钢丝绳损耗，提高门机运行的安全性和可靠性。