開關(guān)量傳感器經(jīng)典故障淺析

張新濤

【摘 要】本文通過對(duì)開光量傳感器中的接近開關(guān)、光電開關(guān)、行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)和經(jīng)典故障進(jìn)行分析，提出故障原因和預(yù)防方法。

【關(guān)鍵詞】開光量傳感器；經(jīng)典故障；故障原因；預(yù)防方法

0.概述

在現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)里，開光量傳感器大量使用，尤其是接近開關(guān)：鋼廠大量使用電感式接近開關(guān)，用于檢測接近的金屬物體；光電開關(guān)：鋼廠使用最多的是標(biāo)準(zhǔn)對(duì)射型光電開關(guān)，用于檢測生產(chǎn)線上是否有鋼坯或帶鋼通過；行程開關(guān)：用于檢測移動(dòng)物體如小車的行程位置，本文對(duì)單桿行程開關(guān)進(jìn)行研究。

1.接近開關(guān)經(jīng)典故障剖析和預(yù)防

1.1電感型接近開關(guān)工作原理

接近開關(guān)通電后，通過高頻振蕩器使線圈發(fā)出高頻磁場，鐵和呂等金屬材質(zhì)的被檢測物體接近磁場時(shí)，表面產(chǎn)生渦電流，渦電流又引發(fā)反向的感應(yīng)磁場，振蕩器受到反向的感應(yīng)磁場影響，逐漸減弱并停止振蕩，通過振蕩器振蕩信號(hào)的有無，控制輸出ON/OFF。

1.2接近開關(guān)經(jīng)典故障

酸軋軋機(jī)接近開關(guān)使用易福門2線交直流兩用型接近開關(guān)，電源為220VAC，檢測距離10mm，PLC輸入模塊使用日立的數(shù)字量輸入模塊，220ACV輸入。正常使用一段時(shí)間后，部分位置的檔鐵靠近接近開關(guān)時(shí)，極限尾部工作指示燈變換動(dòng)作正常，但PLC遠(yuǎn)程數(shù)字量輸入模塊輸入點(diǎn)動(dòng)作狀態(tài)無變換，PLC程序監(jiān)控中也無反應(yīng)。

1.3接近開關(guān)故障原因

電感式接近開關(guān)電源使用交直流兩用型時(shí)，一般為20V～270V，屬于寬電壓范圍，一般工業(yè)上電壓為24V或220V，當(dāng)電壓較低時(shí)，能夠正常動(dòng)作。日立PLC開光量輸入模塊，輸入電壓范圍230V-175V左右，低于電壓范圍時(shí)，無法驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)部點(diǎn)動(dòng)作。由于接近開關(guān)端子箱位于軋機(jī)牌坊上，雖然做了密封，但是乳化液蒸汽還是能夠順著接近開關(guān)保護(hù)線管內(nèi)部鉆到端子箱內(nèi)部，在端子和端子箱體內(nèi)部凝露積水。端子受潮后，原來220V電壓漏電到165-170V，此時(shí)的電壓可使接近開關(guān)正常動(dòng)作，但返回PLC輸入模塊的170V電壓無法驅(qū)動(dòng)輸入模塊，導(dǎo)致PLC不能檢測到接近開關(guān)的狀態(tài)。

1.4接近開關(guān)故障預(yù)防

對(duì)于潮濕位置（比如軋機(jī)，乳化液或水蒸氣較大）安裝的接近開關(guān)應(yīng)選用帶有防水功能開關(guān)，端子盒位于潮濕環(huán)境較近或接近水源的，常用防潮處理方法有：（1）使用不銹鋼材質(zhì)端子盒，防止水或水蒸氣腐蝕端子盒；（2）端子盒立面安裝，有效防止鎖緊螺絲處進(jìn)水；（3）對(duì)于蒸汽環(huán)境安裝的端子盒，盒蓋和極限進(jìn)端子盒端口采用密封處理；（4）乳化液蒸氣或潮氣較大（比如軋機(jī)）位置，可將干燥壓縮風(fēng)引入端子盒，使端子盒內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，阻止蒸汽進(jìn)入。

2.光電開關(guān)經(jīng)典故障剖析和預(yù)防

2.1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)射型光電開關(guān)工作原理及特點(diǎn)

對(duì)射型光電開關(guān)發(fā)射器和接收器位于獨(dú)立的兩個(gè)客體中，發(fā)射器發(fā)送的光直接被接收器接收，如果物體遮住了光束，開光功能將觸發(fā)。對(duì)射型光電開關(guān)具有穩(wěn)定性高，能量強(qiáng)，遠(yuǎn)距離檢測等特點(diǎn)，但光軸對(duì)合比較困難。

2.2光電開關(guān)經(jīng)典問題

鋼廠光電開關(guān)多半安裝在生產(chǎn)線兩側(cè)或生產(chǎn)線上下，一般發(fā)射器與接收器相距2米-3.5米，在實(shí)際使用中，光電開關(guān)故障率最高的問題是接收器信號(hào)的閃斷或突然丟失，調(diào)節(jié)光軸對(duì)正時(shí)間較長，且調(diào)整后的精度無法判定。

2.3光電開關(guān)問題原因

對(duì)射型光電開關(guān)發(fā)射器和接收器的軸線對(duì)正與距離和兩個(gè)器件的位置偏差有絕對(duì)關(guān)系，經(jīng)過驗(yàn)證胡得到它們之間的關(guān)系，關(guān)系表見表2-1，說明圖見圖2-1：

圖2-1

表2-1 對(duì)射型光電開關(guān)發(fā)送器和接收器檢測距離和偏差關(guān)系表

表1說明，如果發(fā)射器不動(dòng)，接收器軸線調(diào)整到一定范圍內(nèi)，即可接收到信號(hào)，使本體上的工作指示燈點(diǎn)亮和信號(hào)輸出。當(dāng)調(diào)節(jié)后偏差位于偏差內(nèi)臨界時(shí)，光電開關(guān)安裝支架輕微的振動(dòng)將導(dǎo)致信號(hào)丟失；但支架振動(dòng)停止時(shí)，信號(hào)恢復(fù)穩(wěn)定。

2.4光電開關(guān)故障預(yù)防

光電開關(guān)的調(diào)整工作應(yīng)該在檢修時(shí)進(jìn)行，并使用一些輔助工具進(jìn)行軸線對(duì)正，垂直安裝可以利用吊線的方法，平行安裝和傾斜安裝可以使用激光手電輔助進(jìn)行軸線對(duì)正，這時(shí)不推薦使用拉線方法，因?yàn)榇藭r(shí)穩(wěn)定性不強(qiáng)。無論使用何種方法，要保證輔助工具與發(fā)射器和接收器本體保持平行，否則調(diào)整沒有意義。找正后，對(duì)光電開關(guān)支架地腳進(jìn)行防松固定。

3.行程開關(guān)經(jīng)典故障和預(yù)防

3.1滾輪驅(qū)動(dòng)桿型行程開關(guān)安裝特點(diǎn)和構(gòu)造

滾輪驅(qū)動(dòng)桿型屬于行程開關(guān)的通用型開關(guān)，此種開關(guān)一般安裝在機(jī)械行程的終端，起到碰觸后停車作用，可在具有油污、腐蝕地點(diǎn)安裝。滾輪驅(qū)動(dòng)桿型行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)見圖3-1。

3.2行程開關(guān)經(jīng)典故障

按照說明書描述，行程開關(guān)的動(dòng)作次數(shù)為30000次，但有些部位使用的行程開關(guān)使用次數(shù)到達(dá)10000次左右，行程開關(guān)的彈簧就已失效，動(dòng)作后不能正?；貜?。更換后，使用10000次左右，行程開關(guān)彈簧再次失效無法使用。而其它位置行程開關(guān)已正常使用20000次。

3.3行程開關(guān)故障原因

通用型行程開關(guān)動(dòng)作接近行程為45度，滾輪大小一般為17.4mm-17.5mm，從圖3-2可知，驅(qū)動(dòng)桿動(dòng)作45度時(shí)，滾輪上表面與驅(qū)動(dòng)桿在原位時(shí)滾輪的中心點(diǎn)在同一水平線。如果撞鐵與行程開關(guān)在初始位置接觸時(shí)，撞鐵的下表面低于行程開關(guān)滾輪的中心點(diǎn)，見圖3-3，相撞后設(shè)備沒有立即停止（比如設(shè)置了延時(shí)停止，或機(jī)械行程停止有延遲），滾輪驅(qū)動(dòng)桿受壓超出45度的接近行程，到達(dá)過行程區(qū)域，使驅(qū)動(dòng)桿彈簧受損。在驅(qū)動(dòng)桿初始位置，撞鐵下表面低于滾輪中心點(diǎn)多少，受壓后過行程即為多少。長此以往，必將降低行程開關(guān)的使用壽命。

3.4行程開關(guān)故障預(yù)防

滾輪驅(qū)動(dòng)桿的接近行程為45度，動(dòng)作位置大約在接近行程的1/2左右，及滾輪的1/4位置。所以調(diào)整通用型滾輪驅(qū)動(dòng)桿型行程開關(guān)時(shí)，撞鐵的下表面應(yīng)該在滾輪的1/4-1/2位置為宜。

4.結(jié)論

開關(guān)量傳感器是實(shí)現(xiàn)冶金自動(dòng)化的重要組成部分，也是事故發(fā)生最多的元件，此篇文章只是分析了一些比較特別的故障，還有許多故障原因比較容易查找的例子，再次不在一一列舉，通過對(duì)現(xiàn)場自動(dòng)化設(shè)備的研究分析，可避免許多設(shè)備故障的重復(fù)發(fā)生，有利于我們對(duì)設(shè)備的有效掌握，也有利于提高維護(hù)人員的維護(hù)水平。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]光電傳感器產(chǎn)品選型手冊2010.上海倍加福工業(yè)自動(dòng)化貿(mào)易有限公司.

[4]易福門電子有限公司產(chǎn)品目錄.易福門公司.