自動扶梯傳感器防逆轉(zhuǎn)保護(hù)的研究

摘 要：目前，自動扶梯防逆轉(zhuǎn)保護(hù)措施比較薄弱，一般都采用傳統(tǒng)的機械式保護(hù)。本文提出了一種基于微機控制的傳感器非接觸式保護(hù)方式，采用接近傳感器監(jiān)測梯級運行狀態(tài)，將實時檢測脈沖與給定脈沖進(jìn)行比較，當(dāng)超過預(yù)設(shè)范圍時，控制系統(tǒng)輸出信號，切斷控制回路電源，迫使扶梯停止運行。

關(guān)鍵詞：自動扶梯；逆轉(zhuǎn)；傳感器；控制

自動扶梯的性能很大程度上取決于自動扶梯的安全保護(hù)功能。傳統(tǒng)的安全保護(hù)裝置一般是將安全保護(hù)開關(guān)串接后接入控制系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)故障，安全保護(hù)開關(guān)被打掉，控制系統(tǒng)將接收到故障信號，迫使運行接觸釋放，使自動扶梯停止運行。自動扶梯逆轉(zhuǎn)故障很難從機械上加以準(zhǔn)確及時控制，往往由于動作遲緩，或未動作而產(chǎn)生不良后果。本文設(shè)計一種用傳感器監(jiān)測逆轉(zhuǎn)故障，通過傳感器獲得故障信號，準(zhǔn)確及時的切斷控制電源，使扶梯停止運行。

一、傳感器的選取

傳感器的種類很多，有基于視覺功能的光敏傳感器，基于聽覺功能的聲敏傳感器，基于嗅覺功能的氣敏傳感器，基于味覺功能的化學(xué)傳感器、基于觸覺功能的流體傳感器等。目前市場上光電傳感器品牌有國外有西門子、施耐德、松下、歐姆龍等知名品牌；國內(nèi)有上海艾霖、深圳艾默生、上海倍加福等。光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器，它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。[ 1 ]自動扶梯檢測用傳感器可以選于反光板型光電傳感器。這種傳感器的特點是正常情況下發(fā)光器發(fā)出光，當(dāng)檢測物通過時，檢測物把光擋住，此時將有一部分光反射回來，傳感器中的收光器就收到一個光信號，經(jīng)傳感器內(nèi)部檢測單元變換可輸出一個開光脈沖信號。[ 2 ]感應(yīng)型接近傳感器無需接觸檢測對象進(jìn)行檢測，接近傳感器種類包括高頻振蕩型接近傳感器、電容型接近傳感器、電感型接近傳感器，霍爾效應(yīng)型接近傳感器等。而頻振蕩型包括：屏蔽型和非屏蔽型兩種。[ 3 ] 自動扶梯啟動后作定速循環(huán)運行，所采用傳感器應(yīng)能對自動扶梯運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，這里我們選取的探測對象是：梯級滾輪，梯級滾輪軸是金屬特性，外層是耐磨橡膠。根據(jù)其材質(zhì)特點，自動扶梯檢測用傳感器可以選取接近傳感器。

二、防逆轉(zhuǎn)保護(hù)傳感器的安裝

檢測原理：以梯級滾輪的遮光效應(yīng)，檢測梯級的運行狀態(tài)，梯級滾輪每經(jīng)過傳感器將產(chǎn)生一個脈沖，扶梯啟動后是定速運行的，所以產(chǎn)生的脈沖周期是固定的。一旦發(fā)生逆轉(zhuǎn)，脈沖周期將發(fā)生變化，控制器接收到異常信號，輸出端將輸出驅(qū)動信號，切斷控制回路電源，扶梯停止運行。目前，檢查梯速可用兩只測速傳感器跟扶梯梯級輔輪齊平，扶梯梯級輪接近傳感器時測速傳感器產(chǎn)生兩個測速脈沖；控制系統(tǒng)通過計算脈沖時間間隔來測定自動扶梯運行時的速度。從而判斷運行是否超速。一旦超速，控制系統(tǒng)將發(fā)出停車指令。梯級輪經(jīng)過傳感器時遮光產(chǎn)生脈沖，離開時脈沖消失，因此對應(yīng)的脈沖呈下列變化規(guī)律：

防逆轉(zhuǎn)功能的實現(xiàn)：設(shè)定兩個傳感器的相對位置，使第一個傳感器的脈沖信號超前于第二個傳感器的脈沖信號，兩個脈沖信號有重疊部分。通過檢測傳感器的邏輯順序可以判斷出梯級的的實際運行方向。一旦錯誤，將執(zhí)行安全保護(hù)功能，使扶梯制停，防止逆轉(zhuǎn)運行。

三、接入可編程電子安全系統(tǒng)

目前市場上自動扶梯安全保護(hù)控制系統(tǒng)主要有：PLC安全保護(hù)控制系統(tǒng)、電子式安全保護(hù)控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)等。

安全保護(hù)系統(tǒng)采用開環(huán)控制，開環(huán)控制框圖如下：

自動扶梯啟動后，傳感器進(jìn)入工作模式。各功能傳感器對扶梯的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。傳感器所獲得的信號與系統(tǒng)給定量進(jìn)行比較，微機控制系統(tǒng)能監(jiān)測到自動扶梯的運行狀態(tài)。一旦監(jiān)測結(jié)果超出系統(tǒng)所設(shè)范圍，微機控制系統(tǒng)將發(fā)出控制信號，驅(qū)動繼電器動作，自動扶梯進(jìn)入安全模式，停止運行。

四、創(chuàng)新點

采用傳感器加微機控制系統(tǒng)對自動扶梯進(jìn)行防逆轉(zhuǎn)保護(hù)實現(xiàn)了自動扶梯非接觸式保護(hù)，可以有效的對自動扶梯實施無損保護(hù)，相對于傳統(tǒng)的機械裝置加安全開關(guān)保護(hù)其準(zhǔn)確性和及時性得到了改善。本控制方式加以軟件控制，對于不同的扶梯只需改變相應(yīng)的參數(shù)即可實施相應(yīng)的保護(hù)功能，因此其安全保護(hù)方法便于推廣。

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[3] 鄭麟.關(guān)于接近傳感器原理介紹及常見故障分析[J].中國新通信，2015，08，20.

作者簡介：

蔣超凡（1987-），男，江蘇溧陽人，助理講師，主要研究方向為機電技術(shù)、電梯控制技術(shù)。