自動扶梯傳感器防逆轉保護的研究

摘 要：目前，自動扶梯防逆轉保護措施比較薄弱，一般都采用傳統的機械式保護。本文提出了一種基于微機控制的傳感器非接觸式保護方式，采用接近傳感器監測梯級運行狀態，將實時檢測脈沖與給定脈沖進行比較，當超過預設范圍時，控制系統輸出信號，切斷控制回路電源，迫使扶梯停止運行。

關鍵詞：自動扶梯；逆轉；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功能。傳統的安全保護裝置一般是將安全保護開關串接后接入控制系統，當出現故障，安全保護開關被打掉，控制系統將接收到故障信號，迫使運行接觸釋放，使自動扶梯停止運行。自動扶梯逆轉故障很難從機械上加以準確及時控制，往往由于動作遲緩，或未動作而產生不良后果。本文設計一種用傳感器監測逆轉故障，通過傳感器獲得故障信號，準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換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步把光信號轉換成電信號。[ 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光器發出光，當檢測物通過時，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，經傳感器內部檢測單元變換可輸出一個開光脈沖信號。[ 2 ]感應型接近傳感器無需接觸檢測對象進行檢測，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運行，所采用傳感器應能對自動扶梯運行狀態進行監測，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。根據其材質特點，自動扶梯檢測用傳感器可以選取接近傳感器。

二、防逆轉保護傳感器的安裝

檢測原理：以梯級滾輪的遮光效應，檢測梯級的運行狀態，梯級滾輪每經過傳感器將產生一個脈沖，扶梯啟動后是定速運行的，所以產生的脈沖周期是固定的。一旦發生逆轉，脈沖周期將發生變化，控制器接收到異常信號，輸出端將輸出驅動信號，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生兩個測速脈沖；控制系統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，控制系統將發出停車指令。梯級輪經過傳感器時遮光產生脈沖，離開時脈沖消失，因此對應的脈沖呈下列變化規律：

防逆轉功能的實現：設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，將執行安全保護功能，使扶梯制停，防止逆轉運行。

三、接入可編程電子安全系統

目前市場上自動扶梯安全保護控制系統主要有：PLC安全保護控制系統、電子式安全保護控制系統、微機控制系統等。

安全保護系統采用開環控制，開環控制框圖如下：

自動扶梯啟動后，傳感器進入工作模式。各功能傳感器對扶梯的運行狀態進行監測。傳感器所獲得的信號與系統給定量進行比較，微機控制系統能監測到自動扶梯的運行狀態。一旦監測結果超出系統所設范圍，微機控制系統將發出控制信號，驅動繼電器動作，自動扶梯進入安全模式，停止運行。

四、創新點

采用傳感器加微機控制系統對自動扶梯進行防逆轉保護實現了自動扶梯非接觸式保護，可以有效的對自動扶梯實施無損保護，相對于傳統的機械裝置加安全開關保護其準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的參數即可實施相應的保護功能，因此其安全保護方法便于推廣。

參考文獻：

[1] 單祥茹.基礎元件介紹—傳感器（二）[J].中國電子商情，2011（10）.

[2] 閆營閣.光電傳感器初探[J].硅谷，2012（20）.

[3] 鄭麟.關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、電梯控制技術。