CN106015907B - 滚筒设备安全防护装置 - Google Patents

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    • F16P3/08—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body in connection with the locking of doors, covers, guards, or like members giving access to moving machine parts

Abstract

本发明公开一种滚筒设备安全防护装置，根据制丝车间滚筒类设备粉尘大、湿气重、温度高等特点，包括滚筒安全门监测部分、信号传输部分和安全控制部分，监测部分采用强抗干扰、全密封的全密封圆柱状金属接近开关来检测滚筒安全门的开启状态，这类接近开关能够在恶劣环境中长期工作；在单回路监测的基础上再增加一个监测回路，充分考虑到恶劣环境下接近开关的失效问题，双监测点分别安装在滚筒安全门开门侧的上、下部分。检测信号通过总线传输至远离恶劣环境的PLC控制器中进行处理，充分考虑了信号传输的可靠问题。只要系统检测到任意一个回路的开门信号，就立即停止滚筒运行。本装置能够在恶劣场合下可靠检测滚筒安全门的状态，保证生产安全。

Description

滚筒设备安全防护装置
技术领域
本发明属于滚筒类设备安全领域、烟草机械防护装置领域，具体为烟草电气的制丝车间滚筒类设备安全生产领域，用于提高滚筒生产过程的安全性，防止生产过程中滚筒门开启后导致的人身安全事故。
背景技术
在烟草行业中，普遍使用滚筒类设备对烟片进行回潮处理，制丝车间原滚筒采用单回路插座式接近开关来监控安全门的状态。通过对制丝车间实际使用分析，滚筒安全门位于滚筒出口，在正常生产过程中滚筒出口是高温高湿高粉尘的环境，原有的插座式接近开关防护等级不高，恶劣的环境加速器件老化，在长时间使用后存在安全门接近开关失效的问题，导致开门后滚筒仍然能够运行，存在较大安全隐患。根据以上实际情况，研究一种高效可靠的安全门监测装置，在制丝车间是十分必要的，它在保证职工人身安全，车间安全生产管理方面有积极的意义。
发明内容
由于滚筒出口具有湿度大、灰尘大、温度高等特点。为了从根本上解决安全装置失效的问题，本发明提供一种滚筒设备安全防护装置，其新增器件少，可靠性大幅提高。
本发明的技术方案为：
一种滚筒设备安全防护装置，包括滚筒安全门监测部分、信号传输部分和安全控制部分；
安全门监测部分采用至少2个全密封圆柱状金属接近开关，用支架安装于滚筒门开门侧的至少两个监测点上，2个全密封圆柱状金属接近开关分别连接有回路，形成双回路门的开关状态实时采集回路；
信号传输部分采用现场总线，现场总线连接安全门监测部分及远离滚筒出口的安全控制部分；
安全控制部分采用PLC控制器，PLC控制器根据全密封圆柱状金属接近开关在监测点采集到的信号控制滚筒的运行，安全门监测部分的任意一个回路有开门信号，滚筒便停止运行。
进一步地，滚筒安全门位于滚筒出口端，是供人进出滚筒内部的外开式金属门。
进一步地，2个全密封圆柱状金属接近开关分别用支架安装于滚筒门开门侧的上部和下部进行双回路门状态的实时采集。
进一步地，所述的2个全密封圆柱状金属接近开关的规格型号均相同且外表带螺纹；
全密封圆柱状金属接近开关的直径为30.0mm，长度为50.0mm，型号为NBN15-30GM50-E2；
PLC控制器的型号为西门子S7-300型PLC控制器；
进一步地，所述的支架为套装，分为独立的两个部分：
第一部分为L型固定支架，用于固定接近开关，L型固定支架上开有用于安装全密封圆柱状金属接近开关的螺纹孔；
第二部分为L型接近片，L型接近片不开孔；
L型固定支架安装在开门侧的筒壁上，L型接近片安装在门上。
进一步地，每个L型接近片与其安装的接近开关的距离在10～15mm之间。
进一步地，L型固定支架其长宽高尺寸为：60.0mm×50.0mm×40.0mm，厚度为2.0mm；安装全密封圆柱状金属接近开关的螺纹孔的直径为30.0mm；L型接近片长宽高尺寸为：60.0mm×50.0mm×40.0mm；滚筒安全门的宽度为850.0mm，长度为1650.0mm。
进一步地，双回路监测中两个监测门状态的监测点，第一个点位于开门侧上部，距离门顶70mm处，第二个点位于开门侧下部，距离门底120mm处。
进一步地，所述的现场总线采用的是德国西门子公司PROFIBUS现场总线，其使用RS485接口。
进一步地，所述的PLC控制器配置为：只要任意一个回路有开门信号，滚筒便停止运行，待开门信号消失后必须人工确认关门才能恢复滚筒运行。
使用全封闭式圆柱型金属接近开关，其防护等级高、测量距离大，反应灵敏，安装方便，尤其对外界环境温度变化引起的干扰不灵敏，能很好的满足制丝车间的环境要求和控制实用要求，解决器件可靠性问题。
采用双回路监测，在原来监测回路的基础上再增加一个监测回路，充分考虑到恶劣环境下接近开关的失效问题，只要任意一个回路有开门信号，滚筒均停止运行，解决监测器件失效问题。
采用现场总线技术，把从现场恶劣环境中采集到的信号传输至远离滚筒出口的控制器中做处理，解决信号传输稳定性问题。
优选地，PLC控制器包括依次连接的如下模块：
安全门打开模块：只要任意一个回路有开门信号，连接下一模块；
滚筒停止运行模块：接收到安全门打开模块的信号时，控制滚筒停止运行，连接下一模块；
人工确认模块：待开门信号消失后，收到人工确认关门指令，连接下一模块；
恢复滚筒运行模块：恢复滚筒运行。
优选地，所述的PLC控制器还包括有单路报警模块，单路报警模块配置为：如果只有其中某一路监测到开门信号，那么报警提示工作人员检查监测接近开关。
本发明通过下列技术方案完成：
本发明的设计思路为：
1)从问题根源着手，从可能导致人身事故的多维度因素入手，解决了滚筒的安全生产问题，如何最大限度避免安全事故是本发明的主要设计思想。
2)充分考虑现场采集器件的工作环境，选用更高防护等级，更加可靠的器件应对滚筒出口湿度大、灰尘大、温度高的问题，确保监测器件正常工作。
3)采用冗余理念，引入双回路监测机制，在某一路失效的情况下仍然能够正常监测，并对失效的监测装置提出报警，提醒监测人员更换。提高监测的可靠性。
4)采用现场总线技术，把信号传至远离恶劣环境的PLC中进行处理，提高信号传输的可靠性，保证信号得到及时处理。
5)优选地，加入人工确认程序，在出现门打开信号后必须人工确认才能重新启动，避免人为误操作。
附图说明
图1为本发明的滚筒设备安全防护装置一个实施例的滚筒安全门示意图；
图2为本发明的滚筒设备安全防护装置一个实施例的全封闭式金属接近开关示意图；
图3为本发明的滚筒设备安全防护装置一个实施例的支架示意图；
图4为本发明的滚筒设备安全防护装置一个实施例的接近开关安装示意图；
图5为本发明的滚筒设备安全防护装置的信号传递流程图；
图6为本发明的滚筒设备安全防护装置一个实施例的安全控制部分流程示意图。
图中，1——感应头；2——信号线；3——L型接近片；4——L型固定支架；5——第一全密封圆柱状金属接近开关；6——第二全密封圆柱状金属接近开关。
具体实施方式
现结合附图及具体实施例对本发明作进一步地说明。
在具体的一个实施例中：
滚筒设备安全防护装置，用于防护滚筒在开门状态时的人身安全事故，包括安全门监测部分、信号传输部分和安全控制部分，安全门监测部分至少采用2个规格型号完全相同的全密封圆柱状金属接近开关，第一全密封圆柱状金属接近开关，第二全密封圆柱状金属接近开关，分别用支架安装于滚筒门开门侧的上部和下部进行双回路门状态的实时采集；信号传输部分采用现场总线技术，将现场信号传输至远离恶劣环境的PLC控制器中进行处理；安全控制部分使用西门子S7-300型PLC，根据现场信号的情况控制滚筒的启停。
本安全防护装置具有强抗干扰和双回路特性，第一检测回路安装在滚筒安全门开门侧的右上部分，第二检测回路安装在滚筒安全门开门侧的右下部分。检测信号通过信号线传输至环境较好的分布式I/O中，再由分布式I/O的IM151模块通过PROFIBUS总线传输至远离恶劣环境的PLC控制器中进行处理，充分考虑了信号传输的可靠问题。
本安全防护装置的安全策略是：只要系统检测到任意一个回路的开门信号，就立即停止滚筒运行，并不允许滚筒再次启动，直至开门信号消除，优选为人工确认后才恢复运行使能。本安全装置适用于粉尘大、湿气重和温度高的恶劣环境，能够在上述场合下可靠检测滚筒安全门的状态，保证了生产安全。
在一个优选的实施例中：
(一)选取接近开关。考虑到恶劣的使用环境，选取的2个型号相同且外表带螺纹的圆柱状全密封金属接近开关，其直径为30.0mm，长度为50.0mm，型号为NBN15-30GM50-E2。
(二)根据接近开关制作支架，所述的支架为套装，分为独立的两个部分。第一部分为L型固定支架，用于固定接近开关，其长宽高尺寸为：60.0mm×50.0mm×40.0mm，厚度为2.0mm。L型固定支架上有用于安装接近开关的螺纹孔，直径为30.0mm。第二部分为L型接近片，其长宽高尺寸为：60.0mm×50.0mm×40.0mm，接近片上不开孔。
(三)安装第一个监测点支架，L型固定支架(第一部分)安装在开门侧上部的筒壁上，距离门顶70.0mm。L型接近片(第二部分)安装在门上，关门时接近片与固定支架水平对齐，且接近片与固定支架的距离要保持在30.0～50.0mm之间。
(四)安装第二个监测点支架，L型固定支架(第一部分)安装在开门侧下部的筒壁上，距离门底120.0mm，以方便工作人员进出为原则。L型接近片(第二部分)安装在门上，关门时接近片与固定支架水平对齐，且接近片与固定支架的距离要保持在30.0～50.0mm之间。
(五)安全接近开关，把全密封圆柱状金属接近开关装入固定支架中，调节接近开关与接近片的距离，最优为10.0～15.0mm，并测试接近信号的有效性。
(六)铺设信号传输线路。把监测开关信号通过信号线接至环境较好的分布式I/O中，信号线接入数字量输入模块(DI)，再从分布式I/O的IM151模块上接一根PROFIBUS总线至远离恶劣环境的PLC控制器中。
(七)在PLC中编写安全策略：只要任意一个回路有开门信号，滚筒便停止运行，待开门信号消失后必须人工确认关门才能恢复滚筒使能。
如图1、图2，测量安全门长度为850.0mm，宽度为1650.0mm，门的大小参数知识为计算监测点位置做参考，选定的新监测接近开关直径为30.0mm，长度为50.0mm，型号为NBN15-30GM50-E2。全密封型、体型小巧便于安装，性能稳定，对恶劣环境有很好的抵抗能力。
如图3、图4，根据接近开关尺寸设计制作了接近开关固定支架和接近片，固定支架厚度为2mm长宽尺寸为60mm×50mm×40mm，支架上有一个用于安装接近开关的螺纹孔，直径为30mm。接近片厚度为2.0mm，长宽为30.0mm×50.0mm。安装第一个监测点：首先把固定支架焊接在安全门开门侧的筒壁上，距离开门边40.0mm，距离门底70.0mm；然后关门，把接近片焊接在开门边上，和固定支架保持水平。距离固定支架43.0mm。安装好支架后直接将接近开关旋转拧入支架螺纹孔中，调整距离使接近片与接近开关的距离在10～15mm之间(保证有效检测)，测试线路是否接通。同理，安装第二个监测点，此监测点距离开门边40.0mm，距离门顶70.0mm。
如图5，搭建信号传递通道，首先将现场采集的信号接入分布式IO的DI模块中，然后重IM151接PROFIBUS总线至远离恶劣环境的PLC控制器中进行处理。
如图6，配置安全控制部分的PLC控制器，安全控制第一部分，只要任意一个回路有开门信号，滚筒便停止运行，待开门信号消失后必须人工确认关门才能恢复滚筒功能。第二部分，如果只有其中某一路监测到开门信号，那么报警提示工作人员检查监测接近开关。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本案的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本案进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本案的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本案技术方案的精神，其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种滚筒设备安全防护装置，其特征在于，
安全防护装置包括滚筒安全门监测部分、信号传输部分和安全控制部分；
安全门监测部分采用至少2个全密封圆柱状金属接近开关，用支架安装于滚筒门开门侧的至少两个监测点上，2个全密封圆柱状金属接近开关分别连接有回路，形成双回路门的开关状态实时采集回路；
信号传输部分采用现场总线，现场总线连接安全门监测部分及远离滚筒出口的安全控制部分；
安全控制部分采用PLC控制器，PLC控制器根据全密封圆柱状金属接近开关在监测点采集到的信号控制滚筒的运行，安全门监测部分的任意一个回路有开门信号，滚筒便停止运行；
PLC控制器包括依次连接的如下模块：
安全门打开模块：只要任意一个回路有开门信号，连接下一模块；
滚筒停止运行模块：接收到安全门打开模块的信号时，控制滚筒停止运行，连接下一模块；
人工确认模块：待开门信号消失后，收到人工确认关门指令，连接下一模块；
恢复滚筒运行模块：恢复滚筒运行。
2.根据权利要求1所述的一种滚筒设备安全防护装置，其特征在于，滚筒安全门位于滚筒出口端，是供人进出滚筒内部的外开式金属门。
3.根据权利要求1所述的一种滚筒设备安全防护装置，其特征在于，2个全密封圆柱状金属接近开关分别用支架安装于滚筒门开门侧的上部和下部进行双回路门状态的实时采集。
4.根据权利要求1所述的一种滚筒设备安全防护装置，其特征在于，
所述的2个全密封圆柱状金属接近开关的规格型号均相同且外表带螺纹；
全密封圆柱状金属接近开关的直径为30.0mm，长度为50.0mm，型号为NBN15-30GM50-E2；
PLC控制器的型号为西门子S7-300型PLC控制器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种滚筒设备安全防护装置，其特征在于，
所述的支架为套装，分为独立的两个部分：
第一部分为L型固定支架，用于固定接近开关，L型固定支架上开有用于安装全密封圆柱状金属接近开关的螺纹孔；
第二部分为L型接近片，L型接近片不开孔；
L型固定支架安装在开门侧的筒壁上，L型接近片安装在门上。
6.根据权利要求5所述的一种滚筒设备安全防护装置，其特征在于，每个L型接近片与其安装的接近开关的距离在10～15mm之间。
7.根据权利要求6所述的一种滚筒设备安全防护装置，其特征在于，L型固定支架其长宽高尺寸为：60.0mm×50.0mm×40.0mm，厚度为2.0mm；安装全密封圆柱状金属接近开关的螺纹孔的直径为30.0mm；L型接近片长宽高尺寸为：60.0mm×50.0mm×40.0mm；滚筒安全门的宽度为850.0mm，长度为1650.0mm。
8.根据权利要求1至4任一项所述的一种滚筒设备安全防护装置，其特征在于，双回路监测中两个监测门状态的监测点，第一个点位于开门侧上部，距离门顶70mm处，第二个点位于开门侧下部，距离门底120mm处。
9.根据权利要求1至4任一项所述的一种滚筒设备安全防护装置，其特征在于，所述的现场总线采用的是PROFIBUS现场总线，其使用RS485接口。
10.根据权利要求1至4任一所述的一种滚筒设备安全防护装置，其特征在于，所述的PLC控制器还包括有单路报警模块，单路报警模块配置为：如果只有其中某一路监测到开门信号，那么报警提示工作人员检查监测接近开关。
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