仓式喂料机的结构原理以及对应光电传感器的选型与应用

张家龙 李勇 周英鹏

摘要：光电管（光电开关）是制丝线主要电器元器件，它是光电接近开关的简称，它利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体是否存在。仓式喂料机是在制丝线广泛采用的物料输送设备，用于烟草物料的连续均匀输送。在不同的加工工序中，贮存一定量的烟草物料，起到工序间緩冲和调节的作用，从而实现缓存、输送和定量喂料等功能。与限量管和电子皮带秤等设备配合使用，实现对烟草物料的流量调节控制。仓式喂料机上涉及有多个光电开关的使用，设备上不同位置，不同的需求方式，使得光电开关的选型与控制接法存在差异，正确可靠的元器件选择与安装是保证设备运行的必要条件。

关键词：仓式喂料机、光电开关、选型、控制接法

仓式喂料机在生产过程中，起到工序之间连续运输，防止流量波动和少量存储的功能。仓式喂料系统是利用贮料箱与提升带、匀料辊等部件，通过光电管对物料的检测，进行电气控制，利用容积控制实施定量尾料的一种设备，它可以连续均匀的输送烟叶、烟丝等物料，实现对制丝生产线前后工序的物料缓冲及均衡物料输送的功能。在设备上主要要用到的光电开关包括对射式光电开关和漫反射光电开关。

1 仓式喂料机结构原理

仓式喂料机主要由陡角带电动机、拨辊电动机、底带电动机、斜高光电管、斜低光电管和柜子式储料仓等组成。其中柜子式储料仓包括：布料车、布料带、前漫反射光电管、前极限接近开关、前定位接近开关、后漫反射光电管、后极限接近开关、后定位接近开关、半柜光电管和柜满光电管组成。

陡角电动机用变频驱动，速度由计量管调节，当计量管中料位没料，陡角带高速运行;当中料位有料，陡角带低速运行;当高料位有料，陡角带停止。拨辊电动机用于将陡角带上较厚的料层拨下，起匀料作用。底带电动机用于输送物料，当斜高光电管没料时，底带电动机连续运行;当斜高、斜低光电管都有料时，底带电动机停止。

布料车、布料带对仓式喂料机进行寻堆布料，前半柜由前漫反射光电管控制，后半柜由后漫反射光电管控制，同时配合前极限接近开关、前定位接近开关、后极限接近开关、后定位接近开关和半柜光电管完成进前半柜或后半柜的识别。其中漫反射光电管需要根据物料堆叠的高度来调整需要的检测距离，保证寻堆布料的合适堆叠方式。

布料车两端都装有挡铁，当开始进前半柜时，布料车到达前定位接近开关停，布料带正转并开始进前半柜，在进料的过程中，布料车逐渐后退，到达后极限接近开关停，完成前半柜进料;同时布料车往前运行到达前极限位接近开关停，布料带反转并开始进后半柜，在进料的过程中，布料城逐渐后退，到达后定位接近开关停，完成后半柜进料。

2 光电开关的选型

对于光电开关的选型，仓式喂料机需要用到对射式光电开关和漫反射式光电开关。这里对它们的结构与原理作下介绍。对射式光电开关：其包含了再结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。对射式光电开关在制丝生产线广泛应用于限量管、储柜中及设备物料出口处的物料检测。漫反射式光电开关：其是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。漫反射式光电开关在制丝生产线应用于寻堆式储柜料位以及输送设备上物料检测。

这里主要对对射光电管进行选型，我厂仓式喂料机上使用的对射式光电开关是欧姆龙的E3FA系列产品，具体型号为E3FA-TP21-L（发射器）和E3FA-TP21-D（接收器）。其中T表示检测方式，有T（对射型）、D（扩散反射型）、R（回归反射型）、L（背景抑制型）、V（距离限定型）、B（透明物检出型）。P表示控制输出（集电极开路型），有P（PNP型）、N（NPN型），P型适用于西门子，N型适用于三菱，AB等。第一位数字表示连接方式，有1（导线），2（M12-连接器）两个选择。第二位数字表示检测距离，对射型有两个选择，1（20m），2（15m）。最后的字母仅对射型分为投光器和受光器，L（投光器），D（受光器）。

我们选择的光电开关性能如下：电源电压 10-30VDC;消费电流 对射型40mA以下;动作模式 可通过连接线选择Light-On或Dark-On;感度调节 单回转调节旋钮（投光器除外）;环境温度 动作时-25到55℃，保存时-40到70℃;保护构造 IP67，IP69K。

3 仓式喂料机上对射式光电开关的控制接法

由于光电开关的动作模式有Light-On和Dark-On两种，在接法控制上就需要注意区别。其主要不同点在受光器上，接线时褐色线接10-30VDC，蓝色线接0V，黑色信号线接入控制模块，对应的粉色或白色线接10-30VDC是Light-On接法，接0V是Dark-On接法。

仓式喂料机上是用于物料检测和控制电动机启停同时满足，所以选择的是Light-On接法，例如斜高光电管，没有物料及受光器接通时有信号输出启动水平输送带，物料挡住光电开关之间及受光器未接通时没有信号输出，停止启动水平输送带。

4 结语

综上所述，选择可靠的电气元件对仓式喂料机的运行至关重要。

作者简介：张家龙，性别：男，学历：大学本科，电气技师，主要从事制丝设备维修工作。出生年月：1987.7，籍贯：四川，名族：汉。