摘要：文章主要研究在太阳能领域线锯使用的安全门系统，分析了线锯使用安全门系统的必要性，重点研究了安全门系统的工作原理，并从原理出发，解析了安全门系统常见故障及解决方法。
关键词：线锯；安全门系统；安全锁；安全继电器；Bypass开关；PLC模块；多线切割机
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）26-0070-02
随着太阳能行业的快速发展，多线切割机在硅片切割领域广泛使用。目前，许多公司都在使用美国应用材料公司生产的HCT线锯，为了保证机床切割的安全性和环保性，机床设计了一套安全门系统。在线锯使用过程中，经常出现安全门报警。为了使设备维修人员更好地对机床进行维修维护，本文主要对安全门的工作原理进行解析，对常见故障进行分析并提出解决方法。
1 安全门使用的必要性
随着工业生产自动化水平的不断提高，机械设备日益精确化、高速化。在设备运行过程中，如果没有设置很好的保护，可能会造成人身伤害、环境污染等问题，而且在设备未达到生产状态时，如果发生误操作，可能会造成更大的损失，因此，必须保证设备处于可生产状态时，各项要求达到运行指标时才可以运行。而且在运行过程中，如果出现安全门被错误打开，机床将报警停机，否则可能会造成人身伤害或者污染环境。多线切割机是一种高速运转的设备，而且在生产中使用砂浆，线锯在运行过程中，线网高速旋转，砂浆飞溅，如果没有安全门的防护，很可能对使用者造成人身伤害，并污染环境。目前，很多线锯都采用了安全门系统。安全门系统是设备的第一道防线，是设备操作者的第一道保证，安全门系统由于操作频繁，故障率很高，在出现故障后，由于对其组成和原理不太了解，造成停机时间过长，影响生产。甚至一些企业设备安全门处于失效状态，线锯在操作过程中，没有了屏障，机床超过准备状态的安全速度，操作人员在进行整理线网的过程中经常发生压伤手的工伤事故。因此，安全门的使用是保证人员安全的前提，安全门的功能完好是安全生产的基础。所以，我们必须了解安全门的组成和工作原理。
2 安全门的组成及工作原理
图1 图2
以目前公司使用的HCT线锯为例，解析安全门的工作原理。安全门系统主要由安全继电器、安全锁、Bypass开关、PLC模块组成。安全继电器采用施耐德公司生产的XPS-AV11113型安全继电器，其安全通道包含3个常开触点和3个常开延时触点（图1）。安全锁（也叫安全开关）采用施耐德生产的XCS-E安全锁，它主要由机械式插片、进线孔、3个慢动触点、线圈等组成。Bypass开关由1个常闭和1个常开触点组成。安全门系统的电路原理图如图2所示。
安全门系统的工作原理：当设备停止运行时，Bypass旁路开关处于旁路导通状态，软件命令为安全门打开，旁路开关触点1和2闭合，安全门锁线圈失电，插头联锁功能取消，安全门打开，PLC1和PLC2均无24V信号，安全继电器由于旁路开关3和4的导通，处于闭合状态，此时，安全锁相当于被短接。机床可以任意进行开关门操作，不会引起其他报警。设备运行时，安全门锁死，插头插入安全锁，线圈得电，安全锁进行机械联锁，防止安全门由于震动和误操作打开，此时Bypass开关处于“安全状态”，触点1和2闭合，11和12、21和22、31和32均闭合。PLC2得电，PLC2检测到插头插入，屏幕安全门锁被按下，51和52闭合，PLC1得电，安全继电器同时处于导通状态，安全门处于锁门状态，机床可以正常自动运行。
当机床准备进入运行状态时，如果某个安全门未关闭，机床禁止操作，并出现安全门未关闭的报警，机床不能进入自动运行模式，只有当所有安全门全部关闭，机床才能够操作。如果机床在运行过程中，某个安全门由于设备震动或者外力强行打开，机床会出现报警，并停机等待处理故障。
3 常见故障及解决方法
通过多年在企业车间的实践经验，笔者对安全门常见故障进行了分析，总结出了以下几种常见的故障：
（1）设备存在安全门打开报警，此类报警直接原因为安全门未关闭，有时属于正常的操作，必须打开安全门，系统处于提示状态，只要将安全门闭合后报警就会消失。当设备准备好进行工作时，此时旁路开关处于旁路状态，点击操作屏的锁门按钮时，设备报警“安全门打开”，出现这种情况主要是PLC1未接收到24V信号，此类问题可能是插头未插到底，重新插一下插头，如果仍然存在问题，检查安全锁51和52信号线是否存在断路现象。由于安全门开关频繁，安全锁的接线端子可能松动，造成断路，只要定期紧固接线端子就能很好地预防此类报警的发生。
（2）机床在切割前，安全锁已经全部锁好，当安全旁路开关处于安全状态时，机床出现急停报警，可能是21和22、31和32存在断路的问题。检查安全锁的接线，如果问题仍无法解决，可能中间线路存在问题，需要更换新号线，简单的方法可以将安全继电器上S21和S22、S31和S32直接短接，但这种方法会让安全锁失去作用，容易造成事故的发生，不建议使用。
（3）如果在设备运行过程中出现安全门报警，说明PLC1没有接收到24V，运行过程中急停被触发，可能是安全锁的21和22、31和32断路的问题，也可能是设备震动等原因造成安全锁插头脱出。
（4）电器元件损坏，安全系统设计到的安全锁、PLC模块、安全继电器都存在烧毁的可能，主要是由于现场工作环境比较恶劣，安全锁经常会进水或者进浆料，电路出现短路，烧毁电器元件。电器元件烧毁后机床一般出现上述的报警，由于报警比较多，很难快速确定故障点，只有通过排除法检查，缩小范围后，检测相关的电器元件。
（5）如果安全门无法打开（硬件），这种情况主要表现为机床没有任何报警，安全门无法打开，插头无法从安全锁中拔出，主要原因为安全锁内的电磁线圈机械部位未复位，此时借助钥匙对安全锁进行解锁。安全锁即可恢复正常状态，对安全门系统应该加强日常的维护，损坏后及时更换新的安全锁，保证安全门系统的稳定性和可靠性。
4 结语
现代设备越来越重视安全和环保，安全门系统是设备的第一道防线，同时也是设备故障率较高的一个部位，只有充分了解其工作原理，才能更好地对其进行维修维护，保证设备的高效安全运转。
参考文献
[1] 应用材料公司.应用材料：HCT线锯手册[S].2009.
[2] 施耐德电气公司.安全开关XCS系列[S].2009.
作者简介：郭博涛（1980-），男，河北保定人，英利能源（中国）有限公司工程师，研究方向：线切割设备和工艺研究。
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