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1、常用限位开关 简介 金隆铜业保全课 限位开关又称行程开关，用于反映设备机械位置的变化，并在 设备达到预定位置时实现电路的切换，进而实现行程控制、限位保护、报警、 联锁启停设备等功能。 1、描述 图1 各种限位开关外形图 图2 各种限位开关外形图 2、结构及分类 非接触式 限 位 开 关 接触式 摆杆式 直动式 微动式 机械式限位开关主要由触头系统和接受机械部件位置变化 的操作头组成。非接触式的限位开关一般由发射器和接收器组成。 图3是限位开关的分类。 光电开关 磁开关等 图3 限位开关分类图 3接触式 接触式的比较直观，机械设备的运动部件上 ，安装上行程开关，与其相对运动的固定点 上安装极限位
2、置的挡块，或者是相反安装位 置。当行程开关的机械触头碰上挡块时，切 断了（或改变了）控制电路，机械就停止运 行或改变运行。由于机械的惯性运动，这种 行程开关有一定的“超行程”以保护开关不受损 坏 4 非接触式限位开关 非接触式限位开关属于接近式传感器，根据测量原 理分为电感式、磁式、光学式、超声式和电容式等。 接近开关是利用电磁工作原理，用先进的工艺制成 的一种位置传感器。它能通过测量传感器与物体之间的位置关系 变化，将非电量或电磁量转化为所希望的电信号，从而达到控制 或测量的目的。 接近开关是一种开关型传感器（即无触点开关）， 它即有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作 可靠，
3、性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、 并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。 产品有电感式、电容式、霍尔式等。 4.1 电感式接近开关 电感式接近开关又叫涡流式接近开关，属于一 种有开关量输出的位置传感器，由 LC 高频振荡器、信号 触发器和开关放大器组成。振荡电路的线圈产生高频交流 磁场，该磁场经由感应面释放出来。当有金属物体接近振 荡感应头时，就会使该金属物体内部产生涡流，这个涡流 反作用于接近开关，使其振荡能力衰减，内部电路参数发 生变化，当信号触发器探测到这一衰减现象时，便把它转 换成开关电信号。由此识别出有无金属物体接近，进而控 制开关的通断。这种接近开关只能检测金属物体。
4、4.2 电容式接近开关 这种开关的测量头通常是构成电容器的一个极板 ，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常与 地或设备机壳相连。当有物体移向接近开关时，不论它是否为 导体，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变 化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可 控制开关的通断。这种接近开关检测的对象，可以是导体，也 可以是绝缘的液体或粉状物等。 4.3 霍尔式接近开关 一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时， 其两端会产生电位差，这种现象称为霍尔效应。霍尔效应的灵敏度 高低与外加磁场的磁感应强度成正比。霍尔接近开关就属于这种有 源磁/电转换器件，它是在霍
5、尔效应原理的基础上，利用先进的集成 封装和组装工艺制作而成的，它可方便地把磁输入信号转换成实际 应用中的电信号，同时又具备工业场合易操作性和可靠性的要求。 霍尔接近开关的输入端通过磁感应强度 B 来表征，当 B 值达到一定程度时，开关内部的触发器翻转，其输出电平状态也随 之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和电感式接近开关类似的分 为：NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出 等类型。 4.4 磁性接近开关 磁性接近开关能以细小的开关体积达到最大的检测距离。它能检测磁 性物体（一般为永久磁铁），然后产生触发开关信号输出。由于磁场能通过很 多非磁性物，所以此触发过程并不一定需要
6、把目标物体直接靠近磁性接近开关 的感应面，而是通过磁性导体（如铁）把磁场传送至远距离。 它的工作原理与电感式接近开关类似，其内部包含一个 LC 振荡器 、一个信号触发器和一个开关放大器，还有一个非晶体化的、高穿透率的磁性 软玻璃金属铁芯，该铁芯造成涡流损耗使振荡电路产生衰减，如果把它放置在 一个磁场范围内（例如，永久磁铁附近），此时正在影响振荡电路衰减的涡流 损耗会减少，振荡电路不再衰减。因此，磁性接近开关的消耗功率由于永久磁 铁的接近而增加，信号触发器被启动产生输出信号。它有广泛的应用，如：可 以通过塑胶容器或导管来对物体进行检测；高温环境的物体检测；物料的分辨 系统；用磁石辨认代码等。 4
7、.4.1 工作原理 4.4.2 特点 (1) 优点 可以整体安装在金属中。 对并排安装没有任何要求。 顶部（传感面）可以由金属制成。 价格低廉，结构简单。 具有大的感应范围和高的开关频率。 (2) 缺点 动作距离受检测体（一般为磁铁或磁钢）的磁场强度影响较大。 检测体的接近方向会影响动作距离的大小（径向接近是轴向接近时动作距 离的一半）。 径向接近时有可能会出现两个工作点。 检测体在固定时不允许用铁氧体或螺丝钉，只能用非铁质材料。 4.5 光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器 件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近 时，光电器件接收到反射光
8、后便有信号输出，由此便可“感知”有物 体接近。 4.6 热释电式接近开关 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。 这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不 同的物体接近时，热释电器件的输出有变化，由此便可检测出有物体 接近。 4.7 其他非接触式开关 当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接收到的波的频率 会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应 的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关 等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移， 由此可以识别出有无物体接近。 摆杆式 微动式 直动式 5 接触式限
9、位开关 接触式限位开关外形及结构图 金隆公司常用的接触式限位开关 Honeywell限位开关 机械式限位开关、接触式限位开 关 特点： 1、必须接触到检测快 2、对环境要求不高。 3、重载环境下可以超行程 4、性价比高，使用广泛 5、触点使用有寿命限制 限位解体 解体后可以接线、测试等。 6、非接触式 。 1.原理：由电感线圈和电容及晶体管组成振 荡器，并产生一个交变磁场，当有金属物体 接近这一磁场时就会在金属物体内产生涡流 ，从而导致振荡停止，这种变化被后极放大 处理后转换成晶体管开关信号输出。 2.特点：A、抗干扰性能好，开关频率高，大 于200HZ. B、只能感应金属 3.应用在各种机械
10、设备上作位置检测、计数 信号拾取等。 金隆常用的接近式限位开关 Turck/图尔克 金隆常用的接近式限位开关 特点： 1、不会磨损和损伤被检查对象 2、反应速度快、使用寿命更长、对触点的寿命无影响 3、受水、油污、粉尘环境等影响较小 4、受周边温度影响，周边同类开关影响，以及开关之间相互影 响 金隆常用、欧姆龙omron E3JM-DS70M4-G 利用光敏电阻，以光源为媒介， 控制电路的通断，这样的开关， 就是光电开关。 光是一种电磁射 线，其特性如同无线电波和X射 线，传递速度约为300000千米/ 秒，因此它可以在发射的一瞬间 被其接收。利用光束来反射物体 ；使光束发射经过长距离后瞬间
11、返回。 非接触式 光电开关 特点： 1、检测距离长 ，可做到特别长的检测距离。因为检测方式为非接触 式，检测时不需要和物体接触，也不受其影响。 2、检测对象的限制少 ，可依检测对象的表面反射、光的遮光等进行 检测，如为非金属的物体：玻璃、塑胶、木材、液体等物体亦可进行 检测。 3、响应速度快 检测物高速移动、响应速度亦可非常快的对应，而 非如机械式的慢速对应。 4、对抗油或尘埃对镜头的污染性弱 5、易受周围强光的影响 7、限位开关的用途 上述限位开关主要应用于设备的位置检测、开度检测、超限位保护等， 如电动阀、气动阀、门的开/关到位的位置检测，行车系统的定位系 统等。 金隆公司应用典范 1、熔
12、炼区域：包子台车控制系统、皮带运输系统 2、精炼区域：转炉阳极炉、圆盘浇筑 3、电解区域：电解机器人 8、 选型 根据安装位置和尺寸空间选择外形；根 据接触方式选择行程、光电或磁电开关； 根据电信号需求，选择触头对数及常开/ 常闭； a、确认驱动杆类型； b、确认触点形式； c、确认动作特性； d、确认触点容量； e、确认使用环境。 9、常见故障 由于限位开关本身的材质特性及其所处的工作环境和工作状况等 因素，常会造成开关的故障，主要分为：机械故障，电气故障。 机械故障：限位开关的保护外壳及用于受力复位的机械零部件 损坏，主要表现为开关要么不动作，要么动作后不能自复位。 主要原因 1.行程过小
13、导致的机械设备制动距离相对太大，限位 开关受力过大造成机械性撞击损坏； 2.化学品腐蚀，海水侵蚀。 措施 1. 重新设置开关的位置或伸长限位开关的摆杆或伸缩 杆的长度，以增加设备的制动距离或减小摆杆的摆 动幅度，增加设备到开关之间的缓冲距离； 2. 重新确认限位开关的设备选型是否正确，必要时对 限位开关进行防潮、防腐蚀处理； 3. 更换限位开关。 电气故障：主要表现为限位开关的输出信号时 断时闭，在系统没有触发时，触点状态偶有突跳 ，或者输出状态不随输入状态的改变而改变。 1. 由于短路、过负荷等原因造成常开/常闭触点烧坏； 2. 机械原因导致的限位开关动、静触头之间不能充分 的接触； 3.
14、触点、接线端子有腐蚀； 4. 接线端子之间或内部有短路或绝缘不良； 5. 由于电磁干扰或其他扰动导致的其他偶发性故障。 主要原因 1.查出过负荷是系统固有原因还是由于系统故障造成的，对 于前者，考虑更大切换电流的限位开关，或者考虑使用隔 离继电器进行触点容量的扩充； 2.对触点系统进行处理或更换限位开关； 3.对限位开关受腐蚀部分进行处理，视情况决定是对其更换 新开关还是进行防腐处理之后继续使用； 4.处理短路故障，并对短路原因进行分析，如果是由于端子 接线的毛刺造成的短路或绝缘不良，应对端子接线进行处 理，常见的有：对端子进行镀锡处理或压接接线鼻子； 5.通过中间继电器进行信号的隔离。 措施 上述检查过程中，经常通过紧固端子螺钉的方 法能够解决电气故障类型。 限位开关点检标准学习限位开关点检标准学习 下面进入实验室演练（地点 保全课三楼实验室），模拟 三种类型限位开关的工作状 态。 谢谢！ 金隆铜业保全课 詹康康
