基于臺達機電產品的智能防爆組合開關解決方案

關鍵字：防爆 PLC 4行4列鍵盤 人機界面

1 引言

　　礦用隔爆兼本質安全型六回路電磁起動器簡稱礦用組合開關。礦用組合開關在含有爆炸性危險氣體（甲烷）和煤塵的礦井環(huán)境，用于額定電壓為1140V或660V供電線路的單臺或多臺（不超過六臺）三相鼠籠式異步電動機起動停止進行控制和保護。礦用組合開關是性能可靠、抗干擾能力強、操作方便、人機界面良好的智能化礦用電機專用監(jiān)控系統(tǒng)，礦用組合開關具有至少一組處于電源與負荷之間的主隔離開關組及一組輔助隔離開關組，每組主隔離開關組包括主隔離開關、真空接觸器、漏電閉鎖檢測、電壓互感器及電流互感器，輔助隔離開關組包括輔助隔離開關、電源變壓器、濾波器、隔離變壓器及電源模塊，還具有數據處理模塊、顯示模塊、控制模塊及先導模塊。智能礦用組合開關產品如圖1所示。

圖1 智能礦用組合開關

2 系統(tǒng)解決方案

　　2.1 硬件配置

　　基于PLC系統(tǒng)的礦用組合開關控制系統(tǒng)硬件組成如表1所示。

　　表1 硬件組成

　　2.2 系統(tǒng)原理

　　（1）系統(tǒng)架構。系統(tǒng)由主輔兩套PLC和臺達觸摸屏構成人機操作界面。臺達10.4‘ 高亮度 TFT LCD觸摸屏DOPA10THTD1的3組串行通訊端口，具有同時連接不同的通訊格式控制器能力，本案同時接入兩臺不同品牌的PLC，構成異構集成自動化系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)架構

　　（2）主控制器。組合開關保護與主控制系統(tǒng)采用德國西門子S7-200 系列PLC， 實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控，并完成漏電閉鎖、過載、短路、斷相、欠壓和過壓等保護功能，具有智能化程度高、性能穩(wěn)定、動作可靠等優(yōu)點。

　　（3）輔控制器。組合開關的防爆現(xiàn)場數據輸入是本案采用雙PLC架構的原因。由于防爆現(xiàn)場不允許安裝非防爆電器，因此必須設計防爆人機單元。考慮智能組合開關的數據輸入要求，選用4＊4防爆矩陣鍵盤，如圖3所示。

圖3 4＊4矩陣防爆鍵盤

　　鍵盤的數據讀入選用臺達DVP12SA11T小型PLC,利用矩陣驅動原理的PLC鍵盤數據讀入電路原理如圖4所示。

圖 4 PLC鍵盤數據輸入原理

　　數據顯示畫面案例如圖5所示。

圖5 數據顯示畫面

　　2.3監(jiān)控功能設計

　　（1）采用臺達全中文液晶顯示屏，配合臺達小型PLC，實現(xiàn)對組合開關的工作狀態(tài)、參數和故障類型顯示和記憶，并可對具體參數進行修改調整，友好的用戶界面，具有良好的人機對話功能，可大大提高判斷故障和排除故障的效率。

　　（2）所有模擬信號全部處理為數字信號，具有抗干擾能力強、接線簡捷、信息量大、控制可靠準確等特點。

　　（3）具有完備的自檢、自診斷和故障模擬試驗功能，可方便地檢查保護和控制系統(tǒng)正常與否。

　　2.4 技術指標設計

　　該組合開關，充分考慮煤礦井下的工作環(huán)境，集機械制造、自動化、測控技術與儀器儀表、計算機應用科學技術等學科于一身，其主要技術指標如下:

　　（1）電壓等級：1140/660V;頻率為：50Hz

　　（2）總額定電流：800A、1200A，單臺工作電流可達到400A

　　（3）電流整定范圍：30-399A

　　（4）漏電閉鎖保護：附加直流檢測，1140V-40kΩ、660V-22kΩ。

　　（5）先導控制（本質安全控制）：Igmax<10mA,Idmax<15mA。

　　（6）過載保護：反時限。

　　（7）短路保護：鑒幅式（7-10倍），機敏（3-5倍）。

　　（8）斷相保護：負序檢測，定時限;

　　（9）控制方式：單機單速、單機雙速、雙機雙速、程序控制等多種控制方式。

3 結束語

　　此組合開關應用案例，體現(xiàn)了臺達觸摸屏強大的通訊、人機交互功能，以及PLC獨特的鍵盤輸入應用特點，大大提高了觸摸屏在井下防爆中的應用，替代了以往常規(guī)觸摸屏只能顯示記憶的缺點，在提高勞動生產率，保障井下安全生產的同時，也展示了臺達產品的特色。