基于PLC的智能礦用組合開關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用方案

1、引言

礦用隔爆兼本質(zhì)安全型六回路電磁起動(dòng)器簡(jiǎn)稱礦用組合開關(guān)。礦用組合開關(guān)在含有爆炸性危險(xiǎn)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(tái)或多臺(tái)（不超過(guò)六臺(tái)）三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)停止進(jìn)行控制和保護(hù)。礦用組合開關(guān)是性能可靠、抗干擾能力強(qiáng)、操作方便、人機(jī)界面良好的智能化礦用電機(jī)專用監(jiān)控系統(tǒng)，礦用組合開關(guān)具有至少一組處于電源與負(fù)荷之間的主隔離開關(guān)組及一組輔助隔離開關(guān)組，每組主隔離開關(guān)組包括主隔離開關(guān)、真空接觸器、漏電閉鎖檢測(cè)、電壓互感器及電流互感器，輔助隔離開關(guān)組包括輔助隔離開關(guān)、電源變壓器、濾波器、隔離變壓器及電源模塊，還具有數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊、控制模塊及先導(dǎo)模塊。智能礦用組合開關(guān)產(chǎn)品如圖1所示。

圖1 智能礦用組合開關(guān)

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(guān)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(gòu)。系統(tǒng)由主輔兩套PLC和臺(tái)達(dá)觸摸屏構(gòu)成人機(jī)操作界面。臺(tái)達(dá)10.4‘ 高亮度 TFT LCD觸摸屏DOPA10THTD1的3組串行通訊端口，具有同時(shí)連接不同的通訊格式控制器能力，本案同時(shí)接入兩臺(tái)不同品牌的PLC，構(gòu)成異構(gòu)集成自動(dòng)化系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)

（2）主控制器。組合開關(guān)保護(hù)與主控制系統(tǒng)采用德國(guó)西門子S7-200 系列PLC， 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控，并完成漏電閉鎖、過(guò)載、短路、斷相、欠壓和過(guò)壓等保護(hù)功能，具有智能化程度高、性能穩(wěn)定、動(dòng)作可靠等優(yōu)點(diǎn)。

（3）輔控制器。組合開關(guān)的防爆現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)輸入是本案采用雙PLC架構(gòu)的原因。由于防爆現(xiàn)場(chǎng)不允許安裝非防爆電器，因此必須設(shè)計(jì)防爆人機(jī)單元?？紤]智能組合開關(guān)的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)讀入選用臺(tái)達(dá)DVP12SA11T小型PLC，利用矩陣驅(qū)動(dòng)原理的PLC鍵盤數(shù)據(jù)讀入電路原理如圖4所示。

圖 4 PLC鍵盤數(shù)據(jù)輸入原理

數(shù)據(jù)顯示畫面案例如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)顯示畫面

2.3監(jiān)控功能設(shè)計(jì)

（1）采用臺(tái)達(dá)全中文液晶顯示屏，配合臺(tái)達(dá)小型PLC，實(shí)現(xiàn)對(duì)組合開關(guān)的工作狀態(tài)、參數(shù)和故障類型顯示和記憶，并可對(duì)具體參數(shù)進(jìn)行修改調(diào)整，友好的用戶界面，具有良好的人機(jī)對(duì)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(hào)全部處理為數(shù)字信號(hào)，具有抗干擾能力強(qiáng)、接線簡(jiǎn)捷、信息量大、控制可靠準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

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

2.4 技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)

該組合開關(guān)，充分考慮煤礦井下的工作環(huán)境，集機(jī)械制造、自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器儀表、計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)技術(shù)等學(xué)科于一身，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：

（1）電壓等級(jí)：1140/660V;頻率為：50Hz

（2）總額定電流：800A、1200A，單臺(tái)工作電流可達(dá)到400A

（3）電流整定范圍：30-399A

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

（5）先導(dǎo)控制（本質(zhì)安全控制）：Igmax《10mA，Idmax《15mA。

（6）過(guò)載保護(hù)：反時(shí)限。

（7）短路保護(hù)：鑒幅式（7-10倍），機(jī)敏（3-5倍）。

（8）斷相保護(hù)：負(fù)序檢測(cè)，定時(shí)限;

（9）控制方式：?jiǎn)螜C(jī)單速、單機(jī)雙速、雙機(jī)雙速、程序控制等多種控制方式。

3、結(jié)束語(yǔ)

此組合開關(guān)應(yīng)用案例，體現(xiàn)了臺(tái)達(dá)觸摸屏強(qiáng)大的通訊、人機(jī)交互功能，以及PLC獨(dú)特的鍵盤輸入應(yīng)用特點(diǎn)，大大提高了觸摸屏在井下防爆中的應(yīng)用，替代了以往常規(guī)觸摸屏只能顯示記憶的缺點(diǎn)，在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保障井下安全生產(chǎn)的同時(shí)，也展示了臺(tái)達(dá)產(chǎn)品的特色。

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