基于臺達機電產(chǎn)品的智能防爆組合開(kāi)關(guān)解決方案

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(chēng)礦用組合開(kāi)關(guān)。礦用組合開(kāi)關(guān)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(xiàn)路的單臺或多臺（不超過(guò)六臺）三相鼠籠式異步電動(dòng)機起動(dòng)停止進(jìn)行控制和保護。礦用組合開(kāi)關(guān)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(zhuān)用監控系統，礦用組合開(kāi)關(guān)具有至少一組處于電源與負荷之間的主隔離開(kāi)關(guān)組及一組輔助隔離開(kāi)關(guān)組，每組主隔離開(kāi)關(guān)組包括主隔離開(kāi)關(guān)、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(kāi)關(guān)組包括輔助隔離開(kāi)關(guān)、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(kāi)關(guān)產(chǎn)品如圖1所示。

　　圖1 智能礦用組合開(kāi)關(guān)

　　2 系統解決方案

　　2.1 硬件配置

　　基于PLC系統的礦用組合開(kāi)關(guān)控制系統硬件組成如表1所示。

　　表1 硬件組成

　　2.2 系統原理

　?。?）系統架構。系統由主輔兩套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(shí)連接不同的通訊格式控制器能力，本案同時(shí)接入兩臺不同品牌的PLC，構成異構集成自動(dòng)化系統，如圖2所示。

　　圖2 系統架構

（2）主控制器。組合開(kāi)關(guān)保護與主控制系統采用德國西門(mén)子S7-200 系列PLC， 實(shí)現系統監測監控，并完成漏電閉鎖、過(guò)載、短路、斷相、欠壓和過(guò)壓等保護功能，具有智能化程度高、性能穩定、動(dòng)作可靠等優(yōu)點(diǎn)。

　?。?）輔控制器。組合開(kāi)關(guān)的防爆現場(chǎng)數據輸入是本案采用雙PLC架構的原因。由于防爆現場(chǎng)不允許安裝非防爆電器，因此必須設計防爆人機單元?？紤]智能組合開(kāi)關(guān)的數據輸入要求，選用4＊4防爆矩陣鍵盤(pán)，如圖3所示。

　　圖3 4＊4矩陣防爆鍵盤(pán)

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

　　圖 4 PLC鍵盤(pán)數據輸入原理

　　數據顯示畫(huà)面案例如圖5所示。

　　圖5 數據顯示畫(huà)面

　　2.3監控功能設計

　?。?）采用臺達全中文液晶顯示屏，配合臺達小型PLC，實(shí)現對組合開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)、參數和故障類(lèi)型顯示和記憶，并可對具體參數進(jìn)行修改調整，友好的用戶(hù)界面，具有良好的人機對話(huà)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(xiàn)簡(jiǎn)捷、信息量大、控制可靠準確等特點(diǎn)。

　?。?）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正常與否。

　　2.4 技術(shù)指標設計

　　該組合開(kāi)關(guān)，充分考慮煤礦井下的工作環(huán)境，集機械制造、自動(dòng)化、測控技術(shù)與儀器儀表、計算機應用科學(xué)技術(shù)等學(xué)科于一身，其主要技術(shù)指標如下:

　?。?）電壓等級：1140/660V;頻率為：50Hz

　?。?）總額定電流：800A、1200A，單臺工作電流可達到400A

　?。?）電流整定范圍：30-399A

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

　?。?）先導控制（本質(zhì)安全控制）：Igmax10mA,Idmax15mA。

　?。?）過(guò)載保護：反時(shí)限。

　?。?）短路保護：鑒幅式（7-10倍），機敏（3-5倍）。

　?。?）斷相保護：負序檢測，定時(shí)限;

　?。?）控制方式：?jiǎn)螜C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(yǔ)

　　此組合開(kāi)關(guān)應用案例，體現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(pán)輸入應用特點(diǎn)，大大提高了觸摸屏在井下防爆中的應用，替代了以往常規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)，也展示了臺達產(chǎn)品的特色。