基于臺達機電產(chǎn)品的智能防爆組合開關(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器簡稱礦用組合開關(guān)。礦用組合開關(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(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、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
?。?)系統(tǒng)架構(gòu)。系統(tǒng)由主輔兩套PLC和臺達觸摸屏構(gòu)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(gòu)成異構(gòu)集成自動化系統(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。
?。?)輔控制器。組合開關(guān)的防爆現(xiàn)場數(shù)據(jù)輸入是本案采用雙PLC架構(gòu)的原因。由于防爆現(xiàn)場不允許安裝非防爆電器,因此必須設(shè)計防爆人機單元??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)讀入選用臺達DVP12SA11T小型PLC,利用矩陣驅(qū)動原理的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
(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(guān)的工作狀態(tài)、參數(shù)和故障類型顯示和記憶,并可對具體參數(shù)進行修改調(diào)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(shù)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(shù)指標設(shè)計
該組合開關(guān),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(shù)與儀器儀表、計算機應用科學技術(shù)等學科于一身,其主要技術(shù)指標如下:
?。?)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
?。?)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。
?。?)先導控制(本質(zhì)安全控制):Igmax10mA,Idmax15mA。
(6)過載保護:反時限。
?。?)短路保護:鑒幅式(7-10倍),機敏(3-5倍)。
?。?)斷相保護:負序檢測,定時限;
?。?)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(jié)束語
此組合開關(guān)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(chǎn)率,保障井下安全生產(chǎn)的同時,也展示了臺達產(chǎn)品的特色。
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