摘 要：通过讨论台达PLC的键盘输入功能和人机界面在组合开关中的应用，介绍基于台达机电技术的防爆控制系统解决方案。
关键字：防爆 PLC 4行4列键盘 人机界面
1 引言 矿用隔爆兼本质安全型六回路电磁起动器简称矿用组合开关。矿用组合开关在含有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井环境，用于额定电压为1140V或660V供电线路的单台或多台（不超过六台）三相鼠笼式异步电动机起动停止进行控制和保护。矿用组合开关是性能可靠、抗干扰能力强、操作方便、人机界面良好的智能化矿用电机专用
监控系统，矿用组合开关具有至少一组处于
电源与负荷之间的主隔离开关组及一组辅助隔离开关组，每组主隔离开关组包括主隔离开关、真空接触器、漏电闭锁检测、电压互感器及电流互感器，辅助隔离开关组包括辅助隔离开关、电源变压器、滤波器、隔离变压器及电源模块，还具有数据处理模块、显示模块、控制模块及先导模块。智能矿用组合开关产品如图1所示。[align=center]
图1 智能矿用组合开关[/align]
2 系统解决方案 2.1 硬件配置 基于PLC系统的矿用组合开关控制系统硬件组成如表1所示。 表1 硬件组成
2.2 系统原理 （1）系统架构。系统由主辅两套PLC和台达触摸屏构成人机操作界面。台达10.4‘ 高亮度 TFT LCD触摸屏DOPA10THTD1的3组串行通讯端口，具有同时连接不同的通讯格式控制器能力，本案同时接入两台不同品牌的PLC，构成异构集成自动化系统，如图2所示。[align=center]
图2 系统架构[/align] （2）主控制器。组合开关保护与主控制系统采用德国西门子S7-200 系列PLC， 实现系统监测监控，并完成漏电闭锁、过载、短路、断相、欠压和过压等保护功能，具有智能化程度高、性能稳定、动作可靠等优点。 （3）辅控制器。组合开关的防爆现场数据输入是本案采用双PLC架构的原因。由于防爆现场不允许安装非防爆电器，因此必须设计防爆人机单元。考虑智能组合开关的数据输入要求，选用4＊4防爆矩阵键盘，如图3所示。[align=center]
图3 4＊4矩阵防爆键盘[/align] 键盘的数据读入选用台达DVP12SA11T小型PLC,利用矩阵驱动原理的PLC键盘数据读入电路原理如图4所示。[align=center]
图 4 PLC键盘数据输入原理[/align] 数据显示画面案例如图5所示。[align=center]
图5 数据显示画面[/align] 2.3监控功能设计 （1）采用台达全中文液晶显示屏，配合台达小型PLC，实现对组合开关的工作状态、参数和故障类型显示和记忆，并可对具体参数进行修改调整，友好的用户界面，具有良好的人机对话功能，可大大提高判断故障和排除故障的效率。 （2）所有模拟信号全部处理为数字信号，具有抗干扰能力强、接线简捷、信息量大、控制可靠准确等特点。 （3）具有完备的自检、自诊断和故障模拟试验功能，可方便地检查保护和控制系统正常与否。 2.4 技术指标设计 该组合开关，充分考虑煤矿井下的工作环境，集机械制造、自动化、测控技术与仪器仪表、计算机应用科学技术等学科于一身，其主要技术指标如下: （1）电压等级：1140/660V;频率为：50Hz （2）总额定电流：800A、1200A，单台工作电流可达到400A （3）电流整定范围：30-399A （4）漏电闭锁保护：附加直流检测，1140V-40kΩ、660V-22kΩ。 （5）先导控制（本质安全控制）：Igmax<10mA,Idmax<15mA。 （6）过载保护：反时限。 （7）短路保护：鉴幅式（7-10倍），机敏（3-5倍）。 （8）断相保护：负序检测，定时限; （9）控制方式：单机单速、单机双速、双机双速、程序控制等多种控制方式。
3 结束语 此组合开关应用案例，体现了台达触摸屏强大的通讯、人机交互功能，以及PLC独特的键盘输入应用特点，大大提高了触摸屏在井下防爆中的应用，替代了以往常规触摸屏只能显示记忆的缺点，在提高劳动生产率，保障井下安全生产的同时，也展示了台达产品的特色。
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