CN103227593B - 煤矿井下电力驱动多回转式执行机构可逆磁力启动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矿井下电力驱动多回转式执行机构可逆磁力启动器，其在隔爆外壳的面板上设有一个试验/工作模式选择开关，三个开启、闭合、停止按键；其显示单元为触摸屏，操作单元为试验/工作模式选择开关及开启、闭合、停止按键，信号采集处理单元为信号处理板与模数转换模块，以上单元分别与控制单元可编程控制器相连接。其可靠性高、抗干扰能力强，用于煤矿井下电力驱动多回转式执行机构的的本地/远程、开启、闭合、停止、自保/瞬动、行程限位、扭矩极限等控制；并实时进行接触器触点未闭合、电流过载、电流短路、缺相、欠过压、漏地闭锁电阻等综合保护；触摸屏实时显示工作状况或故障类型、参数，并能记录、存储和查看。<pb pnum="1" />

Description

煤矿井下电力驱动多回转式执行机构可逆磁力启动器

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下可逆磁力启动器，尤其是涉及一种煤矿井下电力驱动多回转式执行机构的可逆磁力启动器。

背景技术

随着矿井开采的现动化水平的提升，手动多回转式执行机构已不能满足煤矿自动化的要求，无论是新矿建设还是老矿的改造，大、中型手动多回转式执行机构正逐渐被电力驱动的多回转式执行机构所代替。

多回转式执行机构的驱动为电力驱动，磁力启动器实现多回转式执行机构的开启、闭合、停止、本地/远程控制等各种功能，并对多回转式执行机构进行行程、扭矩、漏地闭锁、过载、短路、断相、欠过压等各种保护。目前使用的多回转式执行机构的可逆磁力启动器为单片机系统控制或者分立元件系统控制。

但在工作条件恶劣、电磁环境复杂、干扰信号强的煤矿井下使用，现有的多回转式执行机构的可逆磁力启动器存在着以下问题：

(1)可靠性、稳定性和抗干扰性差，误动作现象时常发生；

(2)本地/远程控制、自保持/瞬动运行选择需断电后，拆卸隔爆接线腔更改接线来才能实现，不能根据需要实时改变使用，不够安全、便捷。

(3)控制多回转式执行机构正、反转的交流接触器因电压或磁力线圈等问题出现故障，不能正常工作时，可逆磁力启动器没有判断交流接触器吸合与否，并对其进行保护功能。

由于以上等问题，造成煤矿生产和安全出现事故隐患，亟待予以改进。

发明内容

为解决目前单片机系统控制或者分立元件系统控制的多回转式执行机构的可逆磁力启动器存在的上述问题，本发明提供一种可靠性高、抗干扰能力强、功能齐全的电力驱动多回转式执行机构可逆磁力启动器。

本发明具有的主要功能有：(1)实现对多回转式执行机构的本地/远程控制、开启、闭合、停止、自保/瞬动、行程限位、扭矩极限等控制；(2)实时监控多回转式执行机构工作中出现的接触器触点未闭合、电流过载、电流短路、缺相、欠过压、漏地闭锁电阻等故障，实现对多回转式执行机构的综合保护；(3)本地/远程控制、自保持/瞬动运行选择可在面板上用按键设置，实现实时改变。(4)利用触摸屏对相关工作参数予以设置，动态显示多回转式执行机构的开度大小及相关参数，并实时显示故障的类型和参数；(5)对多回转式执行机构的工作状况、发生的故障和时间等保存至触摸屏中，并能实时查看。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种煤矿井下电力驱动多回转式执行机构可逆磁力启动器，包括：控制单元、显示单元、操作单元、信号采集处理单元，其特征是：控制单元为可编程控制器，显示单元为触摸屏，操作单元为试验/工作模式选择开关、开启按键、闭合按键、停止按键、隔离换向开关，信号采集处理单元为信号处理板与模数转换模块；可编程控制器的输入端分别与试验/工作模式选择开关、操作面板上的开启按键、闭合按键、停止按键、远程控制的开启按键、闭合按键、停止按键、开启时的最高限位开关、关闭时的最低限位开关、开启时的最大扭矩、闭合时最大扭矩及两交流接触器辅助触点连接；可编程控制器的输出端分别与控制正、反转的两交流接触器的控制线圈连接；触摸屏与可编程控制器用串口通信线连接；触摸屏在试验/工作模式选择开关处于试验模式位置时，显示设置性能试验、本地或远程控制方式、事件查看、额定电流和电压、密码、自保持或瞬动操作方式；触摸屏在试验/工作模式选择开关处于工作模式位置时，显示本地或远程控制方式，多回转式执行机构处于的开启、闭合或停止工作状态，自保持或瞬动操作方式，实时多回转式执行机构开度柱状图及百分比，实时电压、实时电流、漏地闭锁电阻；可逆磁力启动器面板上设有一个试验/工作模式选择开关，开启按键、闭合按键、停止按键；信号处理板一端与漏地闭锁电阻、电压、三相电流采样回路连接，信号处理板另一端及多回转式执行机构开度信号与模拟量/数字量模块的一端连接，模拟量/数字量模块另一端与可编程控制器连接。

主回路的三相电流由隔爆接线腔引入磁力启动器中，经隔离换向开关和熔断器接入控制多回转式执行机构正、反转的两交流接触器的输入触点上，接触器的输出触点引出磁力启动器，其间有阻容吸收电路，最后接到控制多回转式执行机构动作的三相电机上。

三个霍尔电流互感器分别套在输入三相电机的主电源上，用以采集实时电流；漏地闭锁电阻采用附加24V直流电压取得；多回转式执行机构开度和扭矩大小取自多回转式执行机构中的传感器。

主回路交流电压660/380V经隔离变压器产生220V和36V电压，220V交流电压输入到24V稳压电源中，产生24V直流电压提供给可编程控制器、触摸屏和漏地闭锁电阻检测电路中，36V交流电压用于两交流接触器的工作电压。

由漏地闭锁电阻、电压、电流、多回转式执行机构开度大小采样回路，采集三相电机的漏地闭锁电阻、电压、电流、多回转式执行机构开度等模拟信号，经信号处理板转化为直流模拟量信号，再送入模拟量/数字量模块转换成数字信号，送进可编程控制器中。

多回转式执行机构的本地控制开启、闭合和停止按键，远程控制开启、闭合和停止按键，行程开关上、下限信号，开、闭时扭矩极限信号，两接触器触点检测信号，均接入到可编程控制器的输入点中，可编程控制器的输出点接入两个接触器的控制线圈上，用以控制三相电机的正、反转。

可编程控制器依据采集到得参数和信号，进行分析和判别，进而控制多回转式执行机构三相电机的运行。设定参数、性能测试、多回转式执行机构的工作状况、工作参数、运行故障等信息均经可编程控制器处理后显示在触摸屏上。

井下因隔爆要求不能直接使用触摸屏。为此，借用隔爆面板上试验模式/工作模式选择开关和多回转式执行机构开启、闭合、停止按键配合使用，产生出不同的按键功能。具体如下：

选择开关打到试验模式时，作为上(↑)、下(↓)选择键或参数加(+)、减(-)键，多回转式执行机构停止按钮作为确认键，从而完成磁力启动器系统的性能测试、控制模式、查看事件、设定额定电压及额定电流参数、设置密码、自保持/瞬动设置等功能。根据整定需要，参数值的更改采用阶跃式或选择式两种方式。

选择开关打到工作模式时，作为多回转式执行机构的开启、闭合和停止按键。

在可编程控制器程序上采用两个软元件分别用来控制本地/远程模式选择和自保持/瞬动模式选择，并通过触摸屏在试验模式下设置其选择方式来实现设定。从而用参数设定方法，解决了本地/远程控制、自保持/瞬动运行选择需断电后，拆卸隔爆接线腔更改接线来才能实现的问题。

利用交流接触器的辅助触点，将辅助触点的通、断信号引入到可编程控制器中，根据辅助触点的通、断情况确定交流接触器的主触点是否吸合和断开。从而实现了判定接触器吸合与否，并对其进行保护的目的。

本发明的优点及积极效果是：适用于工作条件恶劣的煤矿井下使用，可靠性高、抗干扰能力强，各种实用功能齐全，按键数量少，使用简单方便。本地/远程控制、自保持/瞬动运行选择设定在参数中，若改变选择，无需接线。具有判定接触器吸合与否并予以保护的功能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的总控制原理图。

图3是本发明的监控系统电路电气原理图。

图4是本发明的程序设计流程图。

图5是本发明的三菱可编程控制器初始的首页程序。

图6本发明的三菱可编程控制器初始的第二页程序。

图7本发明的三菱可编程控制器最后一页的程序。

图8是本发明的设置功能及参数的触摸屏界面。

图9是本发明待机时的触摸屏界面。

图10是本发明机构开启和机构闭合时的触摸屏界面。

图11是本发明事件查看的触摸屏界面。

图12是本发明各功能试验时的触摸屏界面。

图13是本发明进入操作需输入密码时的触摸屏界面。

图14是本发明设置本地/远控时的触摸屏界面。

图15是本发明设置额定电流时的触摸屏界面。

图16是本发明设置额定电压时的触摸屏界面。

图17是本发明设置瞬动/自保时的触摸屏界面。

图18是本发明设置密码时的触摸屏界面。

图19是本发明发生接触器故障时的触摸屏界面。

图20是本发明发生漏地闭锁电阻故障时的触摸屏界面。

图21是本发明发生电压欠压故障时的触摸屏界面。

图22是本发明发生电压过压故障时的触摸屏界面。

图23是本发明发生断相故障时的触摸屏界面。

图24是本发明发生电流过载1.2倍故障时的触摸屏界面。

图25是本发明发生电流过载1.5倍故障时的触摸屏界面。

图26是本发明发生电流过载6倍故障时的触摸屏界面。

图27是本发明发生电流短路故障时的触摸屏界面。

图28是本发明测试发生电流过载1.2倍故障时功能试验的触摸屏界面。

图29是本发明测试发生电流过载1.5倍故障时功能试验的触摸屏界面。

图30是本发明测试发生电流短路故障时功能试验的触摸屏界面。

图31是本发明测试发生漏地闭锁电阻故障时功能试验的触摸屏界面。

图32是本发明测试发生电压欠压故障时功能试验的触摸屏界面。

图33是本发明测试发生电压过压故障时功能试验的触摸屏界面。

图中1.隔爆接线腔，2.隔爆面板，3.触摸屏的隔爆玻璃，4.开启按键，5.停止按键，6.隔离换向开关，7.关闭按键8.试验模式/工作模式选择开关。

具体实施方式

在图1所示的实施例中，隔爆接线腔(1)中有接线端子，输入、输出的导线在此端子上连接，主要操作和显示在隔爆面板(2)上，(3)是触摸屏的隔爆玻璃，通过此玻璃观察触摸屏，(8)是试验模式/工作模式选择开关，通过此选择开关选择工作模式，开启按键(4)根据工作模式为打开多回转式执行机构或设定参数，关闭按键(7)根据工作模式为关闭多回转式执行机构或设定参数，停止按键(5)根据工作模式为停止多回转式执行机构或确定设定的参数，(6)是隔离换向开关，起到隔离电源的作用，并可用于更改三相电机转动的方向。隔离换向开关(6)，试验模式/工作模式选择开关(8)，开启按键(4)、闭合按键(7)、停止/确认按键(5)组成了操作单元。

在图2所示的实施例中，可编程序控制器为控制单元；触摸屏为显示单元；漏电闭锁电阻、电压、电流采样回路，多回转式执行机构开度信号，信号处理与限位开关、扭矩信号，数模转换模块等组成了磁力启动器的信号采集处理单元。

在图3所示的实施例中，直流电源电路用以将～1140/660V的交流电源转换为24V直流电源。

在图3所示的实施例中，所用的可编程控制器为三菱的可编程控制器，其输入点X0接开启按键(4)，X1接闭合按键(7)，X2接停止/确定按键(5)，X3接远控方式下的开启按键，X4接远控方式下的闭合按键，X5接远控方式下的停止按键，X6接开启时的最高限位开关(LO)，X7接关闭时的最低限位开关(LC)，X10接开启时的最大扭矩(TO)，X11接闭合时最大扭矩(TC)，X12接主接触器的常开触点。

三菱可编程控制器的输出点Y0接开启主接触器的线圈(KO)，Y1接闭合主接触器的线圈(KC)。

触摸屏与可编程控制器用串口通信线连接。

由漏地闭锁电阻、电压、电流、多回转式执行机构开度大小采样回路，采集三相电机的漏地闭锁电阻、电压、电流、多回转式执行机构开度等模拟信号，经信号处理板转化为直流模拟量信号，再送入模拟量/数字量模块转换成数字信号，送进可编程控制器中。

在图4所示的实施例中，程序设计采用结构化设计，触摸屏只起到显示的作用。

在图5所示的实施例中，是本发明的三菱可编程控制器初始的首页程序。

在图6所示的实施例中，是本发明的三菱可编程控制器第二页程序。

在图7所示的实施例中，是本发明的三菱可编程控制器最后一页的程序。

在图8所示的实施例中，为试验/工作模式选择开关(8)拨到试验模式时，触摸屏显示的界面，利用面板上的按键设定触摸屏上的各个工作参数和测试启动器的各个功能。(1)设定工作参数包括本地/远程控制模式选择、瞬动/自保持运行模式选择、设定额定电流、设定额定电压、设定漏地闭锁电阻、设定和更改密码、设定电压、电流过载倍数等参数。(2)测试的各个功能包括漏地电阻测试、过流测试、短路测试、过压测试、缺相测试，以及接触器触点是否吸合测试。通过测试以确保各个保护功能工作正常。

在图9所示的实施例中，为试验/工作模式选择开关(8)拨到工作模式时，触摸屏(3)显示的界面，。隔离换向开关(6)合闸后，供电线路供电给主回路，可编程控制器系统自动检测回路漏地闭锁电阻和供电电压，如果超出整定范围，触摸屏(3)将弹出具体的故障原因和相关参数，此时，操作多回转式执行机构的开、关、停等均无效。反之，如符合整定参数的要求，系统将进入正常的工作模式。

在正常的工作模式下，磁力启动器控制多回转式执行机构三相电机执行打开、关闭和停止的等操作，同时磁力启动器对多回转式执行机构三相电机的电流进行过载、短路和断相故障保护，对交流接触器进行触点故障保护，对多回转式执行机构直线运动的启闭机构的行程、扭矩大小进行保护，主要的工作参数、多回转式执行机构的开度等显示在触摸屏(3)中。如出现故障，将断开接触器，故障和故障时间的参数将弹出在触摸屏(3)上，多回转式执行机构的操作情况、故障及其发生时间将存入到触摸屏(3)里，并可调出查看。

在图10所示的实施例中，是本发明运行时的触摸屏界面，机构开启和机构闭合将只显示一个。

在图11所示的实施例中，是本发明事件查看的触摸屏界面。

在图12所示的实施例中，是本发明各功能试验时的触摸屏界面。

在图13所示的实施例中，是本发明进入操作需输入密码时的触摸屏界面。

在图14所示的实施例中，是本发明设置本地/远控时的触摸屏界面。

在图15所示的实施例中，是本发明设置额定电流时的触摸屏界面。

在图16所示的实施例中，是本发明设置额定电压时的触摸屏界面。

在图17所示的实施例中，是本发明设置瞬动/自保时的触摸屏界面。

在图18所示的实施例中，是本发明设置密码时的触摸屏界面。

在图19所示的实施例中，是本发明发生接触器故障时的触摸屏界面。

在图20所示的实施例中，是本发明发生漏地闭锁电阻故障时的触摸屏界面。

在图21所示的实施例中，是本发明发生电压欠压故障时的触摸屏界面。

在图22所示的实施例中，是本发明发生电压过压故障时的触摸屏界面。

在图23所示的实施例中，是本发明发生断相故障时的触摸屏界面。

在图24所示的实施例中，是本发明发生电流过载1.2倍故障时的触摸屏界面。

在图25所示的实施例中，是本发明发生电流过载1.5倍故障时的触摸屏界面。

在图26所示的实施例中，是本发明发生电流过载6倍故障时的触摸屏界面。

在图27所示的实施例中，是本发明发生电流短路故障时的触摸屏界面。

在图28所示的实施例中，是本发明测试发生电流过载1.2倍故障时功能试验的触摸屏界面。

在图29所示的实施例中，是本发明测试发生电流过载1.5倍故障时功能试验的触摸屏界面。

在图30所示的实施例中，是本发明测试发生电流短路故障时功能试验的触摸屏界面。

在图31所示的实施例中，是本发明测试发生漏地闭锁电阻故障时功能试验的触摸屏界面。

在图32所示的实施例中，是本发明测试发生电压欠压故障时功能试验的触摸屏界面。

在图33所示的实施例中，是本发明测试发生电压过压故障时功能试验的触摸屏界面。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种煤矿井下电力驱动多回转式执行机构可逆磁力启动器，包括：控制单元、显示单元、操作单元、信号采集处理单元，其特征是：

控制单元为可编程控制器，显示单元为触摸屏(3)，操作单元为试验/工作模式选择开关(8)、开启按键(4)、闭合按键(7)、停止按键(5)、隔离换向开关(6)，信号采集处理单元为信号处理板与模数转换模块；

可编程控制器的输入端分别与试验/工作模式选择开关(8)、操作面板上的开启按键(4)、闭合按键(7)、停止按键(5)、远程控制的开启按键、闭合按键、停止按键、开启时的最高限位开关、关闭时的最低限位开关、开启时的最大扭矩、闭合时最大扭矩及两交流接触器辅助触点连接；可编程控制器的输出端分别与控制正、反转的两交流接触器的控制线圈连接；

触摸屏(3)与可编程控制器用串口通信线连接；触摸屏(3)在试验/工作模式选择开关(8)处于试验模式位置时，显示设置性能试验、本地或远程控制方式、事件查看、额定电流和电压、密码、自保持或瞬动操作方式；触摸屏(3)在试验/工作模式选择开关(8)处于工作模式位置时，显示本地或远程控制方式，多回转式执行机构处于的开启、闭合或停止工作状态，自保持或瞬动操作方式，实时多回转式执行机构开度柱状图及百分比，实时电压、实时电流、漏地闭锁电阻；

可逆磁力启动器面板上设有一个试验/工作模式选择开关(8)，开启按键(4)、闭合按键(7)、停止按键(5)；

信号处理板一端与漏地闭锁电阻、电压、三相电流采样回路连接，信号处理板另一端及多回转式执行机构开度信号与模拟量/数字量模块的一端连接，模拟量/数字量模块另一端与可编程控制器连接。