CN203233348U - 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

本实用新型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。

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

本实用新型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，本实用新型提供一种可靠性高、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。 

本实用新型具有的主要功能有：（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。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：使用可靠性高、抗干扰能力强的工业领域用的可编程控制器为控制核心。磁力启动器面板上设有开启（↑）、闭合（↓）、停止（确认）三个按键和工作模式/试验模式选择开关，作为操作单元，分别与控制单元可编程控制器输入端电连接。液晶显示触摸屏作为显示单元，通过串口通信线与控制单元可编程控制器电连接。信号处理板及开度信号作为信号采集处理单元，经模数转换模块与控制单元可编程控制器电连接。 

可逆磁力启动器面板上安装有试验/工作模式选择开关、开启按键、闭合按键、停止按键，其分别与控制单元可编程控制器输入端电连接。可逆磁力启动器的运行分为试验模式和工作模式两种。 

在试验模式下，井下因隔爆要求不能直接使用触摸屏。为此，利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，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。从而通过使用面板上的开启按键、闭合按键、停止按键，设定触摸屏上的各个工作参数和测试启动器的各个功能。具体功能如下：（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。根据参数整定的需要，参数值的更改采用阶跃式或选择式两种方式。 

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。 

在工作模式下，磁力启动器面板上的开启、闭合、停止按键用于控制多回转式执行机构三相电机执行打开、关闭和停止的操作。 

可编程控制器的输入端还分别与远程控制的开启按键、远程控制的闭合按键、远程控制 的停止按键、开启时的最高限位触点、关闭时的最低限位触点、开启时的最大扭矩触点、闭合时最大扭矩触点及控制正、反转的两交流接触器辅助触点电连接；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电连接。 

在工作模式下，根据本地/远程控制模式的选择，使用磁力启动器面板上的开启、闭合、停止按键，或者使用远程控制的开启按键、远程控制的闭合按键、远程控制的停止按键，通过控制可编程控制器的输出端的接通和断开，来控制正、反转的两交流接触器的控制线圈的接通与断开，从而控制多回转式执行机构三相电机执行打开、关闭和停止的操作。 

在工作模式下运行时，可编程控制器通过判断开启时的最高限位触点、关闭时的最低限位触点、开启时的最大扭矩触点、闭合时最大扭矩触点的接通与闭合，实现对多回转式执行机构直线运动的启闭机构的行程以及扭矩大小进行保护。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，并对交流接触器进行触点故障进行保护的目的。 

液晶显示触摸屏作为显示单元，通过串口通信线与控制单元可编程控制器电连接。在试验/工作模式选择开关处于试验模式位置时，触摸屏显示设置性能试验、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。在试验/工作模式选择开关处于工作模式位置时，触摸屏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、漏地闭锁电阻值。 

在试验/工作模式选择开关处于在工作模式时，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里，并可调出查看。 

信号处理板及开度信号作为信号采集处理单元，经模数转换模块与控制单元可编程控制器电连接，信号处理板另一端与漏地闭锁电阻、电压、三相电流采样回路电连接。 

使用三个霍尔电流互感器分别套在输入三相电机的主电源上，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。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。可编程控制器根据采集到的参数，经逻辑判断和比较后，对多回转式执行机构三相电机的电流 进行过载、短路、断相和其它故障保护。 

本实用新型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实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型的主视图。 

图2是本实用新型的总控制原理图。 

图3是本实用新型的监控系统电路电气原理图。 

图4是本实用新型的程序设计流程图。 

图5是本实用新型的三菱可编程控制器初始的首页程序。 

图6本实用新型的三菱可编程控制器初始的第二页程序。 

图7本实用新型的三菱可编程控制器最后一页的程序。 

图8是本实用新型的设置功能及参数的触摸屏界面。 

图9是本实用新型待机时的触摸屏界面。 

图10是本实用新型机构开启和机构闭合时的触摸屏界面。 

图11是本实用新型事件查看的触摸屏界面。 

图12是本实用新型各功能试验时的触摸屏界面。 

图13是本实用新型进入操作需输入密码时的触摸屏界面。 

图14是本实用新型设置本地/远控时的触摸屏界面。 

图15是本实用新型设置额定电流时的触摸屏界面。 

图16是本实用新型设置额定电压时的触摸屏界面。 

图17是本实用新型设置瞬动/自保时的触摸屏界面。 

图18是本实用新型设置密码时的触摸屏界面。 

图19是本实用新型发生接触器故障时的触摸屏界面。 

图20是本实用新型发生漏地闭锁电阻故障时的触摸屏界面。 

图21是本实用新型发生电压欠压故障时的触摸屏界面。 

图22是本实用新型发生电压过压故障时的触摸屏界面。 

图23是本实用新型发生断相故障时的触摸屏界面。 

图24是本实用新型发生电流过载1.2倍故障时的触摸屏界面。 

图25是本实用新型发生电流过载1.5倍故障时的触摸屏界面。 

图26是本实用新型发生电流过载6倍故障时的触摸屏界面。 

图27是本实用新型发生电流短路故障时的触摸屏界面。 

图28是本实用新型测试发生电流过载1.2倍故障时功能试验的触摸屏界面。 

图29是本实用新型测试发生电流过载1.5倍故障时功能试验的触摸屏界面。 

图30是本实用新型测试发生电流短路故障时功能试验的触摸屏界面。 

图31是本实用新型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是本实用新型测试发生电压欠压故障时功能试验的触摸屏界面。 

图33是本实用新型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，是本实用新型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，是本实用新型的三菱可编程控制器第二页程序。 

在图7所示的实施例中，是本实用新型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，是本实用新型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，是本实用新型事件查看的触摸屏界面。 

在图12所示的实施例中，是本实用新型各功能试验时的触摸屏界面。 

在图13所示的实施例中，是本实用新型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，是本实用新型设置本地/远控时的触摸屏界面。 

在图15所示的实施例中，是本实用新型设置额定电流时的触摸屏界面。 

在图16所示的实施例中，是本实用新型设置额定电压时的触摸屏界面。 

在图17所示的实施例中，是本实用新型设置瞬动/自保时的触摸屏界面。 

在图18所示的实施例中，是本实用新型设置密码时的触摸屏界面。 

在图19所示的实施例中，是本实用新型发生接触器故障时的触摸屏界面。 

在图20所示的实施例中，是本实用新型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，是本实用新型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，是本实用新型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，是本实用新型发生断相故障时的触摸屏界面。 

在图24所示的实施例中，是本实用新型发生电流过载1.2倍故障时的触摸屏界面。 

在图25所示的实施例中，是本实用新型发生电流过载1.5倍故障时的触摸屏界面。 

在图26所示的实施例中，是本实用新型发生电流过载6倍故障时的触摸屏界面。 

在图27所示的实施例中，是本实用新型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，是本实用新型测试发生电流过载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，是本实用新型测试发生电流过载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，是本实用新型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，是本实用新型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，是本实用新型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，是本实用新型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，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。 

Claims (5)

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、操作单元、显示单元、信号采集处理单元，其特征是：控制单元为可编程控制器，操作单元的试验/工作模式选择开关（8）、开启按键（4）、闭合按键（7）、停止按键（5）分别与控制单元可编程控制器输入端电连接，显示单元触摸屏（3）通过串口通信线与控制单元可编程控制器电连接，信号采集处理单元的信号处理板一端及开度信号经模数转换模块与控制单元可编程控制器电连接。 

2.根据权利要求1所述的煤矿井下电力驱动多回转式执行机构可逆磁力启动器，其特征是：可逆磁力启动器面板上安装有试验/工作模式选择开关（8）、开启按键（4）、闭合按键（7）、停止按键（5）。 

3.根据权利要求1所述的煤矿井下电力驱动多回转式执行机构可逆磁力启动器，其特征是：可编程控制器的输入端还分别与远程控制的开启按键、远程控制的闭合按键、远程控制的停止按键、开启时的最高限位触点、关闭时的最低限位触点、开启时的最大扭矩触点、闭合时最大扭矩触点及控制正、反转的两交流接触器辅助触点电连接；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电连接。 

4.根据权利要求1所述的煤矿井下电力驱动多回转式执行机构可逆磁力启动器，其特征是：与可编程控制器电连接的触摸屏（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/远程控制方式、事件查看、额定电流和电压、密码、自保持/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、漏地闭锁电阻值。 

5.根据权利要求1所述的煤矿井下电力驱动多回转式执行机构可逆磁力启动器，其特征是：信号处理板另一端与漏地闭锁电阻、电压、三相电流采样回路电连接。 

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