CN214542948U - 一种矿用盾构机防爆plc控制柜低压配电安全监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统。防爆PLC控制柜包括交流电源和整流器，整流器的交流侧连接交流电源，整流器的输出端连接直流母线，通过直流母线为防爆PLC控制柜内的各器件供电，各器件至少包括PLC机架，PLC机架内置PLC模块，还包括：电流传感器，设置在整流器的出线侧；安全继电器，设置在直流母线的供电线路上；电流传感器连接PLC模块的信号输入端，PLC模块的输出端控制连接安全继电器。本实用新型在整流器的出线侧设置电流传感器，以采集整流器的输出电流，并且将安全继电器作为控制柜内的供电开关控制各器件的供电；当电流传感器采集的电流值超出设定阈值时，控制安全继电器断开，各器件断电，达到保护的目的。

Description

一种矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统，属于矿用盾构机技术领域。

背景技术

矿用盾构机与常规盾构机相比，其掘进环境瓦斯(甲烷)、硫化氢等易然气体含量很高，因此矿用盾构机需要更加安全、更加可靠的防燃技术支持，并且在矿用盾构需求量逐步增长的背景下，用户对于矿用盾构机PLC控制柜的安全性、可靠性的要求越来越高。

通过对以往的起火案例进行分析发现，PLC控制柜的着火点主要集中在柜内运行时易发热、流经电流比较大的元器件。因流经电流异常、过大，未及时采取监控、断电等应急措施，导致电流超过元器件所能承受的理论限定值，而造成发热；当温度升高到一定限度时进而起火，引发事故。因此，需要对PLC控制柜进行电流监控，为防止发生火灾爆炸等现象，提出一种矿用盾构机防爆PLC控制柜。

现有技术中，矿用盾构机防爆PLC控制柜主要以机械断路器进行电流的简单监控，工程师根据电流负载，选取相应电流的断路器，当电路中的电流超过所选断路器的电流范围时，断路器跳闸，从而切断对应电路的电流。

然而，在矿用盾构机防爆PLC控制柜电气原理图设计初期，电路所具有的电路负载往往具有不确定性；工程师通过理论估算，所选断路器的电流范围要大于实际电流，有的甚至会大于二到三倍，导致电路中的电流升高到一定范围时，不会及时跳闸，产生拒动的现象。如果所选断路器的电流范围要小于实际电流，那么断路器会出现误动的现象，导致防爆PLC控制柜的安全性、可靠性较差。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统，用以解决现有PLC控制柜安全性、可靠性差的问题。

为实现上述目的，本申请提出了一种矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统的技术方案，包括交流电源和整流器，整流器的交流侧连接交流电源，整流器的输出端连接直流母线，通过直流母线为防爆PLC控制柜内的各器件供电，各器件至少包括PLC机架，PLC机架内置PLC模块，还包括：

电流传感器，设置在整流器的出线侧，用于采集整流器输出端的电流；

安全继电器，设置在直流母线的供电线路上，用于控制各器件的供电；

电流传感器连接PLC模块的信号输入端，PLC模块的输出端控制连接安全继电器。

本实用新型的矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统的技术方案的有益效果是：通过对控制柜内的发热点进行研究，发现整流器为容易发热的器件，是导致起火的重要因素，因此本实用新型在整流器的出线侧设置电流传感器，以采集整流器的输出电流，并且将安全继电器作为控制柜内的供电开关控制各器件的供电；当电流传感器采集的电流值超出设定阈值时，控制安全继电器断开，各器件断电，达到保护的目的。本实用新型通过实时监测整流器的输出电流，提高了控制柜的安全性和可靠性。

进一步的，所述电流传感器包括第一电流传感器和第二电流传感器，所述第一电流传感器设置在整流器的出线侧的正极支路上，所述第二电流传感器设置在整流器的出线侧的负极支路上。

进一步的，所述交流电源为127V交流电源，所述直流母线为24V直流母线。

进一步的，各器件还包括安全栅、转速监控器、放大板。

进一步的，防爆PLC控制柜内还设置有保险丝。

附图说明

图1是本实用新型矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统的内部结构图；

图2是本实用新型矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统的电路原理图；

图中：1为PLC机架；2为安全栅；3、4为线槽；5为安全继电器；6为转速监控器；7为放大板；8为整流器；9为保险丝；10为电流传感器。

具体实施方式

矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统实施例：

矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统的主要构思在于，基于现有防爆PLC控制柜安全性差的问题，本实用新型通过对防爆PLC控制柜的着火点进行研究，发现PLC控制柜的着火点主要集中在PLC控制柜内运行时易发热、流经电流比较大的元器件：整流器。因此，在整流器的出线处加装电流传感器，并且在直流母线的供电线路上安装安全继电器，将电流传感器连接PLC模块的输入端，PLC模块的输出端控制连接安全继电器，电流传感器实时监测整流器出线处的电流，只要电流超出设定阈值时，PLC模块控制安全继电器断开，使得防爆PLC控制柜断电，起到保护的作用。

具体的，矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统的内部结构如图1所示，包括交流电源、直流母线(图1中未画出)、PLC机架1(PLC机架1中内置有PLC模块)、安全栅2、安全继电器5、转速监控器6、放大板7、整流器8、保险丝9、电流传感器10。PLC机架1、安全栅2、安全继电器5、转速监控器6、放大板7均由交流电源通过整流器8和直流母线供电。

当控制柜内电压或电流信号需传递至柜外时，通过安全栅2将电压或电流信号限制在安全范围内。放大版7的主要作用是将0-10V的输入信号转换为4-20mA电流信号，进而达到控制相关电磁阀的目的。转速监控器6通过接收并处理转速传感器反馈的脉冲信号，将其转换为4-20mA电流信号传递至PLC模块，从而达到对转速实时监测的目的。虽然转速监控器6、放大板7、安全栅2相互独立，但都是防爆PLC控制柜内不可或缺的元件，并且都需整流器8输出24V直流电供电，当整流器8输出电流异常时，会有损毁的风险。

从图1中可以看出，矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统的内部为多层结构，包括四层：最上层设置PLC机架1；中上层设置安全栅2、安全继电器5、转速监控器6；中下层设置有放大板7；最下层设置整流器8、保险丝9、电流传感器10。每层之间设置有线槽4，边界设置有线槽3，其内部通过线槽3和线槽4进行走线，避免接线混乱。

本实用新型的特点是，在整流器8的出线处安装电流传感器10，并且在母线的供电线路上设置安全继电器5，PLC模块的输入端连接电流传感器10，输出端控制连接安全继电器5，并且其连接导线通过线槽3和线槽4进行走线。电流传感器10将所监测到的电流信号传输至PLC模块中，PLC模块将接收到的电流信号进行处理和转换后得到电流值，PLC模块将电流值传输至上位机进行显示，同时PLC模块对电流值进行逻辑判断，当电流值超出设定阈值时，PLC模块控制安全继电器5断开，从而达到对防爆PLC控制柜断电的目的，实现对电流的安全监控。

本实用新型中的电流传感器10包括第一电流传感器和第二电流传感器，第一电流传感器设置在整流器8的出线侧的正极支路上，第二电流传感器设置在整流器8的出线侧的负极支路上。

具体的，电气连接如图2所示，防爆PLC控制柜的交流电源为127V交流电源(即127V的交流母线)，U2(U2的型号为127VAC/24VDC，TDR-960w)为整流器8，T2.0为第一电流传感器，T2.1为第二电流传感器，F3(F3的型号为ic65N2P，C32A，30mA-A9F18232)为安全继电器5，整流器8的交流侧连接127V交流电源，整流器8的直流侧连接24V直流母线，24V直流母线为防爆PLC控制柜的各器件供电，T2.0和T2.1的感应线圈缠绕在U2的正负极出线处，并且T2.0和T2.1连接PLU模块的输入端，PLU模块控制连接F3，将T2.0和T2.1的感应线圈所监测的0-10V的电压信号传输至PLC模块中，PLC模块将电压信号转换为电流值，当T2.0和T2.1中其中一个电流值超出设定阈值，控制F3断开，切断防爆PLC控制柜内各器件的供电。

上述实施例中，为了提高防爆PLC控制柜的安全性和可靠性，在U2的出线侧的正极支路和负极支路上各安装一个电流传感器10，作为其他实施方式，也可以只设置一个电流传感器10，安装在任何一个支路上都可以。

关于交流电源以及直流母线的具体电压等级可以根据控制柜的需要进行设置，本实用新型并不做限制。

本实用新型通过对整流器8的出线处的电流进行实时监测，起到一定的预警作用，在电流值超过设定阈值时对防爆PLC控制柜进行及时断电处理，主要解决矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统在运行时，因电流异常使柜内元器件发热、损毁、甚至起火而造成不必要损失，提高了设备掘进时的安全性。

Claims (5)

1.一种矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统，包括交流电源和整流器，整流器的交流侧连接交流电源，整流器的输出端连接直流母线，通过直流母线为防爆PLC控制柜内的各器件供电，各器件至少包括PLC机架，PLC机架内置PLC模块，其特征在于，还包括：

电流传感器，设置在整流器的出线侧，用于采集整流器输出端的电流；

安全继电器，设置在直流母线的供电线路上，用于控制各器件的供电；

电流传感器连接PLC模块的信号输入端，PLC模块的输出端控制连接安全继电器。

2.根据权利要求1所述的矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统，其特征在于，所述电流传感器包括第一电流传感器和第二电流传感器，所述第一电流传感器设置在整流器的出线侧的正极支路上，所述第二电流传感器设置在整流器的出线侧的负极支路上。

3.根据权利要求1或2所述的矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统，其特征在于，所述交流电源为127V交流电源，所述直流母线为24V直流母线。

4.根据权利要求1或2所述的矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统，其特征在于，各器件还包括安全栅、转速监控器、放大板。

5.根据权利要求1或2所述的矿用盾构机防爆PLC控制柜低压配电安全监控系统，其特征在于，防爆PLC控制柜内还设置有保险丝。

Images