礦用風(fēng)機試驗臺控制柜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，控制核心為可編程控制器（PLC），所用的PLC具有兩個通信端口，PLC的一通信接口與觸摸屏的通信端口電連接，PLC的另一通信接口與計算機的通信端口電連接，PLC的輸出端口與變頻器Ⅰ、變頻器Ⅱ的正、反轉(zhuǎn)方向控制端口和高、中、低頻率設(shè)定端口電連接。礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，即可通過控制柜，又可通過觸摸屏和計算機來監(jiān)控風(fēng)機試驗臺的運行狀態(tài)。還可分別顯示供電電壓，以及兩臺電機的三相電流、有功功率、電機的運行頻率。
【專利說明】礦用風(fēng)機試驗臺控制柜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦試驗臺控制柜，尤其涉及礦用風(fēng)機試驗臺控制柜。
【背景技術(shù)】
[0002]礦用風(fēng)機試驗臺由一臺對旋式軸流風(fēng)機和通風(fēng)筒組成，用來進(jìn)行礦井通風(fēng)試驗。風(fēng)機為兩級的軸流通風(fēng)機，具有兩個電機，一個葉輪裝載另一個葉輪的后面，而這兩個葉輪的轉(zhuǎn)向彼此相反。礦用風(fēng)機試驗臺控制柜實現(xiàn)對旋式軸流風(fēng)機的兩臺電機啟/停強電控制，當(dāng)負(fù)載減小時，風(fēng)量要減小，可通過變頻調(diào)節(jié)途徑來實現(xiàn)風(fēng)量的減小。通過變頻調(diào)節(jié)，分別實現(xiàn)對每一臺電機的控制，達(dá)到兩臺電機轉(zhuǎn)速可以不同步。
[0003]礦用風(fēng)機試驗臺控制柜上需可操作這兩臺電機的正、反轉(zhuǎn)的啟/停和速度等級控制，還可分別顯示供電電壓，以及上述兩臺電機的三相電流、有功功率、電機的運行頻率。
[0004]同時，控制柜上也可通過觸摸屏操作這兩臺電機的正、反轉(zhuǎn)的啟/停和速度控制，觸摸屏上將顯示兩臺電機的正、反轉(zhuǎn)運行方向，風(fēng)力方向，速度等級。
[0005]另有一計算機與控制柜相連，此計算機上顯示供電電壓，兩臺電機的三相電流、有功功率。還可通過計算機操作這兩臺電機的正、反轉(zhuǎn)的啟/停和高、中、低速度控制，計算機上將顯示兩臺電機的正、反轉(zhuǎn)運行方向，風(fēng)力方向，速度等級。
[0006]使用觸摸屏和計算機可直接監(jiān)控和存儲、打印相關(guān)的運行狀況、試驗數(shù)據(jù)等，以及完成運行狀況和試驗數(shù)據(jù)的分析、計算、歸納、統(tǒng)計等數(shù)據(jù)處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，控制柜上可操作這兩臺電機的正、反轉(zhuǎn)的啟/停和速度等級控制，還可分別顯示供電電壓，上述兩臺電機的三相電流、有功功率、電機的運行頻率。
[0008]同時，控制柜上也可通過觸摸屏操作這兩臺電機的正、反轉(zhuǎn)的啟/停和速度控制，觸摸屏上將顯示兩臺電機的正、反轉(zhuǎn)運行方向，風(fēng)力方向，速度等級。
[0009]另有一計算機與控制柜相連，此計算機上顯示供電電壓，兩臺電機的三相電流、有功功率。還可通過計算機操作這兩臺電機的正、反轉(zhuǎn)的啟/停和速度控制，計算機上將顯示兩臺電機的正、反轉(zhuǎn)運行方向，風(fēng)力方向，速度等級。使用觸摸屏和計算機可直接監(jiān)控和存儲、打印相關(guān)的運行狀況、試驗數(shù)據(jù)等，以及完成運行狀況和試驗數(shù)據(jù)的分析、計算、歸納、統(tǒng)計等數(shù)據(jù)處理。
[0010]本發(fā)明一種礦用風(fēng)機試驗臺控制柜采用的技術(shù)方案是:
[0011]礦用風(fēng)機試驗臺控制柜控制核心為可編程控制器(PLC)，所用的PLC具有兩個通信端口，PLC的一通信接口與觸摸屏的通信端口電連接，PLC的另一通信接口與計算機的通信端口電連接，PLC的輸出端口與變頻器1、變頻器II的正、反轉(zhuǎn)方向控制端口和高、中、低頻率設(shè)定端口電連接。
[0012]采用PLC作為礦用風(fēng)機試驗臺控制柜控制核心，使控制柜具有可靠性高，功能齊全，使用方便等特點。
[0013]所用的PLC具有兩個通信端口，PLC的一通信接口與觸摸屏的通信端口電連接，通過此通訊端口實現(xiàn)PLC與觸摸屏的數(shù)據(jù)交換。通過在觸摸屏上的操作，經(jīng)PLC控制兩變頻器，進(jìn)而控制兩電動機，同時兩電動機的運行方向、速度等級等信息也顯示在觸摸屏上。PLC的另一通信接口與計算機的通信端口電連接，通過此通訊端口實現(xiàn)PLC與計算機的數(shù)據(jù)交換。通過在計算機上的操作，經(jīng)PLC控制兩變頻器，進(jìn)而控制兩電動機，同時兩電動機的運行方向、速度等級等信息也顯示在計算機顯示屏上。使用觸摸屏和計算機可直接監(jiān)控和存儲、打印相關(guān)的運行狀況、試驗數(shù)據(jù)等，以及完成運行狀況和試驗數(shù)據(jù)的分析、計算、歸納、統(tǒng)計等數(shù)據(jù)處理。
[0014]PLC的輸出端口與變頻器1、變頻器II的正、反轉(zhuǎn)方向控制端口和高、中、低運行頻率端口電連接。通過控制PLC輸出端口的接通與斷開，控制變頻器1、變頻器II的正、反轉(zhuǎn)方向和高、中、低運行頻率，進(jìn)而控制兩電動機?？刂芇LC的輸出端口的電壓分為兩組，一組電源電壓取自變頻器I上的直流24V電壓，控制變頻器I的正、反轉(zhuǎn)方向和高、中、低頻率設(shè)定；另一組電源電壓取自變頻器II上的直流24V電壓，控制變頻器II的正、反轉(zhuǎn)方向和高、中、低頻率設(shè)定。通過在變頻器I和變頻器II上的設(shè)置，設(shè)定高、中、低頻率，實現(xiàn)電動機運行速度的調(diào)整和改變。
[0015]礦用風(fēng)機試驗臺控制柜操作面板上裝有控制柜供電啟動按鈕、控制柜斷電停止按鈕，電動機I的正轉(zhuǎn)按鈕1、停止按鈕1、反轉(zhuǎn)按鈕1、高速按鈕1、中速按鈕1、低速按鈕I，電動機II的正轉(zhuǎn)按鈕I1、停止按鈕I1、反轉(zhuǎn)按鈕I1、高速按鈕I1、中速按鈕I1、低速按鈕II。
[0016]礦用風(fēng)機試驗臺控制柜操作面板上裝有控制柜供電啟動按鈕、控制柜斷電停止按鈕，通過操作供電按鈕和斷電按鈕，來控制交流接觸器的接通和斷開，從而控制主控制柜內(nèi)的電源接通和斷開。
[0017]礦用風(fēng)機試驗臺控制柜操作面板上裝有電動機I的正轉(zhuǎn)按鈕1、停止按鈕1、反轉(zhuǎn)按鈕I，通過上述按鈕分別控制電動機I的正轉(zhuǎn)啟動、停止和反向啟動。礦用風(fēng)機試驗臺控制柜操作面板上裝有電動機I的高速按鈕1、中速按鈕1、低速按鈕I，通過上述按鈕分別控制電動機I的運行頻率，進(jìn)而控制電動機I的運行速度，實現(xiàn)電動機I運轉(zhuǎn)速度的改變。
[0018]礦用風(fēng)機試驗臺控制柜操作面板上裝有電動機II的正轉(zhuǎn)按鈕I1、停止按鈕I1、反轉(zhuǎn)按鈕II，通過上述按鈕分別控制電動機II的正轉(zhuǎn)啟動、停止和反向啟動。礦用風(fēng)機試驗臺控制柜操作面板上裝有電動機II的高速按鈕I1、中速按鈕I1、低速按鈕II，通過上述按鈕分別控制電動機II的運行頻率，進(jìn)而控制電動機II的運行速度，實現(xiàn)電動機II運轉(zhuǎn)速度的改變。
[0019]PLC的輸入端口分別與控制柜上的電動機I的正轉(zhuǎn)按鈕1、停止按鈕1、反轉(zhuǎn)按鈕
1、高速按鈕1、中速按鈕1、低速按鈕I電連接，PLC的輸入端口還分別與電動機II的正轉(zhuǎn)按鈕I1、停止按鈕I1、反轉(zhuǎn)按鈕I1、高速按鈕I1、中速按鈕I1、低速按鈕II電連接。
[0020]通過操作在控制柜上的電動機I的正轉(zhuǎn)按鈕1、停止按鈕1、反轉(zhuǎn)按鈕1、高速按鈕1、中速按鈕1、低速按鈕I操作按鈕，以及電動機II的正轉(zhuǎn)按鈕I1、停止按鈕I1、反轉(zhuǎn)按鈕I1、高速按鈕I1、中速按鈕I1、低速按鈕II操作按鈕，經(jīng)PLC控制PLC的輸出端口的接通與斷開，控制兩變頻器，進(jìn)而控制兩電動機。
[0021]主電源經(jīng)220V交流接觸器與與變頻器I的電源輸入端和變頻器II的電源輸入端電連接。
[0022]220V交流接觸器接通時，主電源通過交流接觸器的主觸點與變頻器I的電源輸入端和變頻器II的電源輸入端接通。220V交流接觸器斷開時，主電源通過交流接觸器的主觸點與變頻器I的電源輸入端和變頻器II的電源輸入端斷開。
[0023]控制柜上安裝有數(shù)字式智能電壓表、數(shù)字式智能三相電流表1、數(shù)字式智能三相電流表I1、數(shù)字式智能功率表1、數(shù)字式智能功率表II ;數(shù)字式智能電壓表、數(shù)字式智能三相電流表1、數(shù)字式智能三相電流表I1、數(shù)字式智能功率表1、數(shù)字式智能功率表II的RS485通信接頭分別與RS485轉(zhuǎn)RS232轉(zhuǎn)換接頭電連接，再與RS232轉(zhuǎn)USB轉(zhuǎn)換接頭電連接，最后與計算機的USB 口電連接。
[0024]一個數(shù)字式智能電壓表用來測量主電源電壓，數(shù)字式智能三相電流表1、數(shù)字式智能三相電流表II分別用來測量電動機I和電動機II的三個單相電流，數(shù)字式智能功率表
1、數(shù)字式智能功率表II分別用來測量電動機I和電動機II的功率。
[0025]通過設(shè)置不同的設(shè)備地址，將上述數(shù)值分別輸出。其上述數(shù)值輸出為RS485信號，將其通過RS485轉(zhuǎn)RS232轉(zhuǎn)換接頭，轉(zhuǎn)換為RS232信號，再經(jīng)RS232轉(zhuǎn)USB轉(zhuǎn)換接頭，轉(zhuǎn)換為USB信號，使其與計算機的USB接口相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
[0026]電壓表的信號輸出端一端與主電源的一根火線電連接，另一端與主電源的零線電連接；變頻器I的三根電源輸出線上，分別套有三個電流互感器，這三個電流互感器的輸出信號與三相電流表I電連接，其中兩個電流互感器的輸出信號與功率表I電連接；變頻器II的三根電源輸出線上，分別套有三個電流互感器，這三個電流互感器的輸出信號與三相電流表II電連接，其中兩個電流互感器的輸出信號與功率表II電連接；
[0027]電壓表測量信號取自主電源電壓；三相電流表I和三相電流表II的測量信號取自變頻器I和變頻器II的三根電源輸出線上，也即電動機I和電動機II的三根電源輸入線上，其中三相電流表I上的三個電流互感器有兩個電流互感器與功率表I共用；同樣三相電流表II上的三個電流互感器有兩個電流互感器與功率表II共用。
[0028]PLC的輸出端口與變頻器1、變頻器II的正、反轉(zhuǎn)向控制端口和高、中、低頻率設(shè)定端口之間分別串接有DC24V指示燈。
[0029]PLC的輸出端口與變頻器1、變頻器II的正、反轉(zhuǎn)向控制端口和高、中、低頻率設(shè)定端口之間分別串接有DC24V指示燈。上述指示燈安裝在控制柜上，指示燈的DC24V電壓分別取自各指示信號的變頻器，使操作人員通過上述指示燈知道兩電動機的運行狀況。
[0030]主電源回路一火線與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，接觸器輸出端口與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，變頻器I的一輸出端口與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，變頻器II的一輸出端口與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈。
[0031]主電源回路一火線與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，用來指示主電源是否有電。接觸器輸出端口與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，用來指示此交流接觸器是否接通，同時指示變頻器I和變頻器II的電源輸入端是否有電。
[0032]變頻器I的一輸出端口與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，用來指示變頻器I的電源輸出端是否有電。變頻器II的一輸出端口與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，用來指示變頻器II的電源輸出端是否有電。
[0033]所控制的電動機I和電動機II均為礦用隔爆型異步電動機。
[0034]所控制的電動機I和電動機II均為礦用隔爆型異步電動機，符合礦用隔爆安全要求，電動機轉(zhuǎn)速可通過改變驅(qū)動電動機的電源頻率來實現(xiàn)。電動機轉(zhuǎn)速與電源頻率關(guān)系為:n=60f/p,上式中η為電動機轉(zhuǎn)速，f為電源頻率，P為電動機電磁極對數(shù)。
[0035]本發(fā)明的有益效果是:礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，即可通過控制柜，又可通過觸摸屏和計算機來監(jiān)控風(fēng)機試驗臺的運行狀態(tài)，包括兩臺電動機的正、反轉(zhuǎn)啟/停，以及此兩臺電動機的運轉(zhuǎn)速度的改變和控制，并能實時觀察到供電電源的電壓、此兩臺電動機的三相電流和有功功率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0037]圖1是本發(fā)明礦用風(fēng)機試驗臺控制柜的電氣原理圖。
[0038]圖2是本發(fā)明礦用風(fēng)機試驗臺控制柜的操作面板圖。
[0039]圖3是本發(fā)明礦用風(fēng)機試驗臺控制柜的觸摸屏的主界面。
[0040]圖4是本發(fā)明礦用風(fēng)機試驗臺控制柜的計算機的主界面。
【具體實施方式】
[0041]在圖1中，所用的PLC為德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200226CN型PLC，變頻器同樣為德國西門子公司生產(chǎn)的MICR0MASTER430型變頻器，此變頻器為風(fēng)機泵類專用型變頻器。觸摸屏為上海步科公司生產(chǎn)的10.1寸eView觸摸屏，型號為MT4512T。
[0042]所用的數(shù)字式智能儀表為中國淮安電氣生產(chǎn)的，數(shù)字式智能電源電壓表型號為HD-V1-96B-R-V800型，數(shù)字式智能三相電流表I和II型號為HD-A3-96D-R-A5，數(shù)字式智能功率表I和II型號為HD-P4-96B-R-A5-V380 (三相四線)。
[0043]所用的電流互感器型號為SDH-0.2BH-0.66/30額定電流比為20/5的互感器。
[0044]所用的西門子PLC226CN型具有兩個RS485通信端口，PLC的一 RS485通信接口與觸摸屏的通信端口 COMl電連接，PLC的另一 RS485通信接口，經(jīng)RS485轉(zhuǎn)RS232轉(zhuǎn)換接頭，與計算機的RS232通信端口 COMl電連接，PLC的輸出端口與變頻器1、變頻器II的正、反轉(zhuǎn)方向控制端口和高、中、低頻率設(shè)定端口電連接。
[0045]礦用風(fēng)機試驗臺控制柜操作面板上裝有控制柜供電啟動按鈕、控制柜斷電停止按鈕，電動機I的正轉(zhuǎn)按鈕1、停止按鈕1、反轉(zhuǎn)按鈕1、高速按鈕1、中速按鈕1、低速按鈕I，電動機II的正轉(zhuǎn)按鈕I1、停止按鈕I1、反轉(zhuǎn)按鈕I1、高速按鈕I1、中速按鈕I1、低速按鈕II。
[0046]PLC的輸入端口分別與控制柜上的電動機I的正轉(zhuǎn)按鈕1、停止按鈕1、反轉(zhuǎn)按鈕
1、高速按鈕1、中速按鈕1、低速按鈕I電連接，PLC的輸入端口還分別與電動機II的正轉(zhuǎn)按鈕I1、停止按鈕I1、反轉(zhuǎn)按鈕I1、高速按鈕I1、中速按鈕I1、低速按鈕II電連接。
[0047]主電源經(jīng)220V交流接觸器與與變頻器I的電源輸入端和變頻器II的電源輸入端電連接。
[0048]控制柜上安裝有數(shù)字式智能電壓表、數(shù)字式智能三相電流表1、數(shù)字式智能三相電流表I1、數(shù)字式智能功率表1、數(shù)字式智能功率表II ;數(shù)字式智能電壓表、數(shù)字式智能三相電流表1、數(shù)字式智能三相電流表I1、數(shù)字式智能功率表1、數(shù)字式智能功率表II的RS485通信接頭分別與RS485轉(zhuǎn)RS232轉(zhuǎn)換接頭電連接，再與RS232轉(zhuǎn)USB轉(zhuǎn)換接頭電連接，最后與計算機的USB 口電連接。
[0049]電壓表的信號輸出端一端與主電源的一根火線電連接，另一端與主電源的零線電連接；變頻器I的三根電源輸出線上，分別套有三個電流互感器，這三個電流互感器的輸出信號與三相電流表I電連接，其中兩個電流互感器的輸出信號與功率表I電連接；變頻器II的三根電源輸出線上，分別套有三個電流互感器，這三個電流互感器的輸出信號與三相電流表II電連接，其中兩個電流互感器的輸出信號與功率表II電連接；
[0050]PLC的輸出端口與變頻器1、變頻器II的正、反轉(zhuǎn)向控制端口和高、中、低頻率設(shè)定端口之間分別串接有DC24V指示燈。
[0051 ] 主電源回路一火線與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，接觸器輸出端口與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，變頻器I的一輸出端口與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，變頻器
II的一輸出端口與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈。
[0052]所控制的電動機I和電動機II均為礦用隔爆型異步電動機。
[0053]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，其特征是:礦用風(fēng)機試驗臺控制柜控制核心為可編程控制器(PLC)，所用的PLC具有兩個通信端口，PLC的一通信接口與觸摸屏的通信端口電連接，PLC的另一通信接口與計算機的通信端口電連接，PLC的輸出端口與變頻器1、變頻器II的正、反轉(zhuǎn)方向控制端口和高、中、低頻率設(shè)定端口電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，其特征是:礦用風(fēng)機試驗臺控制柜操作面板上裝有控制柜供電啟動按鈕、控制柜斷電停止按鈕，電動機I的正轉(zhuǎn)按鈕1、停止按鈕1、反轉(zhuǎn)按鈕1、高速按鈕1、中速按鈕1、低速按鈕I，電動機II的正轉(zhuǎn)按鈕I1、停止按鈕I1、反轉(zhuǎn)按鈕I1、高速按鈕I1、中速按鈕I1、低速按鈕II。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，其特征是:PLC的輸入端口分別與控制柜上的電動機I的正轉(zhuǎn)按鈕1、停止按鈕1、反轉(zhuǎn)按鈕1、高速按鈕1、中速按鈕1、低速按鈕I電連接，PLC的輸入端口還分別與電動機II的正轉(zhuǎn)按鈕I1、停止按鈕I1、反轉(zhuǎn)按鈕I1、高速按鈕I1、中速按鈕I1、低速按鈕II電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，其特征是:主電源經(jīng)220V交流接觸器與與變頻器I的電源輸入端和變頻器II的電源輸入端電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，其特征是:控制柜上安裝有數(shù)字式智能電壓表、數(shù)字式智能三相電流表1、數(shù)字式智能三相電流表I1、數(shù)字式智能功率表1、數(shù)字式智能功率表II ;數(shù)字式智能電壓表、數(shù)字式智能三相電流表1、數(shù)字式智能三相電流表I1、數(shù)字式智能功率表1、數(shù)字式智能功率表II的RS485通信接頭分別與RS485轉(zhuǎn)RS232轉(zhuǎn)換接頭電連接，再與RS232轉(zhuǎn)USB轉(zhuǎn)換接頭電連接，最后與計算機的USB 口電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，其特征是:電壓表的信號輸出端一端與主電源的一根火線電連接，另一端與主電源的零線電連接；變頻器I的三根電源輸出線上，分別套有三個電流互感器，這三個電流互感器的輸出信號與三相電流表I電連接，其中兩個電流互感器的輸出信號與功率表I電連接；變頻器II的三根電源輸出線上，分別套有三個電流互感器，這三個電流互感器的輸出信號與三相電流表II電連接，其中兩個電流互感器的輸出信號與功率表II電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，其特征是:PLC的輸出端口與變頻器1、變頻器II的正、反轉(zhuǎn)向控制端口和高、中、低頻率設(shè)定端口之間分別串接有DC24V指示燈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，其特征是:主電源回路一火線與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，接觸器輸出端口與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，變頻器I的一輸出端口與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈，變頻器II的一輸出端口與零線間并聯(lián)一交流220V指示燈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用風(fēng)機試驗臺控制柜，其特征是:所控制的電動機I和電動機II均為礦用隔爆型異步電動機。
【文檔編號】F04D27/00GK103775369SQ201410049054
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月12日
【發(fā)明者】陳偉, 陳清華, 靳華偉, 李永梅, 徐曼曼 申請人:安徽理工大學(xué)