1140VPLC四组合开关说明书

Q J Z1-4×400/1140矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器

使用手册

唐山华光自动化设备有限公司

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器安装使用前请详细阅读使用手册

目录

一. 用途 (1)

二. 使用条件 (1)

三、主要技术数据标准 (1)

3.1参照标准 (1)

3.2 型号及意义 (2)

3.3 基本参数 (2)

3.4保护参数 (2)

3.5引入引出装置 (3)

四、总体结构与工作原理 (3)

4.1总体结构 (3)

4.2工作原理 (4)

五、使用说明 (6)

5.1初始化设置 (8)

5.2控制方式选择 (10)

5.3控制接线 (11)

六、附录 (13)

6.1电原理图 (13)

6.2元器件参数 (13)

6.3接线工艺 (13)

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器

一. 用途

1.1本组合真空起动器（以下简称组合开关）适用于煤矿井下及其它周围介质中含有甲烷与煤尘混合物的爆炸性气体环境中，使用在频率50HZ、电压1140V、单台接触器最大工作电流400A的线路中。

1.2本组合开关采用可编程逻辑控制器（PLC）进行全面的控制和保护。对各个工作支路的工作电流，工作电压进行实时，精确的检测。具有过载、短路、断相、超压、欠压、漏电闭锁等保护功能。采用5.6寸彩色液晶显示器，实时显示各工作支路的工作状态。具有标准的RS485通讯接口，能向上位机传送各种工作参数并接受上位机的控制。

二. 使用条件

a.海拔高度不超过1000米，大气压力80～100Kpa

b.环境温度为－10℃～+40℃

c.空气相对湿度不大于95%（25℃时）

d.无强烈颠簸震动与垂直面倾斜角不超过150

e.含有爆炸性危险的甲烷，煤尘的空气中，但无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体和蒸气

f.有防雨雪（滴水）设施

三、主要技术数据标准

3.1参照标准

1)执行标准

Q/THG17-2006矿用隔爆兼本质安全型组合开关

MT/T592—1996《矿用隔爆型低压交流双速真空电磁起动器》

GB3836—2000爆炸性环境用防爆电气设备

2)种类：矿用隔爆兼本质安全型“Exd[ib]I”

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器

3)防爆合格证证书编号：1102660G

国家煤矿防爆安全产品质量监督检验中心

4)安全标志编号：MAD070245

国家矿用产品安全标志中心

3.2 型号及意义

Q J Z 1 — 4×4 0 0 / 1 1 4 0

额定电流

设计序号

组合

隔爆兼本安型

起动器

3.3 基本参数

1)额定频率：50HZ

2)工作电压：交流1140V

3)隔离换相开关额定电流：400A

4)真空接触器额定电流：400A

5)接触器额定接通能力：4000A100次

6)接触器额定分断能力：3200A25次

7)接触器极限分断能力：4500A3次

8)接触器控制电压：交流220V

9)重量：1500Kg

10)尺寸：1890×800×850（长×宽×高mm）

3.4保护参数

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器

过电流/整定电流

动作时间 起始状态 任意两相 第三相

1倍 0.9倍 不动 冷态 1.05倍

0倍

＜3分

热态

1)过载保护：按反时限原理保护，其特性曲线符合下表：

2)短路保护：按定时限原理保护，动作时间小于0.4秒 3)断相保护，其特性符合下表：

4)漏电闭锁保护：

主电路对地绝缘电阻：闭锁值40k Ω+20%；返回值小于等于动作值的1.5倍。 3.5引入引出装置

1) 引入：主电路有3个进线嘴，每线嘴可穿入外径不大于Φ80mm 的橡套电缆。控制电路有1个进线嘴，可穿入外径不大于Φ20mm 的橡套电缆。

2) 引出：主电路有4个出线嘴，每线嘴可穿入外径不大于Φ80mm 的 橡套电缆。控制电路有6个出线嘴，每线嘴可穿入外径不大于Φ20mm 的橡套电缆。

四、总体结构与工作原理

4.1 总体结构

倍数

1.05

1.2

1.5

6

时间 长时不动 ＞5分＜20分 ＞1分＜3分 ＞8秒＜16秒

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器本组合开关箱体由优质钢板组焊而成，具有强度高、重量轻、耐冲击的优点。主箱体的右上方为电源接线箱（X1箱）。正面有主箱的平移式快开门，快开门上有1个5.6英寸彩色液晶显示窗及近控启停、设置按钮。左侧是负荷接线箱（X2箱）。控制保护组件安装在主箱大门内侧。整体结构紧凑，操作方便。

4.1.1内部结构：在组合开关的箱体内右侧装有两台隔离换相开关，每一台隔离换相开关控制两个真空接触器，在每台真空接触器的负荷侧装有电流互感器。电流信号就从互感器中取出送到PLC中去，做为运行、短路、过载及断相保护的依据。在输出线柱上接有阻容吸收组件，用来吸收真空接触器在开断过程中产生的操作过电压。箱底装有两台BK—500控制变压器，为控制保护电路提供工作电源。在控制变压器左边是接插件组，安装在大门上的控制保护组件与主腔内各个部件及负荷箱的控制端子由它来联接。

本组合开关的开关门设有机械及电气闭锁机构。只有两个隔离换相开关都打在“0”位断电后，主箱的快开门才能打开。这时除隔离换相开关的电源侧及进线线柱有电外，其余地方均无电。便于开关的临时检修。

4.1.2在组合开关的主箱快开门上设有观察窗与控制按钮。观察窗内安装

5.6英寸彩色液晶屏，用来显示开关的工作状态和各种参数，并伴有动画效果。当对开关进行参数设置时，显示画面加有操作提示。控制按钮用来对开关进行各种参数的设置和开关各支路的近控启停操作。

4.2工作原理

当组合开关正常送电后，电压互感器二次侧输出两路低压，为电源电压表和PLC及附属于PLC的其它组件供电。电源电压表将显示电源电压值。当隔离换相开关合闸时，控制变压器工作，输出220V和36V两组电压。其中36V供中间继电器和本安转换器工作。220V为真空接触器的吸合线圈供电。

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器

4.2.1保护系统：

本组合开关的保护系统以PLC为核心器件组成，严格参照国家标准编写控制软件，对各个支路进行可靠保护。

过载、短路保护：由安装在真空接触器负荷侧的电流互感器对工作电流进行采样。采样后将采集到的电流信号送到电流变换器进行变换，然后送到PLC进行运算，并与设置的参数进行比较。PLC根据比较的结果判断开关的工作状态，并发出相应的动作指令。

漏电闭锁：本组合开关漏电闭锁采用附加直流检测的工作方式。在真空接触器闭合前，对被控回路发送检测信号，当负荷回路绝缘值低于漏电闭锁设定值时，PLC闭锁该回路，使其不能启动。只有当绝缘值恢复到设定的返回值以上时，PLC解锁恢复正常工作状态。

过压、欠压保护：工作电压经电压变换器变换后送到PLC。由PLC将此信号与设定值进行比较后，做出判断并保护。

4.2.2控制原理：（详见电原理图）

本组合开关启停控制分远控和近控两种方式，并通过开关门内的切换开关进行切换。近控时只要按动开关门上的启停钮就能控制开关各个支路的启停。远控时在负荷箱内的X2端子上接上启停钮或其它控制设备来控制开关各个支路的启停。远控时开关送出本安信号经启停钮或其它控制设备来控制PLC启停开关。远控启停信号必须经二极管返回才有效。所以当控制线发生断路和短路时，开关都不会误动。当启动信号送到PLC后，PLC 控制中间继电器吸合带动真空接触器闭合将工作电压送出。

当组合开关工作中需要紧急停车时，可按下隔离换相开关手柄上面的闭锁按钮。此按钮按下后开关将断开真空接触器220V电源，使真空接触器释放。在需要隔离换相开关分断或换向时，也必须按下此按钮后换相手柄才能搬动。

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器

五、使用说明

本组合开关采用LM3109型可编程逻辑控制器。并配合LM3313型模拟量输入块和LM3401网络通讯模块。能实时可靠的对各支路的工作电流、电压等工作参数进行精确的采集和测算。并可随时与上位机进行数据交换，接受上位机的控制指令，工作稳定可靠。本真空起动器基于LM3109控制器编制了多种组合程序，基本概括了本组合开关在井下综采工作面使用时所要求的全部使用要求。

当组合开关对PLC送电后，PLC对整个组合开关的各个支路进行检测，检测组合开关各个支路正常后，就能进行初始化参数设置。设置完成后即可正常进行的启停操作了。

将组合开关合闸送电后。组合开关显示开机画面。见图1 Array

图1

延时2秒后组合开关自动进入工作画面。也可按动复位键进入工作界

面。见图2

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器

图2

其中画面上半部为动画示意.4个电机图形代表四个工作支路，当某一支路开车后,代表该支路的开关闭合，电机图形由灰色变为绿色。画面的下半部分表格显示各支路的工作信息。其中电压栏显示电源电压。电流栏显示各支路的工作电流。状态栏显示各支路的当前工作状态（如启动、停止、过载、短路、断相、漏电、过压、欠压等）。控制方式栏显示控制方式和提示数字，即当前设置的为第几种控制方式。

在工作画面时按“设置”键进入设置界面进行参数设置。设置界面见图3

图3

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器

5.1初始化设置

各支路额定电流设定：根据各支路所带负载的实际额定电流，对PLC 进行相应的额定电流设定。(两路同启时的最大电流应低于隔离换相开关的容量)

在设置画面里有一黄色闪烁光标，每按下一次“移位”键光标即相应的向下移动一位。当移动到需要设置的位置后，按“加一”键就能对该位进行相应的设置，电流额定值最大设置为400A。进入设置界面后再按“设置”键可实现向上移位的功能。

控制方式选择：用数字“1～8”代表各个支路的组合方式，来适应井下综采工作面各种设备的使用要求。在设置界面上有相应组合说明。（当选定某种控制方式时，对应的说明部分有黄色显示框闪烁）用户可以选择自己需要的组合方式。具体设置参照图4中的说明。

当光标移动到控制方式的代码位置后进入控制方式选择画面，如图4

所示。

延时时间设定：

1.当控制方式选择在第2、4、5方式时，即带有双速方式、同时启动方式选择在“延时自动低转高”（开关内K5选择开关拨在延时侧）时，

此延时时间为双速切换的延时时间。调整范围为0～60秒。

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器

2．当控制方式选择在第6、7、8方式时，即带有同启方式，此延时时间为同启时的两路间延时。在双速运输机方式中，1、3支路之间延时和2、4支路之间延时为固定500ms。

全部设置完成后，按“确定”键，PLC将所有设置的数据进行保存，同时显示画面返回到工作界面。

本组合开关具有远控、近控两种控制模式。当使用远控时必须连接外部的启停设备如启停钮或集中控制器等。本机的启动钮无效，停止钮有效,可在本机停车。当使用近控时，本机的启停钮有效、远控钮无效。远控、近控的切换由开关门内的钮子开关切换，其中K1～K4分别是对应于1～4支路远控、近控切换开关。钮子开关K6、K7为双速电机自动切换控制时的高速返回接入。钮子开关K5是双速运行切换的自动方式选择开关，当拨在延时侧后PLC按设置的延时时间工作。即低速启动后开始计时，当延时到设置的时间后PLC转换到高速运转，同时停低速。当扭子开关拨在电流侧时PLC将根据低速启动电流的变化判断切换高速的时间。即当低速启动电流开始下降到额定电流的1.2倍之后。PLC开始计时10秒后切换到高速运行同时停低速。

本组合开关装有本质安全电压转换器，可将开关输出的控制电压转换成本质安全型电压，以保证安全生产，使开关的使用控制更加方便可靠。

本安转换器示意图如下：

本安转换器插接在启动控制开关与组合开关的各个支路的启动端子之

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器间，由本安转换器送出本安电压，经控制开关或按钮等接通整流二极管，使控制电压由交流电压变为直流电压后返回本安转换器，本安转换器收到该直流电压后，内部的控制接点闭合，使被控的工作支路的中间继电器闭合，带动真空接触器吸合，将工作电压送出。因此当本安的输出控制线发生断路或短路时，其控制端都将收不到返回的直流电压，本安转换器就不会动作，可靠的保证其操作的安全，不会发生误动。

本组合开关的开关门上的漏电按钮是对漏电闭锁功能进行测试的试验按钮，当按下该按钮时PLC显示漏电故障并闭锁，松开按钮即自动复位。

5.2控制方式选择

本组合开关通过对PLC的编程，设定了8种控制方式的组合，使用时可根据所控制的设备的基本要求，选择其中的一种组合方式工作。组合排列见以下的说明：

方式1：各个支路单启单停；

方式2：控制双速运输机自动切换高、低速，其中1、3支路接低速先启，经过延时或电流检测切换至接高速的2、4支路，同

时低速的1、3支路停止；

方式3：双速运输机手动控制切换，1、3支路接低速，2、4支路接高速，手动切换低速转高速。

方式4：1、2支路接双速转载机，1支路低速。3、4支路单启单停；

方式5：3、4支路接双速转载机，3支路低速。1、2支路单启单停；

方式6：1、3支路接采煤机同启，2、4支路单启单停。

方式7：2、4支路接采煤机同启，1、3支路单启单停。

方式8：1、2支路同启，3、4支路同启。适合同时带单速的前部运输机和后部运输机的四个电机。

注意：①在使用组合开关的双速方式时，必须将开关门内的相应高速返回接点接入开关（K6、K7、）拨到正确的“双速”位置，开关才能正常工作，否则高速不能起车。

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器

②在进行双速控制方式传动试验时，应进行逻辑连锁试验，即先将低速开关启动，在高速开关未启动时按开关的漏电试验钮，液晶屏显示漏电。这时高速开关不应起车，同时低速开关也停止运行。

5.3控制接线

本组合开关左侧的接线箱内有一组控制接线端子排(X2)。将各个工作支路的启动线、真空接触器和中间继电器的辅助接点从主箱内引出，供连接远控设备（如启停钮）时选择使用。当各个支路的启动端的01～02或01～03之间通过一只二极管短接后(极性不限)，该支路的中间继电器即吸合启动真空接触器。当控制线断路或短路时，开关都不能启动。

当采用集中控制时只需将启动线经二极管接通即可启动，当采用启动按钮控制时需要加入自保接点，用户可选真空接触器的辅助接点或中间继电器的接点均可。不管用哪种方式远控都要将二极管接在控制线的远端，以保证安全生产。

5.4本组合开关的几种基本接线方式如下供参考

控制方式一、

一支路单独启动接线图

设置： 1、选定控制方式序号。

2、设置额定工作电流。

3、远、近控选择开关拨在远控侧。

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器

控制方式二、

双速运输机自动启动接线图（双速转载机自动启动）

设置： 1、选定控制方式序号（双速转载机方式序号）。

2、分别设置机头电机、机尾电机的高速、低速额定工作电流。

3、远、近控选择开关K1拨至远控侧。

4、返回接点接入开关拨至双速侧。

控制方式三、

启动）

2、分别设置机头电机、机尾电机的高速、低速额定工作电流。

3、远、近控选择开关K1、K2拨至远控侧。

4、返回接点接入开关拨至双速侧。

矿用隔爆兼本质安全型组合真空起动器

控制方式四、

采煤机启动接线图

设置： 1、选定控制方式序号中双路同启方式。

2、分别设置两个支路的额定工作电流。

3、远、近控选择开关拨在远控侧。

注意事项：

1. 显示屏如果发现白屏时，请停2秒后再送电即可。

2. 隔离换相开关换相时严禁带负荷操作。

3. 在检修时严禁带电工作。

4．检修时不得随意更改本安电路及与本安电路有关的元器件的规格、型号、参数。

5．不得用电缆接地芯线作为本安控制回路。

6．检修时应注意保护隔爆面，防止“失爆”。

六、附录

6.1电原理图

6.2元器件参数

6.3接线工艺