矿用组合开关主控单元的设计
工矿 自 动化
Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ Ｍｉｎｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ
文章编号：１６７１—２５１Ｘ（２００７）０１—００７４—０４
Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２００７
矿用组合开关主控单元的设计
黄静波， 牟龙华
（同济大学，上海２０１８０４）
摘要：根据矿井生产的需要，文章设计了一种基于ＡＶＲ单片机的组合开关，概括地介绍了其主要功能
二ｒ Ｉ远方顺控信号ｌ
≤兰多笋帼 ——１—一 发开关１合闸命令Ｉ
煤矿井下环境需要。 １主要功能
６组合开关主控单元就是控制６组单独开关回 路，将原本独立的６组开关回路组合在一起，成为
●合闸成功
≤≥莎幽圃 ——］—一 发开关２合闸命令Ｉ Ｉ合闸成功
１套组合开关，实现组合运行模式，以适应煤矿井下
不同生产场合下的不同需要。同时对６组开关回路
２００７年第１期
黄静波等：矿用组合开关主控单元的设计
· ７７ ·
而变化的特性来测量温度。系统外接硬件看门狗 ＭＡＸ７０６，当程序跑飞能自动对ＣＰＵ进行复位，防 止由于程序跑飞而引起事故，提高了抗干扰能力。
后台监控主机
ＲＳ４８５总线
组合开关上位机 控制单元
下位机｜ｌ下位机Ｉ｜下位机｜｜下位机｜｜下位机｜Ｉ下位机 护开关１｜Ｉ保护开关２Ｉ ｌ保护开关３ｌ Ｉ保护开关４ｌ ｌ保护开关５ｌ ｌ保护开关
图４系统通信结构图 ２．３显示接口设计
显示系统选用１２８×１６０大小的ＬＣＤ液晶显示 屏。ＬＣＤ具有低功耗、寿命长、体积小、接口方便等 优点，内置ＳＥＤｌ３３５控制器，是液晶显示器系列产 品中应用最广泛的产品之一。ＡＴｍｅｇａｌ２８单片机 直接通过输入输出引脚控制ＳＥＤｌ３３５，以地址访问 方式控制ＬＣＤ的读写。为了节省ＬＣＤ的耗电及延 长使用寿命，外加了背光控制电路，通过继电器控制 ＬＣＤ背光电源，当长期处于无人操作状态时，自动 关闭背光效果。 ２．４ 其它功能
远方程控信号
头部低速电动机启动ｌ
“杰喾銎佩
钞镱蕊
。。。。。’１１。。。。。。。。’。。。。。。‘。。。。。１—Ｊ
芝罗厦
—工一
进入正常运转，其中３＃、４＃电动机分别为低速电
动机与 万高方速数电据动机，该模式适用于工作面上转载机
图２程控模式启动过程流程图
· ７６ ·
工矿自动化
２００７年２月
１．２保护功能 该组合开关保护功能由下位机保护单元完成，
的数据有可能是站号调整时误发，所以要判断接收 数据的有效性。接收到的数据包含命令和站号，要 判断该站号是否与本机站号相符，不相符则抛弃该 命令。
４ 结语
经实验证明，本隔离转换器在波特率为１１０～ ５７ ６００ ｂｐｓ，串ＶＩ发送数据的时间间隔为５ ｍｓ，发送 的数据个数任意，可以实现无误码收发。
该转换器能有效地解决矿井下ＲＳ４８５总与
［３］ 胡大可．ＭＳＰ４３０系列单片机Ｃ语言程序设计与开发 ［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００２．
２００７年第１期
黄静波等：矿用组合开关主控单元的设计
· ７５ ·
一方面，能根据需要设计程序，进行各台开关的自动 组合控制，效率高，且节省人力。总之，组合开关能 有效减少生产、安装和维护的工作量，有助于安全高 效生产和提高供电可靠性，方便用户操作使用，适应
图３主控单兀硬件框图 ２．２通信接口设计
组合开关上位机控制单元与下位机保护单元之 间通信采用ＲＳ４８５接口，并预留有与后台监控系统 ＲＳ４８５的接口，以屏蔽双绞线传输。系统通信结构 如图４所示。ＲＳ４８５接口是平衡驱动器和差分接收 器的组合接口，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰 性好，传输距离长，因此成为首选的串行接口。
一旦发生故障，上传给上位机主控单元进行故障的 处理与记录。主要包括如下的保护功能：漏电闭锁、 先导闭锁、过压保护、欠压保护、过载保护、过载预 警、温度异常报警、启动时间过长保护、断相保护、短 路保护、漏电保护、启动频繁保护。其中，短路、断 相、漏电为重大故障，这些故障一旦发生，需要人工 进行手动确认复位，过压、欠压、启动频繁、启动时间 过长保护是可选择性保护，在主控单元保护整定功 能中可进行设置。漏电闭锁功能使回路在发生漏电 的情况下，闭锁电动机启动，直到漏电状态消除。先 导闭锁是用于２次电动机启动间隔时间内闭锁先导 回路，防止电动机连续启动导致电动机的损耗而降 低使用寿命。在顺控和程控模式下，各电动机运行 相关联，当某台电动机发生故障时，上位机将根据故 障信息进行故障处理，对其它运行中的电动机执行 停机命令和保护。而单机模式下，各台电动机独立 运行，故无需对其它电动机进行停机处理。 １．３人机界面
收稿日期：２００６ ０９—１１ 作者简介：黄静波（１９８２一）．男。现为同济大学硕士研究生，研 究方向为电力系统及其自动化。
性能优良的电气设备也是各煤炭企业实现高效安全 生产的必然选择。组合开关是将原先多台用于控制 采煤机、转载机、破碎机、运输机等用电设备的开关 控制回路以及监控主控制回路集中起来，１台组合 开关的功能就相当于多台单体开关的功能，例如 ６组合开关，就相当于６台单体开关。组合开关代 替单体开关：一方面，简化了各单体开关之问的电缆 连接，减少了设备占地面积，且有利于设备的频繁变 迁，也便于集中管理，发生故障时也有助于排除；另
启动失败，则不再继续启动下一台，并立即停止已启 动的回路。若在顺利启动后正常运行过程中，任意 一台电动机发生故障，则其它所有电动机也须立即 停机。在主控单元接到远方顺控停机信号后，立即 下发停机命令给各回路，若处于运行状态则停止运 行，处于启动过程中则停止启动。
（３）程控模式 程控模式可分为２种情况，定义为模式１和模 式２。设６路开关回路分别为１＃～６＃，则模式１ 下，启动过程可描述为：１＃电动机首先启动，经过一 段延时（Ｏ～３ Ｓ可调），３＃电动机启动，再次延时（３ ～５ ｓ可调），４＃电动机启动，同时３＃电动机停机，
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ ｍｉｎｅ，ａｓｓｅｍｂｌｅｄ ｓｗｉｔｃｈ，ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ，ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｅ，ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ， ＡＶＲ
０引言
煤矿井下的恶劣工作环境及各种安全隐患决定 了发展安全生产研究的重要性。随着采煤自动化程 度的提高，选用可靠性高、故障率低、管理操作方便、
２上位机主控单元硬件设计
２．１ ＣＰＵ选型 该组合开关选用ＡＴＭＥＩ。公司的ＡＴｍｅｇａｌ２８
单片机为中央控制单元。ＡＴｍｅｇａ］２８属于ＡＶＲ 系列单片机中的高档单片机，其１２８ ＫＢ的 ＦＬＡＳＨ程序存储器，擦写方便，利于编程，具有 ＪＴＡＧ接口，支持ＪＴＡＧ在线实时仿真，使得程序的 调试更加方便容易。内置的４ ＫＢ大小的ＥＥＰ— ＲＯＭ，免除了外接ＥＥＰＲＯＭ电路，可直接使用其 内置ＥＥＰＲＯＭ存储各种定值及故障信息。增强型 的高速同／异步串口，具有硬件产生校验码、硬件检 测和校验帧错、两级接收缓冲等功能，提高了通信的 可靠性，方便程序编写，更便于组成分布式网络和实
及控制方式，简述了上位机控制单元硬件构成及软件设计思想。实际应用表明：该开关有助于提高矿井生产
安全性，可靠性高，使用灵活。
关键词：矿井；组合开关；控制单元；控制模式；单片机；ＡＶＲ
中图分类号：ＴＤ６３；ＴＰ３９３
文献标识码：Ｂ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｍａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ ｏｆ Ｍｉｎｅ—ｕｓｅｄ Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｓｗｉｔｃｈ
主控单元设计有时钟功能。时钟芯片选用 ｄｓｌ２８８７。该芯片自带晶振和电池（在无外部电源情 况下电池可以使用１０年），复用数据／地址总线。单 片机通过外部中断方式读取时钟芯片内的时间。时 钟芯片每秒产生１次中断。
键盘共有６个按键，采用独立式按键键盘。各 按键相互独立，通过光电耦合器接入单片机。温度 测量采用Ｐｔ２００型铂电阻传感器，利用阻值随温度
ＨＵＡＮＧ Ｊｉｎｇ—ｂｏ。 ＭＵ Ｌｏｎｇ—Ｈｕａ （Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８０４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ，ａｎ ａｓｓｅｍｂｌｅｄ ｓｗｉｔｃｈ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＶＲ ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｔｓ ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｅ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｓｕｍｍａｒｉｌｙ． Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ—ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｓｓｅｍｂｌｅｄ ｓｗｉｔｃｈ ｗａｓ ｈｅｌｐｆｕｌ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ａｎｄ ｈａｄ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ．
实现实时监控，出现故障时能及时断开回路，防止因 故障而产生意外，保障生产的安全性。 １．１控制模式
该组合开关的控制模式是从煤矿井下生产的实 际需要出发制定的，可分为３种控制模式，分别为单 机模式、顺控模式和程控模式。
（１）单机模式 单机模式较为简单，在单机模式下，６组开关回 路相互独立，各自单独控制６台电动机的运行，启动 和停机都是以手动模式操控，每组开关都设有启动／ 停机按钮。一般来说，单机模式是组合开关在煤矿 供电系统应用中常用的控制模式。 （２）顺控模式 顺控模式属于远方控制模式，如图１所示。所 谓顺控模式即为按顺序控制各路开关供电，启动电 动机。在主控单元接收到远方顺控启动命令后，即 可按照预定的顺序和间隔（０～３ ｓ），一台接一台地 下发启动命令给参与顺控启动的电动机所在回路开 关。各回路依次启动过程中，任意一台电动机如果
煤矿用组合开关原理教程
组合开关的应用要学习组合开关的原理，首先我们要知道他有什么用，在什么情况下用组合开关，组合开关能实现什么功能。
现在我们来看一个采煤工作面都有哪些设备，是如何采煤的。
这是一个采煤工作面的布置图：在这个图中的设备有：1、采煤机；2、液压支架；3、刮板输送机；4、转载机；5、破碎机；6、喷雾泵站；7、乳化泵站；8、胶带机（皮带运输机）；9、组合开关；10、移动变电站。
采煤的过程是这样：采煤机将煤采下来，落到刮板输送机上，刮板输送机将煤刮送至转载机上，有转载机转运到破碎机中，将大的煤矿破碎之后，由胶带输送机负责运输到原煤仓中。
当采煤机采完一片区域后，这片区域的就空出来了，为了防止坍塌，由液压支架进行支护，乳化泵站就是负责给液压支架的液压系统提供压力的。
在采煤的过程中，煤尘非常多，这是就需要洒水除尘。
喷雾泵站是负责提供高压力的水源的。
还有移动变电站，是负责给采煤面提供电源的，组合开关，就是负责控制这些设备的启动与停止的。
我们可以看出，在采煤工作面中，设备非常多，而且每一种设备上面还有好几个电动机，而且这些电机的功率还都比较大。
同时，这些电机之间还有一定的启动顺序，所以，要是使用一台磁力启动器控制一个电机，可以想象，要使用多少磁力启动器。
而且要想让各个磁力启动器之间进行联合控制，也是一件比较复杂的事情。
在这种情况下，组合开关便有了用武之地。
上图中是在一个采煤系统中使用了三台不同型号的联力组合开关控制了采煤系统中的所有设备。
虽然组合开关的型号非常多，但是他们都有许多的共同之处，所以我们只要掌握了其中一种型号的组合开关原理，其他的就好理解了。
我们这篇教程中，将KJZ3 型9回路开关为例进行讲解。
下一节，讲组合开关的主回路。
KJZ3-1500/3300 9回路组合开关主回路原理当我们拿到一份原理图的时候，我们要先从主回路开始看，看看主回路中一共有几个回路，每个回路中所带的负荷是什么，各个负荷之间有没有联动关系。
现在我们来分析一下KJZ3-1500/3300 9回路组合开关主回路。
新型矿用组合开关综合保护控制器的设计
新型矿用组合开关综合保护控制器的设计郭凤仪;张秀艳;张凤龙;王智勇【摘要】According to the present problems of bad performance of anti-interference and difficult maintenance exited in our mine combined switch, a design scheme of new comprehensive protection controller of dual-circuits mine combined switch based on PLC is proposed in this paper. This comprehensive protection controller uses the Germany Siemens s7-200 PLC as central control unit, though the hardware design and software programming can achieve protections of short circuit, overload, broken phase, over voltage, earth leakage interlock. Meanwhile, human-machine interface uses WeinviewMT6070iH all Chinese LCD touch screen to display, concise intuitively and easy operation. The result of the experiment shows that the controller of all kinds of protective functions can work accurately and quickly, ensures the whole equipment work safety, stability and anti-interference ability.%针对目前矿用组合开关存在抗干扰性差、维修困难等问题,提出了一种基于PLC的新型矿用双回路组合开关综合保护控制器的设计方案.该综合保护控制器以西门子S7-200 PLC为中央控制单元,通过硬件设计及软件编程,可实现短路、过载、断相、过欠压、漏电闭锁等保护功能.同时,人机界面采用威纶通MT6070iH全中文液晶触摸屏显示,简洁直观、易操作.试验表明,该控制器的各项保护控制功能均能快速准确执行,确保了整个装置工作的安全性、稳定性及抗干扰性.【期刊名称】《计算机系统应用》【年(卷),期】2012(021)004【总页数】5页(P152-155,119)【关键词】矿用组合开关;综合保护控制器;双回路;PLC;保护【作者】郭凤仪;张秀艳;张凤龙;王智勇【作者单位】辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,葫芦岛125105;辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,葫芦岛125105;辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,葫芦岛125105;辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,葫芦岛125105【正文语种】中文随着煤矿井下自动化程度的不断提高，对采煤设备的控制已由单一开关发展到了组合开关。
基于和利时PLC控制的矿用组合开关的研究
理、 对液晶屏 内容进行更新和标 志位 的设定等． 监
控程 序 主要完 成子 程序 的调用 、液 晶屏 换 屏 、电 动
机的启停及故障判断等功能． 监控程序采用顺 序作
业 调 度结 构对 各支路 分 时进行 漏 电检 测 ，以判 断各
回路是否存在漏 电事故． 电动机 投入运行后 ， Ｐ Ｌ Ｃ 停止该回路的漏电检测 ， 开始对电流、电压信号及 断相 进行 采样 ，以判 断 电动 机 的 工 作 状态 ． 主 程 序
牛 鑫 ，郭 继红
（ 济源职业技 术学院电气工程系 ， 河南济源 ４ ５ ９ ０ ０ ０ ）
摘 要： 采 用和利 时 Ｌ Ｍ 系列 Ｐ Ｌ Ｃ作 为主控单元 的组合开 关设计 ，不仅 可以对 系统进行短 路、过 载、断相 、漏
电闲锁、过压和 欠压等保护 ，还可 以对 系统 进行监 测监控 ，使被控 电动机 的工作 可 靠性 大大提 高． 采 用超 大、 触模式全 中文彩 色液晶显示屏 ， 对 组合 开关的工作状 态、 参数和故障类型显示和记忆 ， 友好的 用户界 面 ， 具有
良好的人机对话功能 ， 提 高 了判 断故障和排 除故障的效率．
关键词 ： 组 合 开 关 ；Ｐ Ｌ Ｃ；触摸 屏
中图分类号： Ｔ Ｍ ３ １ ． ４
文献标识码： Ａ
文章编号： １ ０ ０ ９— ４ ９ ７ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５一 Ｏ ０ ４ ４— ０ ３
和利 时针对 煤矿 井下 矿用 防爆 电器设 备对 可靠 性 和安 全性 的需 求而 设计 开 发 了 专用 的 Ｐ Ｌ Ｃ模 块 ．
４ 结论
和利时矿用专用模块可 以对矿用防爆电器设备 的三相电压、三相电流、 零序电压 、 零序 电流、 漏 电电阻、 绝缘监视等信号直接进行采集 ， 不需要通 过变送 器 变 换 成 ４—２ ０ ｍ Ａ、０～１ ０ Ｖ的标准信 号 ，
矿用8组合开关说明书。
显示屏 防爆键盘
安全联锁机构
出线箱 主箱体
隔离开关箱体 进线箱
上海阿兰维斯特电器有限公司
一、总体说明--1
上海阿兰维斯特电器有限公司
QJZ-2X400/1140/S-8系列负荷中心适用于 煤矿井下和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，使用在交 流50Hz--60Hz，三相电压660V／1140V， 总电流800(1400)A及以下的控制线路中。
上海阿兰维斯特电器有限公司
四、结构特点机械结构部份-8主箱体
VCC/功率控制盒
控制电源
四、结构特点 机械结构部份-9
功率驱动模块
上海阿兰维斯特电器有限公司
结构特点
机械结构部份-10
功率驱动模块
可靠的大 功率快速
接插件
可靠的小讯号率 快速接插件
四、结构特点 机械结构部份-11
模块化设计的机架
上海阿兰维斯特电器有限公司
可靠的接地漏电检测保护（LOCKOUT FAULT）
保护采用附加直流(50V)对地检测的原理来实现的，每个支路 都配有一套，检测信号是通过各自回路的接触器常闭辅助触点 接通。
接地漏电检测保护有二种方式可供选择： 第一种，电阻型检测保护，对地电阻选择范围为10K~70K之间； 第二种，电流型检测保护，对地漏电电流选择范围为
60ma~250ma之间。
上述设定均可通过KEYPAD的键盘直接输入。 漏电检测保护跳闸时间：＜180ms （包括间隙时间）。
检测：＜100ms 。
上海阿兰维斯特电器有限公司
三、结构特点
电气部份-6
特效的欠真空、真空管击穿和真空管触头烧结（L/VAC-FROZ）保护
在正式开机前，当功率驱动模块中的真空 接触器发生真空管击穿和真空管触头烧结 故障时，SHCPL-2K智能控制器从闭锁功能 块（LOCKOUT REACTOR）获取故障的信息， 并产生闭锁指令，使设备无法起动。
PLC控制的矿用隔爆兼本安型组合开关的设计
山 西 焦 煤 科 技
２ １ 年第 ８期 ０１
线 自 体 号 Ｂ 插的 薹 来 腔 信 ，进转 嵩。 异 的 线１为 头 都 是 Ｘ 匪 １ １ 头
并 行腔 体 １ 并 行腔体２
保‘ ’ 皂
１ ３ １ 电流 整 定 ． ．
对 于 Ｐ Ｃ的 漏 电检 查 ， 需 要 对 电流 互 感 器 进 Ｌ 则
第 ８期 ２１ ０ １年 ８月
・
山 西 焦 煤 科 技
Ｓ ａ ｘ ｋｉｇ Ｃｏ ｌＳ ｉｎｃ ｈ ｎ ｉＣｏ ｎ ａ ｃ ｅ ｅ＆ Ｔ ｃ ｏｏ ｙ ｅ ｈｎ ｌ ｇ
Ｎｏ ８ ． Ａｕ ２０１ ｇ． １
技术经验 ・
ＰＣ控制的矿用隔爆兼本安型组合开关的设计 Ｌ
董 建 华
行 档位 匹配 ， 保证 电流 互 感 器 在 线性 允 许 的范 围 内 ，
低 档 电流整 定 范 围为 ３ ０～１９ Ａ， ９ 高档 电流 整定 范 围
（ 山西省煤矿 节能监 测 中心 ， 山西 太原 ００４ ） ３０ ５
Hale Waihona Puke 摘要介 绍 了以 Ｐ Ｃ为控 制核 心 的矿 用 隔爆 兼本质 安 全 型组 合 开 关的 控 制原 则 和技 术要 求 ， Ｌ
阐述 了监控 程序 和各 功 能模 块程 序 的设计 方 法并绘 制 了其 流 程 图。试验 结果表 明 ： 于 Ｐ Ｃ控 制 的 基 Ｌ
因负荷 因素 电流变 化 也 较 大 ， 触 器 发 热 能 量 大 ， 接 因
温 度造 成 的接触 器 发生 故 障率较 多 。 由于器 件多 ， 造 成 整体 的温度 过高 ， 其稳 定 性能 差 ， 出故 障 ， 易 特别 是
对 保护 电路 的影 响 比较 大 。 ２ ）由于组 合 开 关 内部 器 件 较 多 ， 理 故 障不 方 处
矿用可逆绞车控制组合开关
泰安市众诚矿山自动化有限公司 2009 年 1 月 1 日编
3
QBZM-120 /1140（660）N 矿用隔爆型真空可逆绞车控制组合开关
2．主要技术参数 起动器部分： 额定电压：1140V、660V 额定电流：120A 80A 照明部分： 额定电压（额定电流）：127V（6A） 防爆型式：矿用隔爆型 防爆标志：ExdI
1140
40
动作误差 ＋20% ＋20%
解锁值 ＋150% ＋150%
三 操作说明
1 隔离开关的分合 旋出闭锁杆，须先按下起动器停止按钮，然后转动手柄进行分合闸动作。
2 工作过程 合上隔离开关（GK），电源指示灯亮，控制及保护电路上电，1140V/660V 主电
路漏电闭锁检测电路接通，如果 127V 照明与信号回路及 1140V/660V 主电路没有发 生错误和漏电故障，便可进行起动操作。按下信号起动按钮，127V 照明与信号回路 接触器 KM3 吸合供电，127V 照明与信号电路接通。同时 36V 控制回路导通，通过 七芯座的 16、18 号线分别连接远控正、反转按钮，N 线接远控按钮的自保线，17 号
附录： 电气原理图
泰安市众诚矿山自动化有限公司 2009 年 1 月 1 日编
2
QBZM-120 /1140（660）N 矿用隔爆型真空可逆绞车控制组合开关
一、概述
1．产品特色 QBZM—120/1140（660）N、QBZM—80/1140（660）N 矿用隔爆型真空可逆绞车控
制组合开关是我们通过对煤矿生产的多年调研，将传统的 80N/120N 真空可逆电磁起 动器和一定功率的 127V 照明与信号装置合二为一。它不同于普通老式的 80N/120N 开 关，也不同于照明综保：它是在 80N/120N 开关的基础上加装了信号输出电源，同时 辅助提供了一定功率的照明，并对其进行保护。它赋予延用了几十年老式设备新的生 命。
矿用组合开关用综保接口模块的设计
整的控制系统。Ｃ Ａ Ｎ总线具有高性 能和可靠性 的特 点， 为分布式控制系统实现各节点之间实时、 可靠的数 据通信提供了技术支持 。
组合开关 Ｊ 。组 合开关将多个用 电设备 的开关控制
回路 以及监控主控制回路集 中起来 ， 简化了电缆连接 ， 减少 了生产安装和维护 的工作量 ， 特别是方便 了综采 完 毕后 的快 速移 面 ， 提 高 了生 产 效 率 ｌ ２ ］ 。组 合 开 关 的
随 着煤 矿 井 下 生 产 能 力 和 自动 化 程 度 的 不 断 提 高， 对 采掘 工作 面设 备 的控 制 已 由独立 开关 发 展 到 了
Ｃ Ａ Ｎ收发 电路 、 键 盘接 口、 语 音 报 警 电路 、 开关 量 输 入 端 、 复 位 电路 组 成 。 接 口模块 通 过 Ｃ Ａ Ｎ 总线 与各 个 分 立 综 保 构 成 完
（ ２ ） 缓存 区 可 以储 存 同 时发 生 的 多 个 事 件 ， 保 证 开 关变 化信 号得 到及 时正 确处 理 。 （ ３ ） 当有 开关 变位 信 号 时 ， 若 为合 变 化 ， 则 先 判 断
５ ７ —５ ９．
［ ６ ］ 阎志刚． 远动遥信信号误报原 因分析及应对措施［ Ｊ ］ ． 内蒙古电力
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ Ｍｏ ｄ ｕｌ ｅ Ｕｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ Ｍｉ ｎｅ Ａｓ ｓ ｅ ｍｂ ｌ ｅ ｄ Ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ
上 Ｒ
（ Ｔ ｉ ａ ｎ ｄ ｉ （ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ）Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ １ ３ ０ １ ５， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
新型矿用组合开关综合保护控制器的设计
ｗｈ ｌ ｑ ｉｍｅ ｔ ｒ ａｅｙ ｓ ｂｌｙａ ｄａ ｔ ｉｔｒｅｅ ｃ ｂｌ ． ｏｅｅ ｕｐ ｎ ｋｓｆｔ， ｔ ｉｔ ｎ ｉｎｅｆｒｎ ｅａ ｉｔ ｗｏ ａ ｉ ｎ － ｉ ｙ
Ｋｅ ｒ ｓ ｍｉ ｅｃ ｍｂ ｎ ｄ ｓ ｔｈ； ｏ ｒ ｈ ｎ ｉｅｐ ｏ ｅ ｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ； ｕ ｌｃｒ ｕｉ ； ＬＣ； ｏ ｅ ｔｏ ｙ ｗｏ ｄ ： ｎ ｏ ｉ ｅ ｗｉ ｃ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｒ ｔｃ ｉ ｏ ｔｏ ｌｒ ｄ ａ— ｉｃ ｔ Ｐ ｏ ｓ ｐｒ ｔｃ ｉｎ
ＧＵ Ｏ ｎ ・ ， Ｆｅ ｇ Ｙｉ ＺＨＡＮＧ ｕ Ｙａ ， Ｘｉ — ｎ ＺＨＡＮＧ ｎ － ｎ ， ＡＮ Ｇ ｉＹｏ Ｆｅ ｇ Ｌｏ ｇ Ｗ Ｚｈ － ｎｇ
（ａｕｔ ｏ Ｅ ｅｔ ｃｌｎ ｏ ｔ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇＬ ａｎｎ ｅｈ ｉ ｌ ｎｖｒｉ Ｈ ｌｄ ｏ１５ ０ ， ｈ ） Ｆ ｃ ｌ ｆ ｌｃ ｉ ｄＣ ｎｒ ｇｎ ｅｉ ， ｉ ｉｇ ｃｎｃ ｉｅｓ ｙ ｒａａ ｏＥ ｎ ｏ Ｔ ａＵ 吼 ｕｕ ａ ２ １５ Ｃ ｍａ
随着煤矿井下 自动化程度 的不 断提高 ，对采 煤设
备 的控制 已由单一开关发展到 了组 合开关 。组合开关
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｈ ｒ ｓ ｎ ｒ ｂｌｍｓｏ ｄｐｅ ｏ ｍａ ｃ ｆ ｎ ｉｉｔｒｅ ｅ ｃ ｎ ｉｆｃ ｌ ｍａｎ ｅ ａ ｃ ｘｔ ｄ ｉ ｃ ｒ ｉ ｇｔ ｔ ｅｐ ｅ ｅ ｔ ｏ ｅ ｆ ｏ ｐ ｂａ ｒ ｒ ｎ ｅｏ ｔ ｎ ｅ ｆ ｒｎ ｅａ ｄ ｄｆｉｕ ｔ ｉ ｔｎ ｎ ｅｅ ｉ ｎ ｆ ａ ． ｅ ｏ ｒｍｉｅ ｃ ｍｂｎｅ ｗｉ ｈ ａｄ ｓｇ ｃ ｅ ｆｎ ｗ ｏ ｒ ｈｅ ｓｖｅｐｒ ｔｃ ｉｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒｏ ｕ ｌｃｒ ｕｔ ｎ ｏ ｉ ｅ ｕ ｎ ｏ ｉ ｄ ｓ ｔ ， ｅ ｉｎ ｓ ｈ ｍｅｏ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｎ ｉ ｏ ｅ ｔ ｏ ｔｏｌ ｆｄ ａ —ｉｃ ｉ ｍｉｅ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｃ ｏ ｅ ｓ ｓ ｔｈ ｂ ｓ ｄ ｏ ＬＣ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ Ｔｈ ｓｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｏ ｅ ｔｏ ｏ ｔｏ ｌｒｕ ｅ ｈ ｒ ｎ ｉｍｅ ｗｉ ａ ｅ ｎ Ｐ ｃ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ￣ ｉ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉ ｅｐｒ ｔｃ ｉｎ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ｓ ｓｔ ｅ Ｇｅ ｍａ ｙ Ｓ ｅ ｎｓ ｓ — ０ ＬＣ ｓｃ ｎ ｒｌｃ ｎｒ ｌｕ ｔ ｈ ｏ ｇ ｈ ａｄｗａｅ ｄ ｓｇ ｎ ｏｆｗａ ｅ ｐ ｏｇ ａ ７２ ０ Ｐ ａ ｅ ｔａ ｏ ｔｏ ｎｉ ，ｔ ｕ ｈ ｔ ｅ ｈ ｒ ｒ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｓ ｔ ｒ ｒ ｒ ｍｍｉｇ ｃ ｎ ａ ｈ ｅ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔｏ ｓｏ ｎ ａ ｃ ｉｖ ｒ ｔｃ ｉ ｎ ｆ ｓ ｒ ｉｃ ｔ ｖ ｒｏａ ， ｏ ｅ ｈａ ｅ ｖ ｒｖ ｌ ｇ ， ａｔ ｅ ｋ ｇ ｎ ｅ ｌ ｃ Ｍ ｅ ｎ ｉｅ ｕ ｎ ｍａ ｈ ｎ ｎ ｅ ｆ ｃ ｓ ｓ ｈｏ ｔｃｒ ｕｉ ，ｏ ｅ ｌ ｄ ｂｒ ｋ ｎ ｐ ｓ ，ｏ ｅ ｏ ｔ ｅ ｅ ｒｈ ｌａ ａ ｅ ｉｔ ｒｏ ｋ． ａ ｗｈ ｌ，ｈ ｍａ － ｃ ｉ ｅ ｉｔｒａ ｅ ｕ ｅ ａ Ｗ ｌｎ ｉｗＭ Ｔ６ ７ Ｈ ｌ Ｃｈ ｎ ｓ ｅ ｖｅ ｉ Ｏ ０ｉ ａｌ ｉ ｅ ｅＬＣＤ ｏ ｃ ｅｅ ｎ ｔ ｉｐ ａ ，ｃ ｎ ｉｅｉｔ ｉ ｖ ｌ ｎｄｅ ｓ ｐ ｒｔｏ ．Ｔｈ ｅ ｕ ｔｏ ｅ ｔ ｕ ｈ ｓ ｒ ｅ ｏ ｄ ｓ ｌｙ ｏ ｃ ｓ ｎ ｕｔ ｅｙ ａ ａ ｙ ｏ ｅ ａ ｉｎ ｉ ｅｒ ｓ ｌ ｆｔ ｈ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｓ ｏｗｓｔ ａ ｈ ｏ ｔｏ ｌｒｏ ｌ ｋｉｄ ｆｐ ｏｅ ｔｖ ｕｎ ｔｏ ｓ ｃ ｎ ｗｏ ｋ ａ ｃ ｒ ｔｌ ｎ ｕ ｃ ｙ ｎ ｕ ｅ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ｈ ｈ ｔｔ ｅ ｃ ｎ ｌ ｆａｌ ｎ ｓ ｏ ｒ ｔｃｉ ｅ ｆ ｃｉ ｎ ａ ｒ ｃ ｕ ａｅｙ ａ ｄ ｑ ｉｋｌ，ｅ ｓ ｒ ｓｔ ｅ ｒ ｅ
矿用隔爆兼本质安全型组合开关的设计
工 业 技 术
矿用 隔爆兼本 质安全型组 合开关 的设 计
邵 何
ห้องสมุดไป่ตู้
（ 大庆建筑安装集 团有限责任公 司， 黑龙 江 大庆 １３ １ ） ６７ １
摘 要 ： 用 隔爆 兼本 质安 全 型组 合 开 关是 用 于井 下采 煤掘 进 、 输等 设备 控 制 电器 。其 工作 原 理， 以 Ｐ Ｃ为 中央控 制单 元 ， 矿 运 是 Ｌ 显 示、 采集模块等组成的测控 系统。该 系统能 自动转换控制方式， 具有短路 、 过载、 断相、 漏电、 欠压、 过压等保护功能 ， 一台组合 开关 能 控制 ８个驱 动 器 ， 驱动 器 各 自独 立 ， 各 可相 互调 换 ， 实现 模 块化 ， 安 装上 ， 计采 用插 接 技 术 ， 活 方便 、 装 快捷 。提 高 了故 在 设 灵 安 障处理 和设 备 维 护 。此 产品 用 大触摸 显 示 ， 以通 过本 安键 盘 对 产品 进行 功 能设 置 ， 时 ， 具有 故 障记 录和 查询 功 能 。 可 同 也
关 键 词 ： 合 开 关 ； 安 电路 ；Ｌ 保护 ； 块化 组 本 Ｐ Ｃ； 模
１设计思路 部输入 状态 ， 收键 盘命令 ， 接 自动分析各驱动器状 态 ， 按组合类 型控制 １ ． １电气功能 的谢 十 驱动器 ， 发生故障时切断驱动器输出。 矿用隔爆兼本质安全 型组合 开关的设 计采用两路 三相供 电方式 ， 在 交流 ５Ｈ 定 电压 Ａ １４ 伏或 Ａ ６０ ０额 Ｃ １０ Ｃ ６Ｖ工作 ， 最大电流 １ｏ 安培 。 ６ｏ １． ．１可实现 单台电机 的启动和停车控制。 １ １２通 过键盘和显示 屏设置参数可实现多台电机的组合控制。 ． １ １－ ． １ ３双速电动机的速度切换 自动控制 ， 自动切换根据低速运行 时间 或低速运行 电流原则完成。 １４ 通过键盘和显示屏设 置运行， ． １ 试验方式及保护 参数可实现试 验 功能 。 １ 控制方式的设 计 ２ 本组合开关控制方式采用组合模式进行控 制 ， 通过键盘设置实现 １ ２１组合模式 １可带 四台驱动器 ， ： 运行模 式分为低速运行 、 高速运 行、 双速时间切换 运行 、 电流切换运行 四种 。 双速 １ ２组合模 式 ２可带三 台驱动器 ， 动器为恒速运 行 ， 两 台驱 ． ２ ： 前驱 后 动器运 行模 式分为低 速运行 、 高速运行 、 双速时间切换运行 、 速电流切 双 换运行 四种 。 图 １原 理 框 图 １． ２３组合模 式 ３可带二 台驱动器 ， 模式分为低速 运行 、 ： 运行 高速运 本开 关各 回路独立 ：个 回路各 自独立 ，个 采样变压器对 各 自回路 ８ ８ 行、 双速 时间切换运行 、 双速电流切换运行 四种。 其各 回路电压值 的不 同而不同 ， 经过 Ａ Ｄ转换模 块 ，Ｌ Ｐ Ｃ进行 １ Ａ组 合模式 ４可带二 台驱 动器 ， ２ ： 运行模式为顺 控 ； 可根据延时 时 进行采样 ， 间来启 动第 二台电机。 运算处理 ， 各回路 的实际电压。 判断 １ ５组合模 式 ５ － ２ 为单 台驱动器运行 ， 可单独启动 。 ３ ２保护功能 以上运行模式 中驱 动器的代 号可任意设置 ， 动器可通过软件 设 即驱 ３． ２１过压、 欠压保护 置任意更换 。 该保护用 以当主、 分隔离合上 时 ， 实时检测 电网电压 ， 电压高于额 在 １ ． ３软件框架设计 定 电压 １ｏ 或低 于额定 电压 ７％时发生过电压或欠 电压故 障，及 时闭 ％ １ ５ 其主要控制功能和保护的实现 ，由 Ｌ 公司生产高性 能 Ｐ Ｃ 中控 锁或停止驱动器 ， Ｓ Ｌ集 保护设备和 电机 。 制， 下设有 ８ 个子 Ｐ Ｃ分别 实现各 自模块控制功能 。软件结构设计 由分 Ｌ ３ ２ 过载保护 ． ２ 主程序 、 保护程序 、 监控程序 、 画面显示程序等子程序构成。 采用结构化设 过 载保护用 以防止 电机 长期工作而 引起 的过 电流从而 降低 电机 定 计， 每— 个子程序都是— 个功能漠块 ， 主程 序调用 。监控程序采用顺 子绕组 的绝缘水平 ， 根据 缩短电机 的寿命， 或者造成 的电机损坏 。根据检 测电 序分 时扫面实现 ， ８ 对 个分路分时进 行漏电检测 ， 判断是否漏电 。为提高 机绕组工作 电流 ， 拟电机 的温升变化 ， 来模 使用不 同的反 时限曲线进 行保 护。 轻过载保护一般在工作 电流达到电动机额定 电流的 ｌ ２倍。 重过载保 系统 的可靠 性， 采用有效 的软 、 件抗干扰措施 。 硬 ２系统组成 护一般在工作 电流达到 电动机额定电流的 ２６ 时。将 电流采样后数值 ￣倍 从 外形 结构上讲组 合开关 由以下 四大箱体组合而成 。接线箱体 、 隔 送入 Ｐ Ｃ Ｌ 进行运算处理 ， 并与整定 电流值进行 比较 ， 来进行判断。组合开 关过载表 １ 。 离开关箱体 、 驱动器箱体 、 主控箱体。 ３ ３短路保护 ． Ｚ ２ 接线箱体 ． １ 本组合开关在右侧箱体中是 电源 ， 电源进线。 两路 左侧是负载电缆输 短路电流的整定值 以被控制 电机额定电流的 ８１ 倍来整定 ， 电 ～０ 一旦 路 电流大于该整定值时 ， 短路保护动作 ， 动作时 间 ｎ ￣４ 。 ２０ ｓ 出 口， ８ 共 组负载输 出，个 出线 电缆 喇叭口。 ８ ３ ． 断相不 平衡保护 ２ ４ ２ ＿ ２隔离 开关箱体 该箱体 内安装有—套同轴 主隔离 １４ Ｖ隔离开关 、 ０ １ 两台 １４Ｖ隔离 ０ １ 组合开关断相及相不平衡保护见表 ２ 。 换 向开关 。 台主隔离 由—个操作手柄控制 ， 台隔离换 向开关不同的操 两 两 表 １组合 过 载表 作手柄进行控制 。 过 载 倍 数 动 作时『 ｉ ｉ ｌ 复位方式 ２ ３驱动器箱体 １Ｏ ．５ ２ 内不动作 ｈ 该箱 体布置驱动器 安装芯架 ， 组驱动器就 安装在芯架 的抽拉式 隔 ８ １２ ．Ｏ ５ ｉ ＜ｔ Ｏ ｍ ｎ ｍ ｎ ＜２ ｉ 自动复位 架 上。驱动器包括 真空接触器 、 电流互感器 、 电抗器 ， 三相 阻容保护等 ， 当 １５ ．Ｏ ｌｉ ｍ ｎ＜ ｔ ３ ｉ ＜ ｍｎ 驱 动器插 入芯架导轨时 ， 回路 电源输入 、 出插头都可 自 主 输 动接上 。 ６Ｏ ．Ｏ ８ ≤ｔ １ｓ ｓ ≤ ６ ２ Ａ主控箱体 表 ２ 组 合 开 关断相及 相 不 平衡 保 护表 该箱体安装是控 制执行器 内 Ｐ Ｃ 制系统及综合 保护器保 护检测 Ｌ控 凹强生逾 用的功能保护板 ， 别对 ８ 分 组驱动器进行保护。 门前装有急停 、 复位按钮 ， 整定电流 动作时问 起始状 态 １ 键键盘 ， ６ 大屏幕显示屏 。 任意两相 ｌ 第三丰 甘 ３工作原理及保护功能 １０ ． １ ０９ ． 不动作 冷态 ３ 工作原理 ． １ １０ （ｅ ０Ａ 『 ．５ Ｉ＞ｌ０） ０ ＜３ｍｎ ｉ 热态 图１ 给出组合开关 的电路原理啦 图，从图中可以看出＇个驱动器 的 ８ １ １（ｅ ０Ａ 『 ． ５Ｉ＜ｌ０】 ０ ＜２ ｉ ｏｍｎ 热态 信号及本安键盘 Ｊ Ｐ的信号均传送至 Ｐ Ｃ 并通 过显示器 Ｇ Ｔ Ｌ， Ｏ 显示 。 接触 表 ３ 组合 开 关主 回路 对 地绝 缘 电 阻闭锁 值表 器的起动 、 止及保护也由 Ｐ Ｃ 中完 成。 停 Ｌ集 主 固路额定 工作 电压 （ ） ｖ 单相漏 电 闭锁 藏 定值 （ 【） Ｋ】 ＆ 主要 组成部分 ： 该组合 开关 采用 的是两路 Ａ ４Ｖ６０ 电源进 Ｃ ０／ Ｖ １ １ ６ 线 ， 路 Ａ １４ ｖ ６ｖ负 载出线 ， 由主隔离 开关 Ｑ ｔ ２隔离换 八 Ｃ ｌｏ ／ ０ ６ 主要 Ｓ￣Ｓ 、 ｌ４ １Ｏ ４＋ ０ ２ 向开关 Ｑ ０ 、 ｓ １驱动器 Ｑ Ａ Ｑ Ｉ、 Ｄ ＿ ＤＩ 控制执行器 、 综合保护器等组成 。 ６０ ６ ２＋ 帆 ２２ ｂ ． 控制执行 器（Ｌ Ｐ Ｃ控制 系统 ） 该组合 开关 的核心 部分 ， 过外 是 它通
基于PLC的矿用组合开关的设计
第3期 2011年3月工矿自动化Indust ry and M ine Auto mationNo.3 M ar.2011文章编号:1671-251X(2011)03-0019-03基于PLC 的矿用组合开关的设计郁青林, 王东, 汤东旭, 李翠兰(兖矿集团机电设备制造厂,山东邹城 273500)摘要:针对目前矿用组合开关存在抗干扰性差、维修困难等问题,提出了一种基于PLC 的智能型矿用组合开关的设计方案;给出了该组合开关的电气主回路总体结构,详细介绍了该组合开关电气控制回路即PLC 系统的硬件及软件设计。
实际测试结果表明,该组合开关运行可靠,快速实现了各种保护,确保了煤矿井下生产的安全性和连续性。
关键词:煤矿;组合开关;PLC 控制 中图分类号:TD67 文献标识码:BDesign of M ine used Combination Sw itch Based on PLCYU Qing lin, WA NG Dong, T ANG Do ng x u, LI Cui lan(Electro mechanical Equipment Factor y o f Yanzhou M ining Gr oup,Zoucheng 273500,China) Abstract :In v iew of problem s o f bad performance of anti interference and difficult m aintenance,the paper proposed a design scheme of m ine used intellig ent co mbinatio n sw itch based on PLC.It gave general str ucture of main electrical circuit of the sw itch and intro duced desig n o f hardw are and so ftw are o f electrical control circuit namely PLC system of the sw itch in details.T he r esult of actual test show ed that the sw itch runs reliably and can realize various protections r apidly,w hich ensures safety and co ntinuity for under ground pro duction.Key words :co al mine,combination sw itch,PLC control 收稿日期:2010-11-24科研项目:兖矿集团科研项目(200801)作者简介:郁青林(1969-),男,山东郓城人,工程师,现为兖矿集团机电设备制造厂厂长助理,主要从事电气事业部管理及新产品开发工作。