矿用风机试验台控制柜的制作方法
【专利摘要】本发明矿用风机试验台控制柜，控制核心为可编程控制器（PLC），所用的PLC具有两个通信端口，PLC的一通信接口与触摸屏的通信端口电连接，PLC的另一通信接口与计算机的通信端口电连接，PLC的输出端口与变频器Ⅰ、变频器Ⅱ的正、反转方向控制端口和高、中、低频率设定端口电连接。矿用风机试验台控制柜，即可通过控制柜，又可通过触摸屏和计算机来监控风机试验台的运行状态。还可分别显示供电电压，以及两台电机的三相电流、有功功率、电机的运行频率。
【专利说明】矿用风机试验台控制柜
【技术领域】
[0001]本发明涉及矿试验台控制柜，尤其涉及矿用风机试验台控制柜。
【背景技术】
[0002]矿用风机试验台由一台对旋式轴流风机和通风筒组成，用来进行矿井通风试验。风机为两级的轴流通风机，具有两个电机，一个叶轮装载另一个叶轮的后面，而这两个叶轮的转向彼此相反。矿用风机试验台控制柜实现对旋式轴流风机的两台电机启/停强电控制，当负载减小时，风量要减小，可通过变频调节途径来实现风量的减小。通过变频调节，分别实现对每一台电机的控制，达到两台电机转速可以不同步。
[0003]矿用风机试验台控制柜上需可操作这两台电机的正、反转的启/停和速度等级控制，还可分别显示供电电压，以及上述两台电机的三相电流、有功功率、电机的运行频率。
[0004]同时，控制柜上也可通过触摸屏操作这两台电机的正、反转的启/停和速度控制，触摸屏上将显示两台电机的正、反转运行方向，风力方向，速度等级。
[0005]另有一计算机与控制柜相连，此计算机上显示供电电压，两台电机的三相电流、有功功率。还可通过计算机操作这两台电机的正、反转的启/停和高、中、低速度控制，计算机上将显示两台电机的正、反转运行方向，风力方向，速度等级。
[0006]使用触摸屏和计算机可直接监控和存储、打印相关的运行状况、试验数据等，以及完成运行状况和试验数据的分析、计算、归纳、统计等数据处理。
【发明内容】
[0007]为实现上述目的，本发明提供一种矿用风机试验台控制柜，控制柜上可操作这两台电机的正、反转的启/停和速度等级控制，还可分别显示供电电压，上述两台电机的三相电流、有功功率、电机的运行频率。
[0008]同时，控制柜上也可通过触摸屏操作这两台电机的正、反转的启/停和速度控制，触摸屏上将显示两台电机的正、反转运行方向，风力方向，速度等级。
[0009]另有一计算机与控制柜相连，此计算机上显示供电电压，两台电机的三相电流、有功功率。还可通过计算机操作这两台电机的正、反转的启/停和速度控制，计算机上将显示两台电机的正、反转运行方向，风力方向，速度等级。使用触摸屏和计算机可直接监控和存储、打印相关的运行状况、试验数据等，以及完成运行状况和试验数据的分析、计算、归纳、统计等数据处理。
[0010]本发明一种矿用风机试验台控制柜采用的技术方案是:
[0011]矿用风机试验台控制柜控制核心为可编程控制器(PLC)，所用的PLC具有两个通信端口，PLC的一通信接口与触摸屏的通信端口电连接，PLC的另一通信接口与计算机的通信端口电连接，PLC的输出端口与变频器1、变频器II的正、反转方向控制端口和高、中、低频率设定端口电连接。
[0012]采用PLC作为矿用风机试验台控制柜控制核心，使控制柜具有可靠性高，功能齐全，使用方便等特点。
[0013]所用的PLC具有两个通信端口，PLC的一通信接口与触摸屏的通信端口电连接，通过此通讯端口实现PLC与触摸屏的数据交换。通过在触摸屏上的操作，经PLC控制两变频器，进而控制两电动机，同时两电动机的运行方向、速度等级等信息也显示在触摸屏上。PLC的另一通信接口与计算机的通信端口电连接，通过此通讯端口实现PLC与计算机的数据交换。通过在计算机上的操作，经PLC控制两变频器，进而控制两电动机，同时两电动机的运行方向、速度等级等信息也显示在计算机显示屏上。使用触摸屏和计算机可直接监控和存储、打印相关的运行状况、试验数据等，以及完成运行状况和试验数据的分析、计算、归纳、统计等数据处理。
[0014]PLC的输出端口与变频器1、变频器II的正、反转方向控制端口和高、中、低运行频率端口电连接。通过控制PLC输出端口的接通与断开，控制变频器1、变频器II的正、反转方向和高、中、低运行频率，进而控制两电动机。控制PLC的输出端口的电压分为两组，一组电源电压取自变频器I上的直流24V电压，控制变频器I的正、反转方向和高、中、低频率设定；另一组电源电压取自变频器II上的直流24V电压，控制变频器II的正、反转方向和高、中、低频率设定。通过在变频器I和变频器II上的设置，设定高、中、低频率，实现电动机运行速度的调整和改变。
[0015]矿用风机试验台控制柜操作面板上装有控制柜供电启动按钮、控制柜断电停止按钮，电动机I的正转按钮1、停止按钮1、反转按钮1、高速按钮1、中速按钮1、低速按钮I，电动机II的正转按钮I1、停止按钮I1、反转按钮I1、高速按钮I1、中速按钮I1、低速按钮II。
[0016]矿用风机试验台控制柜操作面板上装有控制柜供电启动按钮、控制柜断电停止按钮，通过操作供电按钮和断电按钮，来控制交流接触器的接通和断开，从而控制主控制柜内的电源接通和断开。
[0017]矿用风机试验台控制柜操作面板上装有电动机I的正转按钮1、停止按钮1、反转按钮I，通过上述按钮分别控制电动机I的正转启动、停止和反向启动。矿用风机试验台控制柜操作面板上装有电动机I的高速按钮1、中速按钮1、低速按钮I，通过上述按钮分别控制电动机I的运行频率，进而控制电动机I的运行速度，实现电动机I运转速度的改变。
[0018]矿用风机试验台控制柜操作面板上装有电动机II的正转按钮I1、停止按钮I1、反转按钮II，通过上述按钮分别控制电动机II的正转启动、停止和反向启动。矿用风机试验台控制柜操作面板上装有电动机II的高速按钮I1、中速按钮I1、低速按钮II，通过上述按钮分别控制电动机II的运行频率，进而控制电动机II的运行速度，实现电动机II运转速度的改变。
[0019]PLC的输入端口分别与控制柜上的电动机I的正转按钮1、停止按钮1、反转按钮
1、高速按钮1、中速按钮1、低速按钮I电连接，PLC的输入端口还分别与电动机II的正转按钮I1、停止按钮I1、反转按钮I1、高速按钮I1、中速按钮I1、低速按钮II电连接。
[0020]通过操作在控制柜上的电动机I的正转按钮1、停止按钮1、反转按钮1、高速按钮1、中速按钮1、低速按钮I操作按钮，以及电动机II的正转按钮I1、停止按钮I1、反转按钮I1、高速按钮I1、中速按钮I1、低速按钮II操作按钮，经PLC控制PLC的输出端口的接通与断开，控制两变频器，进而控制两电动机。
[0021]主电源经220V交流接触器与与变频器I的电源输入端和变频器II的电源输入端电连接。
[0022]220V交流接触器接通时，主电源通过交流接触器的主触点与变频器I的电源输入端和变频器II的电源输入端接通。220V交流接触器断开时，主电源通过交流接触器的主触点与变频器I的电源输入端和变频器II的电源输入端断开。
[0023]控制柜上安装有数字式智能电压表、数字式智能三相电流表1、数字式智能三相电流表I1、数字式智能功率表1、数字式智能功率表II ;数字式智能电压表、数字式智能三相电流表1、数字式智能三相电流表I1、数字式智能功率表1、数字式智能功率表II的RS485通信接头分别与RS485转RS232转换接头电连接，再与RS232转USB转换接头电连接，最后与计算机的USB 口电连接。
[0024]一个数字式智能电压表用来测量主电源电压，数字式智能三相电流表1、数字式智能三相电流表II分别用来测量电动机I和电动机II的三个单相电流，数字式智能功率表
1、数字式智能功率表II分别用来测量电动机I和电动机II的功率。
[0025]通过设置不同的设备地址，将上述数值分别输出。其上述数值输出为RS485信号，将其通过RS485转RS232转换接头，转换为RS232信号，再经RS232转USB转换接头，转换为USB信号，使其与计算机的USB接口相连，实现数据的传输。
[0026]电压表的信号输出端一端与主电源的一根火线电连接，另一端与主电源的零线电连接；变频器I的三根电源输出线上，分别套有三个电流互感器，这三个电流互感器的输出信号与三相电流表I电连接，其中两个电流互感器的输出信号与功率表I电连接；变频器II的三根电源输出线上，分别套有三个电流互感器，这三个电流互感器的输出信号与三相电流表II电连接，其中两个电流互感器的输出信号与功率表II电连接；
[0027]电压表测量信号取自主电源电压；三相电流表I和三相电流表II的测量信号取自变频器I和变频器II的三根电源输出线上，也即电动机I和电动机II的三根电源输入线上，其中三相电流表I上的三个电流互感器有两个电流互感器与功率表I共用；同样三相电流表II上的三个电流互感器有两个电流互感器与功率表II共用。
[0028]PLC的输出端口与变频器1、变频器II的正、反转向控制端口和高、中、低频率设定端口之间分别串接有DC24V指示灯。
[0029]PLC的输出端口与变频器1、变频器II的正、反转向控制端口和高、中、低频率设定端口之间分别串接有DC24V指示灯。上述指示灯安装在控制柜上，指示灯的DC24V电压分别取自各指示信号的变频器，使操作人员通过上述指示灯知道两电动机的运行状况。
[0030]主电源回路一火线与零线间并联一交流220V指示灯，接触器输出端口与零线间并联一交流220V指示灯，变频器I的一输出端口与零线间并联一交流220V指示灯，变频器II的一输出端口与零线间并联一交流220V指示灯。
[0031]主电源回路一火线与零线间并联一交流220V指示灯，用来指示主电源是否有电。接触器输出端口与零线间并联一交流220V指示灯，用来指示此交流接触器是否接通，同时指示变频器I和变频器II的电源输入端是否有电。
[0032]变频器I的一输出端口与零线间并联一交流220V指示灯，用来指示变频器I的电源输出端是否有电。变频器II的一输出端口与零线间并联一交流220V指示灯，用来指示变频器II的电源输出端是否有电。
[0033]所控制的电动机I和电动机II均为矿用隔爆型异步电动机。
[0034]所控制的电动机I和电动机II均为矿用隔爆型异步电动机，符合矿用隔爆安全要求，电动机转速可通过改变驱动电动机的电源频率来实现。电动机转速与电源频率关系为:n=60f/p,上式中η为电动机转速，f为电源频率，P为电动机电磁极对数。
[0035]本发明的有益效果是:矿用风机试验台控制柜，即可通过控制柜，又可通过触摸屏和计算机来监控风机试验台的运行状态，包括两台电动机的正、反转启/停，以及此两台电动机的运转速度的改变和控制，并能实时观察到供电电源的电压、此两台电动机的三相电流和有功功率。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0037]图1是本发明矿用风机试验台控制柜的电气原理图。
[0038]图2是本发明矿用风机试验台控制柜的操作面板图。
[0039]图3是本发明矿用风机试验台控制柜的触摸屏的主界面。
[0040]图4是本发明矿用风机试验台控制柜的计算机的主界面。
【具体实施方式】
[0041]在图1中，所用的PLC为德国西门子公司生产的S7-200226CN型PLC，变频器同样为德国西门子公司生产的MICR0MASTER430型变频器，此变频器为风机泵类专用型变频器。触摸屏为上海步科公司生产的10.1寸eView触摸屏，型号为MT4512T。
[0042]所用的数字式智能仪表为中国淮安电气生产的，数字式智能电源电压表型号为HD-V1-96B-R-V800型，数字式智能三相电流表I和II型号为HD-A3-96D-R-A5，数字式智能功率表I和II型号为HD-P4-96B-R-A5-V380 (三相四线)。
[0043]所用的电流互感器型号为SDH-0.2BH-0.66/30额定电流比为20/5的互感器。
[0044]所用的西门子PLC226CN型具有两个RS485通信端口，PLC的一 RS485通信接口与触摸屏的通信端口 COMl电连接，PLC的另一 RS485通信接口，经RS485转RS232转换接头，与计算机的RS232通信端口 COMl电连接，PLC的输出端口与变频器1、变频器II的正、反转方向控制端口和高、中、低频率设定端口电连接。
[0045]矿用风机试验台控制柜操作面板上装有控制柜供电启动按钮、控制柜断电停止按钮，电动机I的正转按钮1、停止按钮1、反转按钮1、高速按钮1、中速按钮1、低速按钮I，电动机II的正转按钮I1、停止按钮I1、反转按钮I1、高速按钮I1、中速按钮I1、低速按钮II。
[0046]PLC的输入端口分别与控制柜上的电动机I的正转按钮1、停止按钮1、反转按钮
1、高速按钮1、中速按钮1、低速按钮I电连接，PLC的输入端口还分别与电动机II的正转按钮I1、停止按钮I1、反转按钮I1、高速按钮I1、中速按钮I1、低速按钮II电连接。
[0047]主电源经220V交流接触器与与变频器I的电源输入端和变频器II的电源输入端电连接。
[0048]控制柜上安装有数字式智能电压表、数字式智能三相电流表1、数字式智能三相电流表I1、数字式智能功率表1、数字式智能功率表II ;数字式智能电压表、数字式智能三相电流表1、数字式智能三相电流表I1、数字式智能功率表1、数字式智能功率表II的RS485通信接头分别与RS485转RS232转换接头电连接，再与RS232转USB转换接头电连接，最后与计算机的USB 口电连接。
[0049]电压表的信号输出端一端与主电源的一根火线电连接，另一端与主电源的零线电连接；变频器I的三根电源输出线上，分别套有三个电流互感器，这三个电流互感器的输出信号与三相电流表I电连接，其中两个电流互感器的输出信号与功率表I电连接；变频器II的三根电源输出线上，分别套有三个电流互感器，这三个电流互感器的输出信号与三相电流表II电连接，其中两个电流互感器的输出信号与功率表II电连接；
[0050]PLC的输出端口与变频器1、变频器II的正、反转向控制端口和高、中、低频率设定端口之间分别串接有DC24V指示灯。
[0051 ] 主电源回路一火线与零线间并联一交流220V指示灯，接触器输出端口与零线间并联一交流220V指示灯，变频器I的一输出端口与零线间并联一交流220V指示灯，变频器
II的一输出端口与零线间并联一交流220V指示灯。
[0052]所控制的电动机I和电动机II均为矿用隔爆型异步电动机。
[0053]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明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发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种矿用风机试验台控制柜，其特征是:矿用风机试验台控制柜控制核心为可编程控制器(PLC)，所用的PLC具有两个通信端口，PLC的一通信接口与触摸屏的通信端口电连接，PLC的另一通信接口与计算机的通信端口电连接，PLC的输出端口与变频器1、变频器II的正、反转方向控制端口和高、中、低频率设定端口电连接。
2.根据权利要求1所述的矿用风机试验台控制柜，其特征是:矿用风机试验台控制柜操作面板上装有控制柜供电启动按钮、控制柜断电停止按钮，电动机I的正转按钮1、停止按钮1、反转按钮1、高速按钮1、中速按钮1、低速按钮I，电动机II的正转按钮I1、停止按钮I1、反转按钮I1、高速按钮I1、中速按钮I1、低速按钮II。
3.根据权利要求1所述的矿用风机试验台控制柜，其特征是:PLC的输入端口分别与控制柜上的电动机I的正转按钮1、停止按钮1、反转按钮1、高速按钮1、中速按钮1、低速按钮I电连接，PLC的输入端口还分别与电动机II的正转按钮I1、停止按钮I1、反转按钮I1、高速按钮I1、中速按钮I1、低速按钮II电连接。
4.根据权利要求1所述的矿用风机试验台控制柜，其特征是:主电源经220V交流接触器与与变频器I的电源输入端和变频器II的电源输入端电连接。
5.根据权利要求1所述的矿用风机试验台控制柜，其特征是:控制柜上安装有数字式智能电压表、数字式智能三相电流表1、数字式智能三相电流表I1、数字式智能功率表1、数字式智能功率表II ;数字式智能电压表、数字式智能三相电流表1、数字式智能三相电流表I1、数字式智能功率表1、数字式智能功率表II的RS485通信接头分别与RS485转RS232转换接头电连接，再与RS232转USB转换接头电连接，最后与计算机的USB 口电连接。
6.根据权利要求1所述的矿用风机试验台控制柜，其特征是:电压表的信号输出端一端与主电源的一根火线电连接，另一端与主电源的零线电连接；变频器I的三根电源输出线上，分别套有三个电流互感器，这三个电流互感器的输出信号与三相电流表I电连接，其中两个电流互感器的输出信号与功率表I电连接；变频器II的三根电源输出线上，分别套有三个电流互感器，这三个电流互感器的输出信号与三相电流表II电连接，其中两个电流互感器的输出信号与功率表II电连接。
7.根据权利要求1所述的矿用风机试验台控制柜，其特征是:PLC的输出端口与变频器1、变频器II的正、反转向控制端口和高、中、低频率设定端口之间分别串接有DC24V指示灯。
8.根据权利要求1所述的矿用风机试验台控制柜，其特征是:主电源回路一火线与零线间并联一交流220V指示灯，接触器输出端口与零线间并联一交流220V指示灯，变频器I的一输出端口与零线间并联一交流220V指示灯，变频器II的一输出端口与零线间并联一交流220V指示灯。
9.根据权利要求1所述的矿用风机试验台控制柜，其特征是:所控制的电动机I和电动机II均为矿用隔爆型异步电动机。
【文档编号】F04D27/00GK103775369SQ201410049054
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2014年2月12日
【发明者】陈伟, 陈清华, 靳华伟, 李永梅, 徐曼曼 申请人:安徽理工大学