一种紧凑型矿用TBM防爆PLC控制柜的制作方法

一种紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜
技术领域
1.本实用新型涉及一种紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜。


背景技术：

2.矿用tbm普遍直径较小，整机可利用空间较小，但是复杂的结构又需要大量的传感器和电磁阀，因此与之对应的矿用tbm防爆plc控制柜就需要大量的接线端口。
3.对于矿用tbm电气系统，都需要满足防爆标准，因此，电气设备的安标取证周期较长。矿用tbm电气系统一般包括矿用tbm防爆plc控制柜、隔爆变压器、变频柜、启动柜、照明柜等。相比矿用tbm防爆plc控制柜来讲，隔爆变压器、变频柜、启动柜、照明柜等设备基本可以实现标准化应用，取证一次可以使用几年的时间；但是；由于矿用tbm的控制复杂性，每一台矿用tbm都需要根据实际地质环境去匹配不同的控制系统。
4.公开号为cn109917745a的中国专利文献公开了一种盾构机通用型矿用防爆plc控制柜，通过对各种型号盾构机的分析，找到它们控制系统的共同点，对市场上不能直接采购的plc控制柜进行重新设计和安标取证，独立设计一套盾构机通用型矿用防爆plc控制柜，可以适应3至15米的矿用防爆盾构机的现场控制、数据采集功能。而不同直径和功能的盾构机，所需要的plc控制柜外形和内部元件布局完全一样，所不同的只是控制柜的数量。
5.但是，对于控制需求过于复杂的情况，如果不改变柜体结构，就会导致使用防爆plc控制柜的数量较多，对原本可利用空间较小的防爆tbm整机造成更大的压力；同时，防爆plc控制柜的数量越多，越会带来布线困难、故障率高、成本上升等一系列问题。而如果改变柜体结构，调整柜体大小，对柜内重新布件，则整柜需要重新取证，周期长、成本高、生产效率低。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜，解决现有的紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜使用时需求数量多、成本高、生产效率低的问题。
7.本实用新型中采用如下技术方案：
8.一种紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜，包括：
9.器件腔，器件腔的前侧设有开口，开口处设有柜门；
10.元器件安装基体，设置在器件腔内，供电气元器件安装；
11.所述元器件安装基体包括：
12.侧向安装基体，与处于关闭状态的柜门垂直，位于器件腔的左右方向至少一侧；
13.后侧安装基体，设置在器件腔的后侧；
14.所述侧向安装基体、后侧安装基体上均设置有所述电气元器件。
15.有益效果：采用上述技术方案，元器件安装基体包括侧向安装基体和后侧安装基体，能够安装更多的电气元器件，从而能够充分利用器件腔内的空间，为预留出更多的电气元器件创造条件，从而提高通用性，有利于减少复杂控制环境下矿用tbm防爆plc控制柜的
需求数量多的问题，减少认证次数，能够降低成本、提高生产效率。
16.作为一种优选的技术方案：所述电气元器件包括中间继电器，至少一部分所述中间继电器设置在侧向安装基体上。
17.有益效果：采用上述技术方案，将故障率低、检测率低的中间继电器放到侧向安装基体上，在充分利用柜内空间的同时，也不影响对后侧安装基体上的电气元器件的调试监测。
18.作为一种优选的技术方案：所述中间继电器包括预留继电器。
19.有益效果：采用上述技术方案能够满足中间继电器用量大的要求，有利于提高通用性。
20.作为一种优选的技术方案：所述侧向安装基体为继电器安装基体，继电器安装基体的顶部至底部安装有多排所述中间继电器。
21.有益效果：采用上述技术方案，能够实现中间继电器的集中布置，结构整齐。
22.作为一种优选的技术方案：所述侧向安装基体为侧向安装板。
23.有益效果：采用上述技术方案能够方便组装和维护。
24.作为一种优选的技术方案：所述电气元器件包括安全栅、安全继电器、阀放大器和保险丝端子；
25.所述安全栅、安全继电器、阀放大器和保险丝端子设置在所述后侧安装基体上。
26.有益效果：采用上述技术方案能够实现相应电气元器件的集中布置，便于接线。
27.作为一种优选的技术方案：所述电气元器件包括plc模块，所述plc模块设置在设置在后侧安装基体的上方。
28.有益效果：采用上述技术方案能够有效利用器件腔内的空间，便于plc模块的安装。
29.作为一种优选的技术方案：所述后侧安装基体上的安全栅包括预留安全栅，所述后侧安装基体上的阀放大器包括预留放大器，所述后侧安装基体上的保险丝端子包括预留保险丝端子。
30.有益效果：采用上述技术方案能够满足相应电气元器件用量大的要求，有利于提高通用性。
31.作为一种优选的技术方案：所述元器件安装基体还包括正面安装基体，正面安装基体设置在柜门上或者由柜门形成；所述正面安装基体上设有光端机、网关、开关电源、断路器和滤波器。
32.有益效果：采用上述技术方案能够进一步提高空间利用率，还能够避免柜门与器件腔之间存在过多的连接线。
33.作为一种优选的技术方案：所述器件腔的顶部设有接线腔，接线腔的腔侧壁上设有强电电缆引入装置和弱电电缆引入装置；
34.接线腔与器件腔相互隔离，接线腔内设有多芯灌胶穿墙端子和九芯穿墙端子，多芯灌胶穿墙端子和九芯穿墙端子在连通接线腔和器件腔之间形成电气通路；
35.接线腔还设有接线端子排，接线端子排与各多芯灌胶穿墙端子和九芯穿墙端子分别对应。
36.有益效果：采用上述技术方案，设置接线端子排能够与各多芯灌胶穿墙端子和九
芯穿墙端子分别对应，使得外部多芯线能够有规律地依次接入接线端子排，大大提高柜外接线的效率。既能达到大量的控制需求又能保证走线整齐，防止接线腔内接线凌乱，从而降低高瓦斯矿井内产生火花的风险。
附图说明
37.图1是本实用新型中一种紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜的主视图；
38.图2是图1的右视图；
39.图3是图1的左视剖视图；
40.图4是图1中接线腔的内部结构俯视图；
41.图5是器件腔中后侧的电气元器件的排布示意图；
42.图6是器件腔中侧向的电气元器件的排布示意图；
43.图7是器件腔中正面的电气元器件的排布示意图；
44.图8是图1中tbm防爆plc控制柜去掉柜门后的立体图；
45.图9是一种紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜内关键部件与外部元器件对接架构图；
46.图10是一种紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜在对应防爆tbm中的应用架构图；
47.图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：1、弱电电缆引入装置；2、强电电缆引入装置；3、接线腔外壳；4、通断标牌；5、转换开关装置；6、防爆plc控制柜铭牌；7、按钮标牌；8、按钮杆；9、防爆标牌；10、底座；11、外接地螺栓；12、连接螺栓；13、门拉手；14、触摸屏；15、煤安标牌；16、上端盖；17、内部接地螺栓；18、柜门按钮；19、接线腔；20、器件腔；21、通讯转接板；22、六芯接线端子；23、光纤耦合器；24、网线接线口；25、双层接线端子排；26、九芯穿墙端子；27、电源牌；28、电源接线端子；29、多芯灌胶穿墙端子；30、双层端子标识牌；31、分线端子；32、中间继电器；33、线槽；34、侧向安装基体；35、接线端子；36、导轨；37、plc模块；38、安全栅；39、中间继电器；40、保险丝端子；41、本安电源；42、阀放大器；43、后侧安装基体；44、转速监控器；45、安全继电器；47、光端机；48、网关；49、开关电源；50、断路器；51、滤波器。
具体实施方式
48.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
49.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
50.需要说明的是，本实用新型的具体实施方式中可能出现的术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术
语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
51.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
52.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
53.以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
54.本实用新型中一种紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜的实施例：
55.紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜如图1、图2和图3所示，包括壳体、柜门和底座10。壳体包括接线腔外壳3和器件腔外壳，壳体的内腔被分隔为上下两部分，上方部分为接线腔19，下方部分为器件腔20。接线腔19的上部开口，开口处通过螺栓固定有上端盖16；如图1至图4，接线腔外壳3的前后侧面上设有弱电电缆引入装置1，左右面上设有强电电缆引入装置2，右侧的上下方向中部设有转换开关装置5及通断标牌4。器件腔20的前侧设有侧向开口，柜门设置在侧向开口处。为使读者更方便地理解本一种紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜的结构，下文中以紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜设有柜门的一侧为前侧，与柜门相背的一侧为后侧，对应地，左侧为图1中视角的左方，右侧为图2中视角的右方。
56.如图1所示，柜门的正面设有紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜铭牌6、按钮标牌7、按钮杆8、防爆标牌9、煤安标牌15，正前部位设有用于人机交互的触摸屏14。plc控制柜的右边设有门拉手13，周围被连接螺栓12固定。一种紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜的底座10做成滑靴形式，方便矿井下移动，滑靴上配有外接地螺栓11及接地标牌，确保外壳接地安全，也能起到警示作用。
57.如图2和图8，器件腔20内设有侧向安装基体34和后侧安装基体43；侧向安装基体34与处于关闭状态的柜门垂直，位于器件腔20左侧；后侧安装基体43设置在器件腔20远离柜门的一侧，即器件腔20的后侧。柜门形成了正面安装基体，正面安装基体与侧向安装基体34、后侧安装基体43均形成了元器件安装基体，各自上均设置有电气元器件。如图1和图3所示，器件腔20里布满了电气元器件，这些电气元器件构成了整个紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜的主体，是确保紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜在瓦斯与煤尘环境下安全运行的关键。侧向安装基体34、后侧安装基体43和正面安装基体几乎能够使电气元器件覆盖了器件腔20内所有能用的空间。
58.具体地，侧向安装基体34为侧向安装板，侧向安装板与器件腔20的左侧腔壁之间具有间隔，便于组装和维护。如图6，侧向安装基体34的侧面上沿上下方向分布有多条安装
导轨36和线槽33，侧向安装基体34的后侧也设有线槽33。安装导轨36作为电气领域的常规结构，能够供相应的元器件安装；线槽33作为电气领域的常规结构，能够供相应的线缆走线，结构规整美观。侧向安装基体34上的电气元器件包括分线端子31、中间继电器32、接线端子35，分线端子31采用一分九分线端子。中间继电器32设置有较多数量，包括预留继电器，能够满足较多的继电器用量需求，通用性好。将故障率低、检测率低的中间继电器32放到侧向安装基体34上，在充分利用柜内空间的同时，也不影响对后侧安装基体43上的电气元器件的调试监测。
59.后侧安装基体43为后侧安装板，后侧安装基体43与器件腔20的后侧腔壁之间具有间隔。如图5，后侧安装基体43上的电气元器件包括plc模块37、安全栅38、中间继电器32、保险丝端子40、本安电源41、阀放大器42、转速监控器44、安全继电器45。
60.如图7，柜门形成的正面安装基体上设有触摸屏14、防爆按钮、光端机47、网关48、开关电源49、断路器50、滤波器51，根据这些电气元器件的结构尺寸，能够节省器件器件腔内一大部分空间，还可以避免柜门与器件腔20之间存在过多的连接线。所述后侧安装基体43上的安全栅38包括预留安全栅，所述后侧安装基体43上的阀放大器42包括预留放大器，所述后侧安装基体43上的保险丝端子40包括预留保险丝端子，同样能够满足较多的对应电气元器件的用量需求，通用性好。上述关键元件的预留是该紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜适应多种矿用tbm的关键，也是标准化与批量生产的前提。
61.如图4所示，接线腔19内包括通讯转接板21、双层接线端子排25、双层端子标识牌30、九芯穿墙端子26、多芯灌胶穿墙端子29、电源牌27、电源接线端子28。其中，通讯转接板21上有六芯接线端子22，用于通讯，还包括光纤耦合器23和网线接线口24，三者共同构成紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜与外部大网络的通讯路径。接线腔19里的线通过图1中所述的弱电电缆引入装置1及强电电缆引入装置2与外界进行连接，通过图4中所述的九芯穿墙端子26及多芯灌胶穿墙端子29与器件腔20进行连接。多芯灌胶穿墙端子29可以传递多个信号，但是成本较高，九芯穿墙端子26只能接九根线，但是走线整齐，器件腔20与接线腔19之间采用多芯灌胶穿墙端子29和九芯穿墙端子26结合使用，根据柜内紧凑的布置调整多芯灌胶穿墙端子29的使用数量，既能达到大量的控制需求又能保证走线整齐，防止接线腔19内接线凌乱的现象，从而降低高瓦斯矿井内产生火花的风险。如图3，接线腔19内还设有内部接地螺栓17以及接地标牌。
62.如图9所示的紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜内关键部件与外部元器件的对接架构图，转速监控器44与plc远程i/o模块连接，通过相应的穿墙端子接入接线腔19的双层接线端子排25，再通过弱电电缆引入装置1引出到外面的多个防爆接线盒，然后连接到防爆tbm拖车上的多个接近开关。一部分中间继电器32与plc远程i/o模块连接，通过相应的穿墙端子接入接线腔19内的双层接线端子排25，再通过弱电电缆引入装置1引出到外面的多个防爆接线盒，然后连接到防爆tbm拖车上各处的开关电磁阀。一部分中间继电器32与plc远程i/o模块连接，通过相应的穿墙端子接入接线腔19内的双层接线端子排25，然后通过弱电电缆引入装置1直接接到防爆启动柜。
63.主驱动电机温度监测采用pt100进行监测，柜外的pt100与隔爆传感器均是由柜内相应plc远程i/o点位直接通过相应的穿墙端子接入接线腔19内的双层接线端子排25后，再从弱电电缆引入装置1引出到防爆接线盒，然后接到主机区域的pt100和多个拖车上的隔爆
传感器。阀放大器42与plc远程i/o模块连接，通过相应的穿墙端子接入接线腔19内的双层接线端子排25，再通过弱电电缆引入装置1引出到外面的多个防爆接线盒，然后连接到防爆tbm拖车上的多个比例电磁阀。安全栅38中的di型安全栅和dq型安全栅与plc远程i/o模块连接，并通过相应的穿墙端子接入接线腔19内的双层接线端子排25，然后通过弱电电缆引入装置1引出到本安操作箱，进行数字量的输入输出信号交互；安全栅38中的ai型安全栅38与plc远程i/o模块连接，并通过相应的穿墙端子接入接线腔19内的双层接线端子排25，再通过弱电电缆引入装置1引出到本安接线盒，然后接到防爆tbm拖车上的本安传感器。
64.用于人机交互的触摸屏14与plc远程i/o模块一个网口通过以太网连接通讯，plc远程i/o模块的另一个网口通过以太网与光端机47的一个网口连接，光端机47的另一个网口以网线方式通过穿墙端子后接入接线腔19内的通讯转接板21。光端机47的光口以光纤方式通过相应的穿墙端子后接入接线腔19内的通讯转接板21，光端机47的第三个网口则以网线的方式连接柜内网关48，网关48以rs-通讯方式通过相应的穿墙端子后接入接线腔19内的通讯转接板21。以太网、光纤、rs-三种通讯经过弱电电缆引入装置1引出到柜外，与柜外tbm上网络大系统形成互联关系。
65.紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜应用于矿用tbm时，如图10所示，对应的电气系统由一套移动变电站、一套主驱防爆变频柜、两个照明柜、三个启动柜、两个紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜、一个防爆操作台、一套导向系统和光端机47等核心设备构成。具体地，移动变电站通过供电电缆与主驱防爆变频柜、三个启动柜直接连接，照明柜与启动柜通过电缆连接，照明柜通过电缆与启动柜连接，照明柜给两个紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜供电，照明柜给防爆操作台和导向系统供电。移动变电站与启动柜、紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜通过通讯依次连接，三个启动柜通过通讯依次串行连接，防爆操作台与导向系统之间通过通讯连接；主驱动防爆变频柜、紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜、防爆操作台通过以太网通讯串行连接；紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜以光纤形式与防爆tbm上其他光端机47连接。
66.本实用新型所提供的紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜可以实现一次取证、标准化生产的目标，避免重复性设计，能够满足多种直径tbm使用，可节省矿用tbm整机空间，降低故障率。
67.本实用新型中一种紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜的实施例2：
68.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，侧向安装基体34为侧向安装板，而本实施例中，侧向安装基体34由器件腔20的腔侧壁形成。当然，在其他实施例中，后侧安装基体43也可以由器件腔20的后侧腔壁形成。
69.本实用新型中一种紧凑型矿用tbm防爆plc控制柜的实施例3：
70.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，侧向安装基体34设置在器件腔20的左侧，而本实施例中，侧向安装基体34设置在器件腔20的右侧。当然，在其他实施例中，侧向安装基体34也可以设置两处，分别位于器件腔20的左侧和右侧。
71.在上述实施例中，侧向安装基体34为继电器安装基体，主要用于安装中间继电器32，继电器安装基体的顶部至底部安装有多排所述中间继电器32，而本实施例中，侧向安装基体34上也可以设置其他电气元器件。
72.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同
结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。