本实用新型属于工业防爆技术领域，具体涉及用在制药和化工领域防爆区的防爆人机界面。
背景技术：
在制药和化工领域，现场环境复杂，可能存在易燃易爆的气体(尤其在防爆区)，易发生火灾、爆炸事故，现场放置的都是具有防爆性质的电器设备，而现在通常采用的是远程操控，将一般的控制界面放在中控室，远离生产现场。但是，这样距离较远，监控和操作较为麻烦，发生异常情况时需要操控时，需要在中控室和现场之间来回往返，而无法实现及时而精确的现场调控，也不利于提高生产自动化。
因此，开发一种能够放置到生产现场防爆区的系统控制终端成为须要。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种工业防爆人机界面，能够安置在具有防爆要求的生产现场，能够在现场进行数据监测和设备调控，结合现场设备的直观观察，能够在第一时间精准调控各项参数；生产发生异常情况时，能够确保操作人员在第一时间到达现场，并在黄金时间内进行现场处理，提高应对效率。
一种工业防爆人机界面，包括互相配合的防爆上盖和防爆箱体，所述防爆上盖包括防爆上壳、电容触摸屏、防爆钢化玻璃、显示屏压框和显示屏，所述防爆箱体包括防爆下壳、齐纳安全栅、电脑主板、显示屏背光板、触摸屏控制器和防爆格兰头；其中，
所述防爆上壳的正面为中心开有矩形窗的矩形框，在所述矩形框上靠近外边缘的边框上环绕设置若干第一螺孔；在所述防爆上壳的背面，自所述防爆上壳的中心矩形窗的边缘到所述防爆上壳的外边缘的方向上，依次相邻设置有自下而上的三级阶梯状安装台，底部的第一级安装台环绕所述防爆上壳的中心矩形窗设置，形成触摸屏安装槽，中间的第二级安装台环绕所述触摸屏安装槽设置，形成防爆钢化玻璃安装槽，顶部的第三级安装台环绕所述防爆钢化玻璃安装槽设置，形成显示器压框安装槽；紧邻所述显示器压框安装槽的周围还环绕设置有凸起限位框，在所述凸起限位框的底部的周围环绕设置有外侧边框，所述凸起限位框相对于所述显示器压框安装槽和所述外侧边框均向上凸起；此外，在所述触摸屏安装槽上还设有开口，所述开口延伸至所述显示器压框安装槽内，形成触摸屏排线线槽；在所述显示器压框安装槽上设有若干显示器压框安装螺孔；
所述电容触摸屏被用密封硅胶固定在所述触摸屏安装槽中，所述电容触摸屏的排线被安置在所述触摸屏排线线槽中，所述防爆钢化玻璃被固定在所述防爆钢化玻璃安装槽中，所述显示屏压框通过放置在所述显示器压框安装螺孔中的螺栓被紧固在所述显示器压框安装槽中；其中，所述防爆钢化玻璃与所述电容触摸屏紧密贴合，所述防爆钢化玻璃与所述防爆上壳之间的缝隙填设有密封硅胶，并在所述显示屏压框的作用下被压紧固定在所述防爆上壳上；所述显示屏压框的中心开设有窗口，在所述窗口的周围环绕设置有显示屏安装槽，所述显示屏用固定螺丝或者密封硅胶固定在所述显示屏安装槽中；
所述防爆下壳为设有顶部矩形开口的箱体，所述防爆下壳的顶面由设在中心的矩形开口和围绕所述开口的边框构成，在所述边框上环绕设置有若干第二螺孔，所述边框与所述防爆上壳的外侧边框相对应，所述第二螺孔与所述防爆上壳的第一螺孔一一对应；所述防爆下壳的箱体内侧壁由靠近顶部的上段内侧壁和靠近底部的下段内侧壁构成，所述下段内侧壁比所述上段内侧壁靠近箱体中心，所述上段内侧壁的高度与所述防爆上壳的凸起限位框相对于所述防爆上壳的外侧边框的向上凸起的凸起高度一致，所述下段内侧壁与所述上段内侧壁的壁厚差值与所述防爆上壳的凸起限位框的厚度一致；所述防爆下壳的一个侧面上还设有若干防爆格兰头安装螺孔，在每个所述防爆格兰头安装螺孔中均固定有所述防爆格兰头并用橡胶垫密封；所述防爆格兰头用于连接内穿有电源线或信号线的防爆软管，未连接防爆软管的所述防爆格兰头的空隙用防爆堵头和防爆泥密封；
在所述防爆下壳内部还设有齐纳安全栅、电脑主板、显示屏背光板和触摸屏控制器，所述齐纳安全栅设在所述防爆下壳的底面，并通过导轨固定在所述防爆下壳的另一个侧面上，所述电脑主板、显示屏背光板和触摸屏控制器分别固定在设在所述防爆下壳的底面上的若干铜螺柱上，在所述防爆下壳底部的背面与所述电脑主板对应的地方设有主板散热台；其中，所述电脑主板同时连接所述显示屏背光板和触摸屏控制器，所述电脑主板还设有用于连接直流电源的电源接口、用于连接所述显示屏的显示屏接口和用于连接信号线的信号输入和输出接口，所述显示屏背光板也设有用于连接所述显示屏的显示屏接口，所述触摸屏控制器与所述齐纳安全栅连接，所述齐纳安全栅设有用于与所述电容触摸屏的排线连接的触摸屏排线接口和接地接口，所述接地接口连接到接地螺柱上实现接地；
所述防爆上盖和防爆箱体的配合，通过以下方式实现：将防爆箱体内所述电脑主板上的显示屏接口与防爆上盖内所述显示屏连接，将防爆箱体内所述显示屏背光板上的显示屏接口与防爆上盖内所述显示屏连接，将防爆箱体内所述齐纳安全栅的触摸屏排线接口与防爆上盖内的所述电容触摸屏的排线连接，将所述防爆上壳和防爆下壳对齐，由紧固螺栓穿过所述第一螺孔和第二螺孔，将所述防爆上壳和防爆下壳固定在一起(也即是将所述防爆上盖和防爆箱体固定在一起)，所述防爆上壳和防爆下壳的结合处之间的缝隙为0～0.09mm。
在本实用新型的一具体实例中，所述防爆上壳和防爆下壳的结合处之间的缝隙为0～0.02mm。
在本实用新型的一具体实例中，所述防爆下壳的底部背面设置有若干个安装固定螺孔，以便于固定在操作台或者固定架上。
在本实用新型的一具体实例中，所述防爆上壳的四角为倒圆角，所述防爆下壳的箱体四角为倒圆角，以方便加工，并且使用更安全。
在本实用新型的一具体实例中，所述显示屏的尺寸为7寸、10.4寸或12.1寸，以满足各种不同需求。
在本实用新型的一具体实例中，所述防爆上壳和防爆下壳均采用铸铝壳体，例如，采用6061-T6铝合金铸造成型。
在本实用新型的一具体实例中，穿过所述第一螺孔和第二螺孔的所述紧固螺栓为不锈钢A2-70，M6杯头内六角螺栓，能够提供更好的强度和更好的密封效果，实现更好的防爆阻火性能。
在本实用新型的一具体实例中，所述防爆格兰头采用不锈钢外六角防爆格兰头，能够提供更好的强度和更好的密封效果，实现更好的防爆阻火性能。
在本实用新型的一具体实例中，所述防爆玻璃采用厚度为12mm的二氧化硅钢化玻璃。
在本实用新型的一具体实例中，所述防爆上壳和防爆下壳的表面均喷有防腐漆，使用在腐蚀性环境中具有更好的耐久性。
本实用新型中，通过铝合金材质的防爆上壳和防爆下壳的结合，将所有元件都隔离在铝合金防爆箱内，防爆上壳和防爆下壳的密封面的宽度大，缝隙间距小，使之具有优良的阻火特性。在防爆上壳中，将触摸屏固定设置在最外面，供操作人员操作；防爆钢化玻璃与触摸屏紧密贴合，防爆钢化玻璃与防爆上壳之间的缝隙用密封硅胶填充满，并用铝制显示屏压框在螺栓的作用下压紧固定在防爆上壳上，起到主要防爆作用，而显示屏则用螺栓或者密封硅胶固定在显示屏压框背面的显示屏安装槽中，整体结构紧凑、体积小巧、防爆性能优良、安装和操作便捷。在防爆下壳中，触摸屏控制器、显示器背板、电脑主板等通过齐纳安全栅进行连接，构成本质安全型电路，能够安装在生产现场防爆区内；在接线开口处均采用不锈钢防爆格兰头、防爆堵头和防爆泥进行堵塞，达到与外界隔离的效果，整体防爆性能强。本实用新型的嵌入式人机界面采用电容触摸屏搭载电脑主板上的Windows7操作系统，能够兼容多种视窗控制系统，结合现场设备，监控直观，操作方便。人机界面背后的固定螺丝能够将其方便地安装在操作台或者现场操作架上。本实用新型的人机界面能够放置在具有防爆要求的生产现场，实现在现场进行数据监测和设备调控，结合现场设备的直观观察，能够在第一时间精准调控各项参数；生产发生异常情况时，能够确保操作人员在第一时间到达现场，并在黄金时间内进行现场处理，提高应对效率。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
(1)本实用新型隔爆性能强，能够安装在具有防爆要求的生产现场，实现在现场进行数据监测和设备调控，结合现场设备的直观观察，能够在第一时间精准调控各项参数；生产发生异常情况时，能够确保操作人员在第一时间到达现场，并在黄金时间内进行现场处理，提高应对效率。
(2)本实用新型的控制操作简便直观，能够兼容多种视窗控制系统，结合现场设备，监控直观，操作方便。
(3)本实用新型结构紧凑，体积小巧，安装和拆卸方便，可以方便地安装在操作台或者现场操作架上。
附图说明
图1为本实用新型的工业防爆人机界面的结构示意图。
图2为本实用新型的工业防爆人机界面的截面示意图。
图3为本实用新型的工业防爆人机界面的正面(也是防爆上壳的正面)外观图。
图4为本实用新型的工业防爆人机界面的背面(也是防爆下壳的背面)外观图。
图5-1，图5-2和图5-3为本实用新型的工业防爆人机界面的防爆上壳的结构示意图，其中，图5-1为防爆上壳的主视图，图5-2为防爆上壳的右视图，图5-3为防爆上壳的俯视图。
图6-1，图6-2和图6-3为本实用新型的工业防爆人机界面的防爆下壳的结构示意图，其中，图6-1为防爆下壳的主视图，图6-2为防爆下壳的右视图，图6-3为防爆下壳的俯视图。
图7-1，图7-2和图7-3为本实用新型的工业防爆人机界面的显示屏压框的结构示意图，其中，图7-1为显示屏压框的主视图，图7-2为显示屏压框的右视图，图7-3为显示屏压框的俯视图。
图8是设置在防爆箱体内的各电路器件的连接示意图。
(符号说明)
1防爆上壳 2电容触摸屏
3防爆钢化玻璃 4显示屏压框
5显示屏 6防爆下壳
7齐纳安全栅 8电脑主板
9防爆格兰头 10紧固螺栓孔
11防爆标识 12警示标牌
13LOGO标志 14参数铭牌
15安装螺孔 16触摸屏安装槽
17防爆钢化玻璃安装槽 18显示器压框安装槽
19触摸屏排线线槽 20显示器压框安装螺孔
21主板散热台 22接地螺柱
23防爆格兰头安装螺孔 24显示屏安装槽
25显示屏背光板 26触摸屏控制器
27凸起限位框 28外侧边框
29上段内侧壁 30下段内侧壁
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
如图1和图2所示，本实用新型的一具体实施例中，一种工业防爆人机界面，包括互相配合的防爆上盖和防爆箱体，防爆上盖包括：防爆上壳1、电容触摸屏2、防爆钢化玻璃3、显示屏压框4和显示屏5，防爆箱体包括：防爆下壳6、齐纳安全栅7、电脑主板8、显示屏背光板25、触摸屏控制器26和防爆格兰头9。
从图1和图3可以看出，防爆上壳1的正面(即：使用时用户的操作面)为中心开有矩形窗的矩形框，在该矩形框上靠近外边缘的边框上环绕设置若干第一螺孔。
如图5-1、图5-2和图5-3所示，在防爆上壳1的背面，自防爆上壳1的中心矩形窗的边缘到防爆上壳1的外边缘的方向(也称为：由中心到外缘的方向)上，依次相邻设置有自下而上的三级阶梯状安装台，底部的第一级安装台环绕防爆上壳1的中心矩形窗设置，形成触摸屏安装槽16，中间的第二级安装台环绕触摸屏安装槽16设置，形成防爆钢化玻璃安装槽17，顶部的第三级安装台环绕防爆钢化玻璃安装槽17设置，形成显示器压框安装槽18(此处的底部、中间、顶部是相对而言的，旨在说明呈自下而上的阶梯状三级安装台的相对位置)；紧邻显示器压框安装槽18的周围还环绕设置有凸起限位框27，在凸起限位框27的底部的周围环绕设置有外侧边框28，凸起限位框27相对于显示器压框安装槽18和外侧边框28均向上凸起(也可称为：向外凸起，即凸起限位框27的凸起顶面既高出显示器压框安装槽18的槽边沿的最高点所在平面，也高出外侧边框28的顶面)。此外，在触摸屏安装槽16上还设有开口，该开口延伸至显示器压框安装槽18内，形成触摸屏排线线槽19；在显示器压框安装槽18上设有若干显示器压框安装螺孔20。
如图1和图2所示，电容触摸屏2被用密封硅胶固定在触摸屏安装槽16中，电容触摸屏2的排线被安置在触摸屏排线线槽19中并用密封硅胶密封，防爆钢化玻璃3被固定在防爆钢化玻璃安装槽17中，显示屏压框4通过放置在显示器压框安装螺孔20中的螺栓(A2-70螺栓，M4)被紧固在显示器压框安装槽18中，其中，防爆钢化玻璃3与电容触摸屏2紧密贴合，防爆钢化玻璃3与防爆上壳2之间的缝隙填设有密封硅胶，在显示屏压框4的作用下，防爆钢化玻璃3、电容触摸屏2被压紧固定在防爆上壳1上，电容触摸屏2的排线自显示屏压框4和显示器压框安装槽18的结合处向外延伸出并被压紧；显示屏压框4的中心开设有窗口，在该窗口的周围环绕设置有显示屏安装槽24(如图7-1、图7-2和图7-3所示)，显示屏5被用固定螺丝或者密封硅胶固定在显示屏安装槽24中。
如图1、图2、图6-1、图6-2和图6-3所示，防爆下壳6为设有顶部矩形开口的箱体(或者说，顶部设有矩形开口的箱体)，防爆下壳6的顶面由设在中心的矩形开口和围绕该开口的边框构成，在该边框上环绕设置有若干第二螺孔，该边框与防爆上壳1的外侧边框28相对应，该第二螺孔与防爆上壳1的第一螺孔一一对应，将防爆上壳1和防爆下壳6对齐后，由紧固螺栓(A2-70，M6杯头内六角螺栓)穿过第一螺孔(即紧固螺栓孔10)和第二螺孔，将防爆上壳1和防爆下壳6固定在一起。
防爆下壳6的箱体内侧壁由靠近顶部的上段内侧壁29和靠近底部的下段内侧壁30构成，下段内侧壁30比上段内侧壁29更靠近箱体中心(即下段内侧壁30比上段内侧壁29的壁厚厚度的数值更大)，上段内侧壁29的高度与凸起限位框27相对于外侧边框28的向上凸起的凸起高度(即，凸起限位框27的凸起顶面与外侧边框28的顶面的高度差值)一致，下段内侧壁30与上段内侧壁29的壁厚差值与凸起限位框27的厚度(是指与显示器压框安装槽18接触的凸起限位框27的第一接触面、和与外侧边框28接触的凸起限位框27的第二接触面之间的距离)一致，这样，当防爆上壳1和防爆下壳6固定在一起时，凸起限位框27的一端刚好卡在上段内侧壁29和下段内侧壁30的过渡处形成的台阶上。
防爆下壳6的一个侧面上还设有若干防爆格兰头安装螺孔23，在每个防爆格兰头安装螺孔23中均固定有防爆格兰头9并用橡胶垫密封；防爆格兰头9用于与内穿有电源线或信号线的防爆软管连接，以便将电源线或信号线接入到防爆箱体的相应插口，而未连接防爆软管的防爆格兰头9的空隙用防爆堵头和防爆泥密封堵死。
在防爆下壳6内部还设有齐纳安全栅7、电脑主板8、显示屏背光板25和触摸屏控制器26，齐纳安全栅7设在防爆下壳6的底面，并通过齐纳安全栅自带的专用金属导轨固定在防爆下壳6的另一个侧面上，电脑主板8、显示屏背光板25和触摸屏控制器26分别用螺丝(例如市售的电脑主板专用螺丝、显示屏背光板专用螺丝、触摸屏控制器专用螺丝)固定在设在防爆下壳6的底面的若干铜螺柱(六角铜螺柱)上，在防爆下壳6底部的背面与电脑主板8对应的地方设有主板散热台21。
其中，各电路器件的连接方式如图8所示，电脑主板8同时连接显示屏背光板25和触摸屏控制器26，电脑主板8还设有接口A和接口E，接口A为电源接口，用于接低压(例如12V)直流电源，接口E用于与显示屏5连接，显示屏背光板25也设有用于连接显示屏5的接口C，触摸屏控制器26与齐纳安全栅7连接，齐纳安全栅7还设有接口D与接口B，接口D用于与电容触摸屏2的排线连接，接口B用于接地，接到接地螺柱22上实现接地。齐纳安全栅7连接触摸屏控制器26的一端为非本安端，齐纳安全栅7连接电容触摸屏2的排线的一端为本安端。
虽然在图8中未曾标示出，但是，电脑主板8上还设有其它接口，如信号输出和输入接口，用于与信号线连接，即，将信号输出和输入接口通过防爆格兰头9连接内穿有信号线的防爆软管，信号线可以与外部PLC控制器连接。
将防爆箱体内的电脑主板8上的接口E、显示屏背光板25的接口C与防爆上盖内的显示屏5连接，将防爆箱体内的齐纳安全栅7的接口D与电容触摸屏2的排线连接，将防爆上壳1和防爆下壳6对齐，由紧固螺栓穿过所述第一螺孔和第二螺孔，将防爆上壳1和防爆下壳6固定在一起，实现防爆箱体与防爆上盖的配合，其中，防爆上壳1和防爆下壳2的结合处之间的缝隙为均小于0.09mm(实测小于0.02mm)。
本领域技术人员可以理解，可以将防爆上壳1的矩形框四角设置为倒圆角，将防爆下壳6的箱体的四角设置为倒圆角，正如以上各图所示，以方便加工，并且使用更安全。同样，防爆钢化玻璃3、防爆钢化玻璃安装槽17、显示器压框4、显示器压框安装槽18、凸起限位框27等，其矩形结构的四角也可以根据需要设置为倒圆角。
本领域技术人员可以理解，显示屏5的尺寸可以根据需要进行配置，例如配置为7寸、10.4寸或12.1寸。
本领域技术人员可以理解，防爆上壳2和防爆下壳6均采用铸铝壳体，例如，采用6061-T6铝合金铸造成型。
本领域技术人员可以理解，防爆上壳2和防爆下壳6之间的紧固螺栓(即穿过第一螺孔和第二螺孔的紧固螺栓)可以采用不锈钢A2-70，M6杯头内六角螺栓，能够提供更好的强度和更好的密封效果，实现更好的防爆阻火性能。
本领域技术人员可以理解，防爆格兰头9可以采用不锈钢外六角防爆格兰头，能够提供更好的强度和更好的密封效果，实现更好的防爆阻火性能。
本领域技术人员可以理解，防爆钢化玻璃3可以采用厚度为12mm的二氧化硅钢化玻璃。
本领域技术人员可以理解，可以在防爆上壳2和防爆下壳6的表面均喷有防腐漆，使用在腐蚀性环境中具有更好的耐久性。
本领域技术人员可以理解，还可以在防爆上壳1的正面分别贴上“Ex”防爆标识11、“严禁带电开盖”警示标志12、公司LOGO标志13、本防爆人机界面的技术参数铭牌14，标识位置要求美观、不妨碍装置正常运行，如图3所示。
本领域技术人员可以理解，还可以在防爆下壳6的底部背面设置四个安装固定螺孔15，如图4所示，以便于固定在操作台或者固定架上。
上述实施例中的工业防爆人机界面的使用方法如下：
使用时，通过防爆下壳6的底部背面的四个安装固定螺孔15，用相匹配的螺栓(例如，不锈钢A2-70，M6杯头内六角螺栓)将工业防爆人机界面固定在操作台或者固定架上；将电源线和信号线通过防爆格兰头9接入到防爆箱体内对应的电源插口以及信号输入和输出接口；同时，电源线与12V低压直流电源相连接，信号线与PLC控制器(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)相连接；运行时，通过电脑主板8搭载的视窗控制系统(例如Windows7)，直观地进行实时监控和调节。
电脑主板8可以根据需要进行配置。以下给出一个电脑主板的配置参数作为举例。
电脑硬件配置：
处理器集成Intel 1037U 1.8GHz 22nm双核处理器TDP17W
芯片组Intel NM70高速芯片组
系统内存板载DDR3 4G高速内存
显示功能集成Inter HDGraphics核心显卡
网络功能集成2个Inter 82583v千兆网卡，支持网络唤醒，PEX功能
存储功能SSD64G高速固态硬盘，提供一个SATA硬盘接口，传输速度可达3Gbps
背板I/0接口
2*USB2.0，1*HDMI，1*VGA，2*RJ-45网络接口，1*Line out绿色，1*12Vdc_JACK输入，1*POWER，1*RESET，1*LED1(POWERRLED/HDDLED)
内置I/0接口
1*LVDS接口2*15pin
1*GVGA1接口2*5pin于DB15相同信号
6*RS232串口，其中COM2支持485/422功能
1*JLPC插针2*6pin
4*USB 2.0接口
1*PS/2鼠标键盘接口1*6pin
1*AUDIO插针前置音频接口2*5pin
1*SIMM卡座
1*FPI(2*5pin前面板功能按钮和指示灯接口)
2*JSATA2插针1*5pin
1*PWROUT(硬盘供电接口)
1*LVDS INVERTER背光供电接口
GPI/O功能支持4路输入输出GPIO功能
BIOS AMI 32MB Flash ROM
Watchdog功能支持硬件复位功能(256级，0-255秒)
电器规格：
电源特性-
额定功率：25W
额定电压：DC12V
电器接口：4*1/2寸防爆密封接头
本领域技术人员可以理解，根据需要，完全可以选择其它配置的电脑主板，同样能实现本实用新型技术效果。
上述实施例中的工业防爆人机界面，其防爆等级为：Ex d ib IIB+H2T6Gb。经检测，上述实施例中的工业防爆人机界面达到了以下标准：
GB 3836.1–2010爆炸性环境第1部分：设备通用要求
GB 3836.2–2010爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备
GB 3836.4–2010爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备
GB 3836.20–2010爆炸性环境第20部分：设备保护级别(EPL)为Ga级的设备防爆标准。
可见，本实用新型的人机界面具有良好的防爆阻火性能，满足防爆要求，能够放置在具有防爆要求的生产现场，实现在防爆区现场进行数据监测和设备调控，结合现场设备的直观观察，能够在第一时间精准调控各项参数；生产发生异常情况时，能够确保操作人员在第一时间到达现场，并在黄金时间内进行现场处理，提高应对效率。
由此可见，本实用新型的目的已经完整并有效的予以实现。本实用新型的方法以及原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理的情况下，实施方式可作任意修改。本实用新型包括基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。