一种防爆照明控制箱的制作方法

本实用新型属于照明控制技术领域，具体涉及一种防爆照明控制箱。

背景技术：

现有照明配电箱大多采用时控、光控、雨控等单一的控制方法，控制电路简单，虽然造价低，但是由于功能比较单一，使用面相对较窄，尤其不利于需要多重控制以及控制条件需经常变换的场合；而且设备需要维护人员全方位巡回检查，才能及时发现故障进行检修，开关灯定时参数也需要维护人员及时修改以适应不断变化的春夏秋冬季节，这样既浪费人工成本，维修工作量加大，有时又不能及时发现问题，从而造成意外的能源浪费和不必要的经济损失。因此生产一种功能全面、控制灵活、可以自动检测设备运行状况并且将运行情况及时报告给相关维修部门、能自动鉴别季节并能自动修改不同季节开关灯的时间等等更具有人性化功能的设备就显得非常必要。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型提供一种防爆照明控制箱，功能强大，适用面广，控制灵活、可靠性高、扩展性强、节能效果好，可以自动检测设备运行状况，并且将运行情况及时报告给相关维修部门，能自动鉴别季节并能自动修改不同季节开关灯的时间。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种防爆照明控制箱，包括：

箱体、设置于箱体内的开关电源、交流电压变送器、直流电压变送器、电流传感器、电流变送器、照明灯组交流接触器、照明灯组控制中间继电器、故障控制中间继电器、PLC、故障语音报警控制器、雨控中间继电器、感应中间继电器、声控中间继电器以及设置于箱体外部的光照度传感器、雨控传感器、感应传感器、声控传感器、扬声器、故障指示灯、总断路器、照明灯组主回路断路器、控制电源断路器、触摸屏和手控模块；

所述总断路器的输入端与外部输入电源连接，外部输入电源为三相或者单相；照明灯组电源断路器的输入端分别连接总断路器的输出端，照明灯组电源断路器的输出端分别连接照明灯组交流接触器的主触点一端，照明灯组交流接触器的主触点另一端与外部照明灯组连接；控制电源断路器的输入端分别连接总断路器的其中一相与N相；所述开关电源的电压输入端连接控制电源断路器的输出端，开关电源的24V输出端为防爆照明控制箱的其他直流元器件提供DC24V供电；

所述手控模块包括用于手自动选择的手动/PLC选择开关，用于手动打开各照明灯组的开灯按钮，用于手动关闭各照明灯组的关灯按钮；照明灯组的手动开灯按钮与该照明灯组交流接触器的常开触点并联，并联结构的一端连接该照明灯组的手动关灯按钮常闭触点的一端，并联结构的另一端同时连接该照明灯组交流接触器的线圈一端和该照明灯组控制中间继电器的一个常开触点的一端，该照明灯组的手动关灯按钮常闭触点的另一端连接手动/PLC选择开关的相应手动控制触点；各照明灯组控制中间继电器的一个常开触点的另一端均连接到手动/PLC选择开关的自动控制触点；手动/PLC选择开关SA的各控制触点的另一端同时连接到控制电源断路器输出端的一极，各照明灯组交流接触器的线圈另一端均连接到控制电源断路器输出端的另一极；各照明灯组交流接触器的主触点分别连接各照明灯组；

所述交流电压变送器两个输入端分别连接照明灯组主回路断路器输出端的两相线，用于检测照明灯组主回路电压；所述直流电压变送器两个输入端连接开关电源的DC24V两个输出端，用于检测控制回路DC24V电压；所述电流传感器用于检测照明灯组主回路电流，照明灯组主回路电源线穿过电流传感器的输入侧线圈；

所述PLC的模拟量输入端连接交流电压变送器的输出端、直流电压变送器的输出端、光照度传感器的输出端及通过电流变送器连接电流传感器输出端；所述光照度传感器设置于箱体外不受灯光线干扰的位置；

所述PLC开关量输入通道连接手动/PLC选择开关的功能选择触点、各照明灯组手动开灯按钮和关灯按钮的一组常开触点及分别通过雨控中间继电器、感应中间继电器和声控中间继电器连接雨控传感器、感应传感器和声控传感器的输出端；

所述PLC开关量输出通道连接故障控制中间继电器线圈输入端、照明灯控制中间继电器线圈输入端和故障指示灯；

故障控制中间继电器的常开辅助触点输入端连接在一起作为公共端，故障控制中间继电器的常开辅助触点输出端连接故障语音报警控制器输入端，故障语音报警控制器的输出端与扬声器连接；

所述PLC通过RS232端口连接触摸屏。

进一步地，防爆照明控制箱还包括上位计算机，所述PLC通过RS485端口连接上位计算机。

进一步地，防爆照明控制箱还包括电源指示灯，电源指示灯的两端连接控制电源断路器的两个输出端。

进一步地，防爆照明控制箱还包括消音按钮，消音按钮的常闭触点的一端连接故障语音报警控制器的GND端，另一端连接故障控制中间继电器常开触点的公共端，用于关闭故障语音报警控制器报警后的声音。

进一步地，所述电流传感器的数量根据照明灯主回路电源线的相数确定，每一相线上设一个电流传感器，电流变送器的数量与电流传感器相同；照明灯组的手动开灯按钮、手动关灯按钮、照明灯组控制中间继电器和照明灯组交流接触器的数量与需要控制照明灯组的个数相同。

进一步地，不同的照明灯组安装不同或相同的光照度传感器、不同或相同的感应传感器、不同或相同的声控传感器。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型提供的一种防爆照明控制箱与现有技术相比，具有如下优势：

(1)将高科技含量器件可编程控制器PLC作为控制执行主体，功能上对灯具实现手动控制、光控、时控、纬度参控、远控，再配合辅助控制选项：雨控、感应控制、声控等等的不同组合，不仅能灵活的完成适合各种场合的控制功能，而且由于传感器的使用也能对系统的各种运行技术参数进行实时的监测，发现故障立即报警，使操作人员能够及时了解系统运行状况、及时解决问题，这就极大地提高了照明系统控制自动化程度和运行可靠性；

(2)应用了功能强大的人机操作界面触摸屏及语音报警模块，在使用上增加了丰富的人性化界面，提供给人们一种另样的和谐的操作环境；

(3)能够与上位计算机进行通信，实现用户远距离检测控制照明箱；

(4)与以往单一控制的普通照明配电箱相比，本控制箱功能强大，适用面广，控制灵活、可靠性高、扩展性强、节能效果好、是一款非常好的现有照明系统的升级换代产品。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的防爆照明控制箱整体结构示意图；

图2为本实用新型一种实施方式的防爆照明控制箱电路连接示意图；其中，(a)为PLC-EM231控制部分，(b)为PLC-CPU224控制部分；

图3为本实用新型一种实施方式的防爆照明控制箱信号传输示意图；

图4为本实用新型一种实施方式的防爆照明控制箱的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一种实施方式作详细说明。

本实施例的一种防爆照明控制箱，是一种对照明回路实现检测、控制、供电的配电箱，它可以安装在各行各业的任何非防爆、防爆单相或三相照明控制电气线路中，实现对照明系统的控制。它不仅可以用于控制户外灯具，而且也可以用于各种室内环境的智能防爆照明控制中，以三组照明灯LT1-LT3的控制为例说明本防爆照明控制箱，如图1和图2所示，包括：

箱体、设置于箱体内的开关电源DY、交流电压变送器YB1、直流电压变送器YB2、电流传感器LH1-LH3、电流变送器LB1-LB3、照明灯组交流接触器KM1-KM3、照明灯组控制中间继电器KA1-KA3、故障控制中间继电器KA4-KA9、PLC、故障语音报警控制器YY、雨控中间继电器KA11、感应中间继电器KA12、感应中间继电器KA14、感应中间继电器KA16、声控中间继电器KA13、声控中间继电器KA15、声控中间继电器KA17以及设置于箱体外的光照度传感器CGQ、雨控传感器(即雨控开关)YK、感应传感器(即感应开关)GK1-GK3、声控传感器(即声控开关)SK1-SK3、上位计算机JSJ、扬声器YSQ、手控模块、总断路器QF、照明灯组电源断路器QF1-QF3、控制电源断路器QF0、故障指示灯HY、电源指示灯HR(两端直接连接在控制电源断路器QF0两个输出端上)、触摸屏HMI、消音按钮XY。在需要防爆的具体实施中，其中手控模块、总断路器QF、照明灯组电源断路器QF1-QF3、控制电源断路器QF0、故障指示灯HY、电源指示灯HR、触摸屏HMI、消音按钮XY的操作手柄或操作按钮或显示灯设于箱体外壁并做防爆处理，但其元件本身设于箱体内部，有利于防爆功能的实现。

箱体上设有若干接线端子，箱体内的元器件通过接线端子与箱体外器件连接。

总断路器QF的输入端通过接线端子1-4与外部输入电源(3相或者单相)连接，照明灯组电源断路器QF1-QF3的输入端分别连接总断路器QF的输出端，照明灯组主电源断路器QF1-QF3的输出端分别连接照明灯组交流接触器KM1-KM3的主触点的一端，照明灯组交流接触器KM1-KM3的主触点的另一端分别通过接线端子5-7与外部照明灯组连接。控制电源断路器QF0的输入端分别连接总断路器QF的其中一相与N，控制电源断路器QF0的输出端为照明控制箱提供AC220V供电。开关电源DY的电压输入端连接控制电源断路器QF0的输出端，24V输出端为照明控制箱提供DC24V供电。

手控模块包括：手动/PLC选择开关SA、操作手柄设置于箱体外且与开关SA连接的3对手动开/关灯控制按钮SB12/SB11、SB22/SB21和SB32/SB31。

如图2(a)所示，照明灯组LT1的手动开灯按钮SB11与照明灯组LT1交流接触器KM1的常开触点并联，该并联结构的一端连接照明灯组LT1的手动关灯按钮SB12常闭触点的一端，该并联结构的另一端同时连接照明灯组LT1交流接触器KM1的线圈一端和照明灯组LT1控制中间继电器KA1的一个常开触点的一端，照明灯组LT1的手动关灯按钮SB12常闭触点的另一端连接手动/PLC选择开关的手动控制触点③-④中的触点④。

照明灯组LT2的手动开灯按钮SB21与照明灯组LT2交流接触器KM2的常开触点并联，该并联结构的一端连接照明灯组LT2的手动关灯按钮SB22常闭触点的一端，该并联结构的另一端同时连接照明灯组LT2交流接触器KM2的线圈一端和照明灯组LT2控制中间继电器KA2的一个常开触点的一端，照明灯组LT2的手动关灯按钮SB22常闭触点的另一端连接手动/PLC选择开关的手动控制触点⑤-⑥中的触点⑥。

照明灯组LT3的手动开灯按钮SB31与照明灯组LT3交流接触器KM3的常开触点并联，该并联结构的一端连接照明灯组LT3的手动关灯按钮SB32常闭触点的一端，该并联结构的另一端同时连接照明灯组LT3交流接触器KM3的线圈一端和照明灯组LT3控制中间继电器KA3的一个常开触点的一端，照明灯组LT3的手动关灯按钮SB32常闭触点的另一端连接手动/PLC选择开关的手动控制触点⑦-⑧中的触点⑧。

照明灯组控制中间继电器KA1、KA2、KA3的一个常开触点的另一端均连接到手动/PLC选择开关的自动控制触点①-②中的触点②。手动/PLC选择开关SA的各控制触点的另一端①、③、⑤、⑦同时连接到控制电源断路器QF0输出端的一极，各照明灯组交流接触器KM1、KM2、KM3的线圈另一端均连接到控制电源断路器QF0输出端的另一极；各照明灯组交流接触器KM1、KM2、KM3的主触点分别连接各照明灯组LT1、LT2、LT3。

具体实施中，手动开/关灯按钮、照明灯组控制中间继电器和照明灯组交流接触器的数量根据需要控制照明灯组的个数确定，需要控制几个灯组，就要安装几组手动开关灯控制按钮、几个照明灯组控制中间继电器和几个照明灯组交流接触器。

交流电压变送器YB1的两个输入端连接照明灯主回路断路器QF中两相输出，用于检测照明灯主回路电压，直流电压变送器YB2的两个输入端连接开关电源DY的DC24V两个输出端，用于检测控制回路DC24V电压。具体实施中，电压变送器的数量不限于这两个，凡是系统中需要检测电压的部位都可以根据实际情况安装电压变送器。照明灯主回路电源线分别穿过电流传感器LH1-LH3的输入侧线圈，用于检测照明灯主回路电流。

PLC的模拟量输入端分别连接交流电压变送器YB1的输出端、直流电压变送器YB2的输出端、光照度传感器CGQ的输出端及通过电流变送器LB1-LB3连接电流传感器LH1-LH3输出端。光照度传感器CGQ设置于箱体外不受灯光线干扰的部位。

PLC开关量输入通道连接手动\PLC控制选择开关SA的功能选择触点(即11、12常开触点)、各照明灯组手动开灯按钮SB11-SB31和关灯按钮SB12-SB32的一组常开触点及分别通过雨控中间继电器KA11、感应中间继电器KA12、KA14、KA16和声控中间继电器KA13、KA15、KA17连接雨控传感器YK、感应传感器GK1-GK3和声控传感器SK1-SK3的输出端。

PLC开关量输出通道连接故障控制中间继电器KA4-KA9线圈输入端、照明灯组控制中间继电器KA1-KA3线圈输入端和故障指示灯HY。

故障控制中间继电器KA4-KA9的常开辅助触点输入端连接在一起作为公共端，故障控制中间继电器KA4-KA9的常开辅助触点输出端连接故障语音报警控制器YY输入端，故障语音报警控制器YY的输出端通过接线端子55和56与外部扬声器YSQ连接。消音按钮XY常闭触点串联在故障语音报警控制器YY的GND端和故障控制中间继电器KA4-KA9常开触点连接的公共端之间，用于手动关闭故障语音报警控制器YY报警后的声音。

PLC还连接触摸屏HMI和上位计算机JSJ，具体为，PLC通过一个RS232端口与触摸屏的RS232端口连接，PLC通过一个RS485端口通过接线端子52和53与外部计算机JSJ的RS485端口连接。

本实施方式中，所述PLC为相连接的PLC-EM231和PLC-CPU224。

PLC控制灯组通断过程中，对于灯组1，PLC输出控制信号给控制中间继电器KA1线圈，对于灯组2，PLC输出控制信号给中间继电器KA2线圈，对于灯组3，PLC输出控制信号给中间继电器KA3线圈。如果各灯组满足灯亮控制条件，相应的中间继电器KA1、KA2、KA3线圈分别得电，KA1、KA2、KA3的常开触点分别闭合，在外部手动转换开关SA指向PLC控制时，SA转换开关的1、2触点闭合，受KA1、KA2、KA3常开触点控制的交流接触器KM1、KM2、KM3线圈分别得电，KM1、KM2、KM3常开触点分别闭合，受KM1、KM2、KM3常开触点控制的灯组1、灯组2、灯组3分别得电点亮，否则关断。

其中，不同的灯组可以安装不同的光照度传感器、感应传感器、声控传感器，也可以使用同一个光照度传感器、感应传感器、声控传感器，选择哪种取决于现场控制实际情况。本实例选择了3组公用一个光照强度传感器，不同的灯组分别使用不同的感应传感器和声控传感器。

本实施例中，各器件型号如表1所示。

表1器件数量及型号

本实施方式中，照明控制箱的信号传输关系如图3所示。

上述防爆照明控制箱的控制方法，如图4所示，具体方法如下。

PLC接收用户通过触摸屏HMI选择的控制类型，包括光控、时控、纬度参控、远控和手动开关控制中的一种；

PLC接收用户通过触摸屏HMI选择的参控方式，包括雨控开关参控、感应开关参控和声控开关参控中的一种或多种组合；

PLC接收用户通过触摸屏HMI设置的运行参数，包括各灯组开关时间、各灯组光照度和交流电压上下报警限、直流控制电压上下报警限和各灯组电流上下报警限；

交流电压变送器HB1和直流电压变送器HB2分别实时检测照明灯主回路电压和控制回路DC24V电压，并发送给PLC，电流传感器LB1-LB3实时检测照明灯主回路电流，并通过电流变送器LB1-LB3发送给PLC；

光照度传感器CGQ实时监测光照强度，并发送给PLC；

雨控传感器YK实时监测下雨状况，当现场下雨时，雨控开关导通；

感应传感器GK1-GK3实时检测现场是否有物体接近开关，当现场有物体接近时，感应开关导通；

声控传感器SK1-SK3实时检测现场声音状况，当现场检测到有效声音发出时，声控开关导通；

PLC接收光照度传感器CGQ、雨控传感器YK、感应传感器GK1-GK3和声控传感器SK1-SK3发送的信号，并根据用户选择的控制类型和参控方式控制照明灯LT1、LT2和LT3通断，具体方法如下。

根据用户选择的控制类型控制照明灯组开关的方法为：

(1)如果用户选择的控制方式为光控，PLC判断光照度传感器CGQ的检测值是否小于灯组设定光照度，是，打开灯组LT1、LT2或LT3，否则，关断灯组LT1、LT2或LT3；

(2)如果用户选择的控制方式为时控，PLC按照设定的各灯组开关时间控制各灯组LT1、LT2和LT3的通断；

(3)如果用户选择的控制方式为纬度参控，PLC在正常时控基础上每天根据存储的日历对下一日开关灯组时间进行自动计算，并根据计算结果修改下一日开关灯组LT1、LT2和LT3的时间；

地球自转1周为24小时，每绕太阳公转一周约为365天，地球的中轴与日地之间的倾角是66.5°，当地球绕太阳公转时始终保持这个倾角不变，地球绕太阳公转的轨迹是椭圆，这就是世界各地出现季节交替的直接原因。

每年的3月21日，阳光正好均匀地照射着地表的一半，这一日昼夜平分，此时正是北纬度地区(北半球)的春季，南纬度地区(南半球)秋季。之后，北纬度地区(北半球)白昼逐渐加长，黑夜逐渐缩短，南纬度地区(南半球)白昼逐渐缩短，黑夜逐渐加长，每年6月21、22日，北纬度地区(北半球)白昼达到最长，黑夜达到最短，而南纬度地区(南半球)白昼达到最短，黑夜达到最长；此时，北纬度地区(北半球)进入酷夏，南纬度地区(南半球)进入严冬。再往后，北纬度地区(北半球)白昼逐渐缩短，黑夜逐渐加长，南纬度地区(南半球)白昼逐渐加长，黑夜逐渐缩短，每年的9月23日这一天，阳光又会均匀地照射着地表的一半，这一日昼夜平分，而此时已是北纬度地区(北半球)的秋季，南纬度地区(南半球)的春季。再之后，北纬度地区(北半球)白昼继续缩短，黑夜继续加长，南纬度地区(南半球)白昼继续加长，黑夜继续缩短。当到达每年的12月21日，北纬度地区(北半球)白昼达到最短，黑夜达到最长，而南纬度地区(南半球)白昼达到最长，黑夜达到最短；此时，北纬度地区(北半球)进入严冬，南纬度地区(南半球)进入酷夏。周而复始，便形成春夏秋冬季节。也由此看出，单就某一个固定的地理位置来说，季节的变化可以转化为日期的变化；

本实施例中，某一北伟地区，假设设定白昼最长日(6月21日)晚上20点开灯，白昼最短日(12月21日)晚上17点开灯，那么每日晚间开灯的时间调整量Δt计算如下：

Δt＝(20-17)*60*60/182.5＝59.17s

从白昼最长日过度到最短日，每日需减少59.17s，从最短日过度到最长日则需增加59.17s，循环往复；

(4)如果用户选择的控制方式为远控，PLC根据上位计算机发送的通断信号控制灯组LT1、LT2和LT3通断；

(5)如果用户选择的控制方式为手动开关控制，人为操作面板上手动开关照明灯组按钮SB12\SB11、SB22\SB21和SB32\SB31进行灯组LT1、LT2和LT3通断控制。

根据用户选择的参控方式控制照明灯组开关的方法为：

(6)如果用户选择的参控方式中包括雨控开关参控，PLC判断雨控开关YK是否导通，是，控制灯组LT1、LT2和LT3关断，否则，按选定控制类型控制灯组LT1、LT2或LT3；

(7)如果用户选择的参控方式中包括感应开关参控，PLC判断感应开关GK1、GK2或GK3是否导通，并判断是否满足选定控制类型的控制条件，若两个条件都满足，则控制灯组LT1、LT2或LT3打开，否则，若两个条件中有任一项不满足，则关断灯组LT1、LT2或LT3；

(8)如果用户选择的参控方式中包括声控开关参控，PLC判断声控开关SK1、SK2或SK3是否导通，并判断是否满足选定控制类型的控制条件，若两个条件都满足，则控制灯组LT1、LT2或LT3打开，否则，若两个条件中有任一项不满足，则关断灯组LT1、LT2或LT3。

PLC根据照明灯主回路电压、控制回路DC24V电压和照明灯主回路电流，以及交流电压上下报警限、直流控制电压报警上下限和各灯组电流报警上下限，故障语音报警控制器YY进行语音报警，控制故障指示灯HY通断，使操作人员在第一时间了解设备的故障状况，以备及时处理解决。

PLC将时间、监测点光照度、照明灯组主回路电压、控制电压、各灯组实际电流、面板上各开关、按钮的输入状态、电流、电压报警情况、雨控开关、感应开关和声控开关的运行状态、各灯组的开关状况发送给触摸屏HMI进行显示。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型权利要求所限定的范围。