一种用于爆炸危险场所隔爆增安正压设备的人机界面的制作方法

1.本发明涉及防爆人机界面技术领域，尤其涉及一种用于爆炸危险场所隔爆增安正压设备的人机界面。


背景技术：

2.目前普通场所使用的人机界面产品一般设计成在控制箱、控制柜(一般采用钣金制成)上开孔采用面板式安装方案。用于易燃易爆场所的人机界面，因防爆的要求采用面板安装方式的基本没有，目前采用的方案一般为：
3.方案一，设计独立的防爆人机界面设备，使其作为一个独立的设备与其他设备相连组成控制系统，例如本安型防爆人机界面、充砂型防爆人机界面等；
4.方案二，将普通的人机界面产品安装于隔爆箱内部，在隔爆箱面板上开孔后采用钢化玻璃的浇封结构形成满足防爆要求的视窗，通过该视窗可以观察人机界面的画面；
5.但上述两个方案存在以下几处缺陷：
6.1.人机界面触控效果差，由于人机界面画面和触控板之间隔着钢化玻璃，一般隔爆型产品采用的钢化玻璃的厚度与视窗的面积成正比，即视窗面积越大，所需要的钢化玻璃就越厚，以7寸人机界面所需的视窗面积为例，其钢化玻璃的厚度至少要8-10mm，即触控板与画面之间至少有8mm的距离，因此非常容易产生视觉误差导致触控无效或误动作，因此触控效果变差，操作者体验变差；
7.2.能够实现的人机界面尺寸有局限性，如上所述当人机界面尺寸越大时，所需的视窗面积越大，因此钢化玻璃的必须增厚以满足防爆要求，根据实践经验当钢化玻璃厚度大于12mm以上时，触控功能基本无法在具体产品上实现，因此该方案只适合于小尺寸的人机界面；
8.3.维修困难，由于触控板采用浇封结构，一旦触控板损坏基本无法单独更换，则产品基本不可维修导致整个产品报废或失去触控功能；
9.4.该方案工艺复杂，增加了生产难度，导致了成本增加。


技术实现要素：

10.本发明提供一种用于爆炸危险场所隔爆增安正压设备的人机界面，解决了上述背景技术提出的技术问题。
11.为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于爆炸危险场所隔爆增安正压设备的人机界面，包括箱体壁板，还包括位于隔爆箱柜腔体外部的本安部件、穿过箱体壁板的过渡部件、隔爆箱柜腔体内部的驱动处理及安全栅部件；
12.所述本安部件包括密封垫、面板、液晶、触控板，显示驱动pcb板、压板、蜂鸣器、usb接口；
13.所述过渡部件包括穿线管、灌封胶、信号线、安装螺母、锁紧螺母、密封圈，所述信号线插入穿线管内；
14.所述穿线管的外壁与安装螺母内径配合，所述穿线管通过锁紧螺母固定；
15.所述驱动处理及安全栅部件包括挡板、连接插座、主控制pcb板，主控制板壳体、石英砂，所述主控制pcb板包括电源、驱动、信号处理、安全栅电路，所述主控制pcb板安装有连接插座，所述连接插座用于连接信号线；
16.所述主控制pcb板安装在主控制板壳体中。
17.优选的，所述液晶、触控板、显示驱动pcb板、蜂鸣器、usb接口采用本安设计满足gb/t3836.4本安标准的iict4级别。
18.优选的，所述面板外表面采用金属材料氧化处理，所述触控板的外表面涂覆抗静电图层，所述液晶贴在触控板上。
19.优选的，所述穿线管通过灌封胶灌封，所述穿线管的内壁上设置有沟槽，灌封深度＞20mm，灌封截面积灌封胶所占比例大于等于截面积的20％，灌封胶选用连续运行温度满足设备温升要求和gb/3836.1耐热耐寒要求的材料。
20.优选的，所述安装螺母外侧设置有螺纹结构，所述螺纹结构与箱体壁板上的螺纹孔构成隔爆螺纹结构。
21.优选的，所述密封圈与安装螺母、锁紧螺母和穿线管配合。
22.优选的，所述主控制板壳体中填充有石英砂，所述主控制pcb板灌封在石英砂中。
23.与相关技术相比较，本发明提供的一种用于爆炸危险场所隔爆增安正压设备的人机界面具有如下有益效果：
24.1、通过将液晶、触控板、显示驱动pcb板、蜂鸣器、usb接口，进行本安处理，因此上述电路均可以安装在隔爆箱外部，液晶模组和触控板可以按照普通人机界面的设计方案实现贴合式设计，因此触控效果与普通人机界面一致，结构上采用扁平化设计方法，整机外露在防爆箱外部的厚度尺寸小于等于18mm，因此实现了面板式安装；
25.2、爆炸危险场所用的设备，诸如隔爆、增安、正压等设备，在有爆炸危险物质存在的情况下严禁带电开盖，因此只能等到确认该场所无爆炸危险物质存在时才允许打开设备调试，且隔爆型和正压型设备紧固件多，开盖时间长。本发明将usb本安处理，且置于隔爆、增安、正压箱柜腔体外部，实现了从隔爆、增安、正压箱柜外部下载程序和传输配方或运行数据的功能，本安型接口是唯一可以在有爆炸危险物质存在时进行插拔和调试的接口，因此只要配备本安型的调试设备，即可实现现场随时进行程序下载和数据传输，且因为不用开盖直接即插即用，节约大量时间。
26.3、本发明连接内外部的穿线管、安装螺母等部件，只需要在显示和触控功能已经按本安要求设计，因此上述部分可以安装在防爆箱的外部，这样也简化了防爆箱的开孔，即取消了原有技术方案中的钢化玻璃的视窗结构，只需要在隔爆、增安、正压开一个隔爆螺纹孔或圆孔即可实现设备的安装，基本不影响原设备的防爆强度，大大降低了防爆箱柜生产的工艺难度，降低了防爆箱的柜成本。
27.4、本发明的所有部件均按照模块化设计，方便更换，利于生产，方便维修。
28.5、本防爆人机界面不仅适用于防爆箱一体化设计方案，同时也方便单独构成独立的防爆人机界面构成一个单独设备与其他设备构成自动控制系统。
29.6、本防爆人机界面在防爆上采用了ib本安型、db隔爆型和tb由外壳保护的粉尘型措施，实现了iic/iib防爆级别，t4/t6温度组别的要求，可以应用于气体环境的1区和2区、
粉尘环境的21区和22区和i类矿用场所使用,覆盖面广。
附图说明
30.图1为一种用于爆炸危险场所隔爆增安正压设备的人机界面的结构示意图。
31.图2为一种用于爆炸危险场所隔爆增安正压设备的人机界面的电路框图。
32.图中标号：1、箱体壁板；2、密封垫；3、面板；4、液晶；5、触控板；6、显示驱动pcb板；7、穿线管；8、灌封胶；9、信号线；10、安装螺母；11、压板；12、锁紧螺母；13、挡板；14、连接插座；15、密封圈；16、主控制pcb板；17、主控制板壳体；18、石英砂；19、蜂鸣器；20、usb接口。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.由图1-2给出，本发明包括箱体壁板1，箱体壁板1围绕成隔爆箱柜腔体，图1中箱体壁板1左侧为隔爆箱柜内部，右侧为隔爆箱柜腔体外部；还包括位于隔爆箱柜腔体外部的本安部件、穿过箱体壁板1的过渡部件、隔爆箱柜腔体内部的驱动处理及安全栅部件；
35.本安部件包括密封垫2、面板3、液晶4、触控板5，显示驱动pcb板6、压板11、蜂鸣器19、usb接口20，其中液晶4、触控板5、显示驱动pcb板6、蜂鸣器19、usb接口20采用本安设计满足gb/t3836.4本安标准的iict4级别，因此不用在结构上做特殊的防爆处理即可以安装于腔体外部；
36.面板3外表面采用金属材料氧化处理，结构部分裸露在外可以解除的面板3采用金属材料外表面氧化处理，满足gb/t3836.1的抗静电要求；
37.触控板5的外表面涂覆抗静电图层，触控板5的外侧采用涂覆抗静电图层的方法实现其gb/t3836.1标准要求的非金属材料外表面电阻＜109ω的要求，如上述触控板5电气上满足防爆的本安措施，表面电阻小于标准要求，因此能够实现直接触控的效果；
38.液晶4也属于本安电路，液晶4贴在触控板5上，液晶4采用与普通工业场所用hmi一样的结构即紧贴在触控板5后边，显示效果等同于非防爆触屏；
39.过渡部件包括穿线管7、灌封胶8、信号线9、安装螺母10、锁紧螺母12、密封圈15，信号线9插入穿线管7内，且穿线管7通过灌封胶8灌封，穿线管7的内壁上设置有沟槽，用于增加灌封胶8与信号线9的接触面积与附着力，同时灌封深度＞20mm，灌封截面积灌封胶8所占比例大于等于截面积的20％，灌封胶8选用连续运行温度满足设备温升要求和gb/3836.1耐热耐寒要求的材料，耐热耐寒试验后实现gb/t3836.2要求的3mpa水压试验；
40.穿线管7的外壁与安装螺母10内径配合，构成圆筒隔爆接合面，通过设计内外壁尺寸公差、配合长度、表面粗糙度实现iic隔爆要求，穿线管7通过锁紧螺母12固定；
41.安装螺母10外侧设置有螺纹结构，螺纹结构与箱体壁板1上的螺纹孔构成隔爆螺纹结构，通过设计两个部件的螺纹的螺距、啮合扣数、啮合长度和螺纹精度实现iic隔爆措施，密封圈15与安装螺母10、锁紧螺母12和穿线管7配合，实现ip66的防护等级；
42.过渡部件的信号线9设计为本安信号，因此可以联通到隔爆箱柜腔体外部；
43.驱动处理及安全栅部件包括挡板13、连接插座14、主控制pcb板16，主控制板壳体17、石英砂18，主控制pcb板16包括电源、驱动、信号处理、安全栅电路，主控制pcb板16安装有连接插座14，连接插座14用于连接信号线9，信号线9经过主控制pcb板16上的安全栅电路给外部的本安电路供电，实现本安的防爆措施；
44.主控制pcb板16安装在主控制板壳体17中，主控制板壳体17起到防护和本安防护的作用，主控制板壳体17中填充有石英砂18，主控制pcb板16灌封在石英砂18中，通过设计灌封深度、设计主控制板壳体17的强度、选择石英砂18的目数实现gb/t3836.7充砂的技术要求。
45.隔爆箱柜腔体外部的所有电路均为本安型防爆措施，方法为限制电容电感量，限制输入能量实现温度控制满足防爆的t6等级的温度组别；左侧侧主控制pcb板16上设置有安全栅电路，该电路采用稳压管、电阻限能方法，电子限能方法实现信号的本安限能，实现本安措施；
46.为降低本安电路安全栅的um值，同时避免外部危险能量输入到本安电路中，设计了本安隔离电源模块，用于隔离市电危险能量，采用本安设计方法将开关电源设计成符合本安隔离的电源模块，电源模块直流输出部分的um从250v降低到33v以利于后续电路的本安设计；
47.主控制pcb板16上与外部电路通讯电路，采用光耦隔离方案实现危险能量的隔离，光耦设计成工作在其额定参数的三分之二。
48.需要说明的是，在本文中，诸如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，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。
49.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。