6ES7214-2AD23-0XB8质量保障

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（3）辅控制器。组合开关的防爆现场数据输入是本案采用双PLC架构的原因。由于防爆现场不允许安装非防爆电器，必须设计防爆人机单元。考虑智能组合开关的数据输入要求，选用4*4防爆矩阵键盘，如图3所示。    

图34*4矩阵防爆键盘

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    键盘的数据读入选用台达DVP12SA11T小型PLC,利用矩阵驱动原理的PLC键盘数据读入电路原理如图4所示。    

图4PLC键盘数据输入原理

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    数据显示画面案例如图5所示。    

图5数据显示画面   2.3监控功能设计

    （1）采用台达全中文液晶显示屏，配合台达小型PLC，实现对组合开关的工作状态、参数和故障类型显示和记忆，并可对具体参数进行修改调整，友好的用户界面，具有良好的人机对话功能，可大大提高判断故障和排除故障的效率。

    （2）所有模拟信号全部处理为数字信号，具有抗干扰能力强、接线简捷、信息量大、控制可靠准确等特点。

    （3）具有完备的自检、自诊断和故障模拟试验功能，可方便地检查保护和控制系统正常与否。

    2.4技术指标设计

    该组合开关，充分考虑煤矿井下的工作环境，集机械制造、自动化、测控技术与仪器仪表、计算机应用科学技术等学科于一身，其主要技术指标如下:

    （1）电压等级：1140/660V；频率为：50Hz

    （2）总额定电流：800A、1200A，单台工作电流可达到400A

    （3）电流整定范围：30-399A

    （4）漏电闭锁保护：附加直流检测，1140V-40kΩ、660V-22kΩ。

    （5）先导控制（本质安全控制）：Igmax<10mA,Idmax<15mA。

    （6）过载保护：反时限。

    （7）短路保护：鉴幅式（7-10倍），机敏（3-5倍）。

    （8）断相保护：负序检测，定时限；

    （9）控制方式：单机单速、单机双速、双机双速、程序控制等多种控制方式。

    3 结束语

    此组合开关应用案例，体现了台达触摸屏强大的通讯、人机交互功能，以及PLC独特的键盘输入应用特点，大大提高了触摸屏在井下防爆中的应用，替代了以往常规触摸屏只能显示记忆的缺点，在提高劳动生产率，保障井下安全生产的也展示了台达产品的特

通过讨论台达PLC的键盘输入功能和人机界面在组合开关中的应用，介绍基于台达机电技术的防爆控制系统解决方案。

    关键字：防爆 PLC 4行4列 键盘 人机界面

    1 引言

    矿用隔爆兼本质安全型六回路电磁起动器简称矿用组合开关。矿用组合开关在含有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井环境，用于额定电压为1140V或660V供电线路的单台或多台（不超过六台）三相鼠笼式异步电动机起动停止进行控制和保护。矿用组合开关是性能可靠、抗干扰能力强、操作方便、人机界面良好的智能化矿用电机专用监控系统，矿用组合开关具有至少一组处于电源与负荷之间的主隔离开关组及一组辅助隔离开关组，每组主隔离开关组包括主隔离开关、真空接触器、漏电闭锁检测、电压互感器及电流互感器，辅助隔离开关组包括辅助隔离开关、电源变压器、滤波器、隔离变压器及电源模块，还具有数据处理模块、显示模块、控制模块及先导模块。智能矿用组合开关产品如图1所示。

图1智能矿用组合开关

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    2 系统解决方案

    2.1硬件配置

    基于PLC系统的矿用组合开关控制系统硬件组成如表1所示。

    表1硬件组成   

    2.2系统原理

    （1）系统架构。系统由主辅两套PLC和台达触摸屏构成人机操作界面。台达10.4’高亮度TFTLCD触摸屏DOPA10THTD1的3组串行通讯端口，具有连接不同的通讯格式控制器能力，本案接入两台不同品牌的PLC，构成异构集成自动化系统，如图2所示。   

图2系统架构

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    （2）主控制器。组合开关保护与主控制系统采用德国西门子S7-200系列PLC，实现系统监测监控，并完成漏电闭锁、过载、短路、断相、欠压和过压等保护功能，具有智能化程度高、性能稳定、动作可靠等优点。

 采用PIC改造C7632车床后，车床的电气故障减少90%以上，工作效率大大提高。由于PLC的控制功能强，使机床的自动化程度提高，又因为程序编制时增加了各种保护功能，使机床不会因误操作而造成损坏。 

　　C7632液压半自动多刀车床是机械行业拥有量较多的一种半自动机床。它采用二极管矩阵顺控装置及继电器逻辑控制系统，液压驱动上下刀架作纵横两个方向的运动，装有液压卡盘。其加工自动化程度及生产效率较高，适用于较大批量工件的车削加工。但由于该机床系统采用的是分立元件，易出故障，且维修比较麻烦，影响了机床性能的正常发挥。

　　我们根据该机床的问题，采用可编程序控制器改造其控制系统，克服了上述缺点，使机床工作可靠、维修方便，大大提高了机床的工作效率，取得了较好的经济效益。

　　1.PLC选型

　　(1)控制对象的输入、输出点数输入点即为机床的控制按钮、工作选择开关、行程开关、接近开关等。输出点是控制电动机的接触器、控制液压动作的电磁阀及指示灯等。

　　考虑到节省改造费用，应尽量压缩输入、输出点数。在某些场合，输入点可以一点两用。如某行程开关只在自动循环时有用，而某按钮只在手动调时用，当输入点不够时，则可将上述两个输入信号共用一个PLC输入点，利用PLC的转移标号指令，不会使两个信号混淆。同样，为节省输出点，也可将与自动控制无关的输出点，如电动机的起动、停止，仍用强电回路控制。

　　(2)控制对象的输入、输出类型一般的机械加工设备，采用开关量控制，选用直流输入，继电输出型的PLC。输入还有交流型和TTL电平型，而输出则有晶闸管型及直流晶体管型，可适应不同的需要。还有各种特殊类型的模块，如A/D、D/A模块，外部可调计时/计数器模块，高速计数器模块等。

　　2.PLC程序编制步骤

　　(1)编制开关表即将机床的各输入输出元件分配到PLC输入输出点上，即分配地址。以C7532车床的部分开关表为例，见附表。

　　(2)按照加工工艺要求，编制动作流程图或开关动作表以C7632车床的下刀架的一种加工流程为例，动作流程图如图1所示。

　　(3)拟订程序框图程序框图可参照计算机程序框图的编制方法。以C7632车床的程序框为例，如图2。

　　(4) 编制梯形图程序根据程序框图，开关表及动作表即可直接在编程器键盘上键人程序。编制程序可分段进行，先编制自动循环程序段、手动调整程序段、初始化程序段，后分段模拟运行调试后串联起来。运用转移、标号指令，可将复杂的程序分解成功能程序段，有利于程序编制及调试。以半自动车床自动循环与手动调整程序为例，若开关1127为手动/自选择开关，可按如下方法编制程序(见图3)：

　　当开关1127接通时，程序按下列顺序扫描执行：1、3、…、20、40，再返回到开头，执行手动调整程序;开关1127断开，程序扫描顺序为2、21、…、40，再返回至开头，执行自动循环程序。

　　其自动循环工作段的程序，可采本控制器编程语言中特地为顺序控制设计的步进器功能编制。

　　梯形图编制完成，并通过模拟器模拟运行后，通过打印机打印梯形图文本。当PLC安装在现场设备上后，可通过编程器与其联机，采用“故障检测”方式逐点检查现场设备的输入、输出元件是否连接正确，工作是否正常。在联机状态下，运行梯形图程序，并对运行结果进行监测、修改，直至程序运行完全符合要求，即可使 PLC控制设备正常工作。

　　3.结语

　　采用PIC改造C7632车床后，车床的电气故障减少90%以上，工作效率大大提高。由于PLC的控制功能强，使机床的自动化程度提高，又因为程序编制时增加了各种保护功能，使机床不会因误操作而造成损坏。

　　整个改造过程历时不到一周，停机时间只有两天，费用不到3000元。我们认为，采用PLC改造C7632车床及类似的机床，是完全可行且易见成效的技改捷径。