摘 要：通過討論臺達PLC的鍵盤輸入功能和人機界面在組合開關中的應用，介紹基于臺達機電技術的防爆控制系統解決方案。
關鍵字：防爆 PLC 4行4列鍵盤 人機界面
1 引言
礦用隔爆兼本質安全型六回路電磁起動器簡稱礦用組合開關。礦用組合開關在含有爆炸性危險氣體（甲烷）和煤塵的礦井環境，用于額定電壓為1140V或660V供電線路的單臺或多臺（不超過六臺）三相鼠籠式異步電動機起動停止進行控制和保護。礦用組合開關是性能可靠、抗干擾能力強、操作方便、人機界面良好的智能化礦用電機專用監控系統，礦用組合開關具有至少一組處于電源與負荷之間的主
隔離開關組及一組輔助隔離開關組，每組主隔離開關組包括主隔離開關、真空
接觸器、漏電閉鎖檢測、電壓互感器及電流互感器，輔助隔離開關組包括輔助隔離開關、電源變壓器、濾波器、隔離變壓器及電源模塊，還具有數據處理模塊、顯示模塊、控制模塊及先導模塊。智能礦用組合開關產品如圖1所示。
圖1 智能礦用組合開關
2 系統解決方案
2.1 硬件配置
基于PLC系統的礦用組合開關控制系統硬件組成如表1所示。
表1 硬件組成
2.2 系統原理
（1）系統架構。系統由主輔兩套PLC和臺達觸摸屏構成人機操作界面。臺達10.4' 高亮度 TFT LCD觸摸屏DOPA10THTD1的3組串行通訊端口，具有同時連接不同的通訊格式控制器能力，本案同時接入兩臺不同品牌的PLC，構成異構集成自動化系統，如圖2所示。
圖2 系統架構
（2）主控制器。組合開關保護與主控制系統采用德國西門子S7-200 系列PLC， 實現系統監測監控，并完成漏電閉鎖、過載、短路、斷相、欠壓和過壓等保護功能，具有智能化程度高、性能穩定、動作可靠等優點。
（3）輔控制器。組合開關的防爆現場數據輸入是本案采用雙PLC架構的原因。由于防爆現場不允許安裝非
防爆電器，因此必須設計防爆人機單元。考慮智能組合開關的數據輸入要求，選用4*4防爆矩陣鍵盤，如圖3所示。
圖3 4*4矩陣防爆鍵盤
鍵盤的數據讀入選用臺達DVP12SA11T小型PLC,利用矩陣驅動原理的PLC鍵盤數據讀入電路原理如圖4所示。
圖 4 PLC鍵盤數據輸入原理
數據顯示畫面案例如圖5所示。
圖5 數據顯示畫面
2.3監控功能設計
（1）采用臺達全中文液晶顯示屏，配合臺達小型PLC，實現對組合開關的工作狀態、參數和故障類型顯示和記憶，并可對具體參數進行修改調整，友好的用戶界面，具有良好的人機對話功能，可大大提高判斷故障和排除故障的效率。
（2）所有模擬信號全部處理為數字信號，具有抗干擾能力強、接線簡捷、信息量大、控制可靠準確等特點。
（3）具有完備的自檢、自診斷和故障模擬試驗功能，可方便地檢查保護和控制系統正常與否。
2.4 技術指標設計
該組合開關，充分考慮煤礦井下的工作環境，集機械制造、自動化、測控技術與儀器儀表、計算機應用科學技術等學科于一身，其主要技術指標如下:
（1）電壓等級：1140/660V；頻率為：50Hz
（2）總額定電流：800A、1200A，單臺工作電流可達到400A
（3）電流整定范圍：30-399A
（4）漏電閉鎖保護：附加直流檢測，1140V-40kΩ、660V-22kΩ。
（5）先導控制（本質安全控制）：Igmax<10mA,Idmax<15mA。
（6）過載保護：反時限。
（7）短路保護：鑒幅式（7-10倍），機敏（3-5倍）。
（8）斷相保護：負序檢測，定時限；
（9）控制方式：單機單速、單機雙速、雙機雙速、程序控制等多種控制方式。
3 結束語
此組合開關應用案例，體現了臺達觸摸屏強大的通訊、人機交互功能，以及PLC獨特的鍵盤輸入應用特點，大大提高了觸摸屏在井下防爆中的應用，替代了以往常規觸摸屏只能顯示記憶的缺點，在提高勞動生產率，保障井下安全生產的同時，也展示了臺達產品的特色。
