专利名称：隔爆兼本质安全型控制箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿山井下提升机使用的隔爆兼本质安全型控制箱。
技术背景目前，我国煤矿井下提升机的数量相当多，而提升机的控制部分大多为分离 的元器件(如接触器、继电器等)组成。这种控制设备体积大、故障率高、维 护不方便，尤其在井下运输、安装时很不方便。实用新型内容本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、体积小、运输、安装、调试方便的 隔爆兼本质安全型控制箱。为了实现上述目的，本实用新型包括外壳、模拟隔离板、可调闸板、电源 模块、监控可编程控制器、通讯模块、主可编程控制器、输入扩展模块、光耦板、 输出扩展模块、继电器板、信号转换板、本安电源板，外壳上设置有防爆标志标 牌、警示标志标牌、铭牌、煤安标志标牌、引入装置，电源通过接线插头、插座 接入，经滤波器滤波，然后分为两路， 一路连接到本安电源板上，另一路电源连 接到电源模块的输入端，外围传感器输入信号经光耦板隔离后分别连接到监控可 编程控制器和主可编程控制器的输入端，在主控可编程控制器上连接一个输入扩 展模块和一个输出扩展模块，对可编程控制器的输入端、输出端进行扩充，主控 可编程控制器上还连接有一个通讯模块，通讯模块的信号线连接到信号转换板上, 监控可编程控制器通过模拟隔离板与可调闸板及信号转换板相连接。本实用新型的优点是，它能广泛应用于有爆炸性气体(甲烷)和煤尘的环境中，它采用通讯技术在保证功能更加完善的前提下，又减少了内部接线，内部同 时安装有两个可编程控制器，两个可编程控制器分别对外部的输入信号进行逻辑 运算处理后，通过输出控制信号来控制相应的设备，完成提升机运行及所有保护 功能，实现煤矿安全规程中规定的安全回路双线制，节约了成本，而且结构紧凑, 体积小，运输和安装非常方便。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。图1为本实用新型的外部结构示意图。图2为本实用新型内部器件布置结构示意图。图3为本实用新型的电气原理框图。图4为本安电源板的部分原理示意图。
具体实施方式
图1为本实用新型的外部结构示意图。控制箱外壳l采用防爆结构，前门为 右幵门结构。在前门的上部为"系统断电后开盖"的警示标志标牌3，前门的上部 左边为防爆标志标牌2，右边为煤安标志标牌5，下部为控制箱的铭牌4，控制箱 引入装置6用来通过外围输入信号、输出控制信号和电源的电缆，下边两个底板 支架7用来固定控制箱。图2为本实用新型内部器件布置结构示意图。模拟隔离板8、可调闸板9、接 线插头、插座10、电源模块11、监控可编程控制器12、通讯模块13、主可编程 控制器14、输入扩展模块15、光耦板16、输出扩展模块17、继电器板18、电源 接线插头19、滤波器20、信号转换板21、本安电源板22，均安装在控制箱外壳l 内。图3为本实用新型的电气原理框图。电源电压为AC 220V,电源通过电源接线插头19接入，经滤波器滤波，然后分为两路。
一路连接到本安电源板22上，经过本安电源板22后转换为一路DC 12V和一路DC 6V的本安电源，DC 12V本安电 源分别为外围本安信号、传感器23、光耦板16的初级及模拟隔离板8的初级供电。 DC6V的本安电源为控制箱外部的显示器供电，另一路电源连接到电源模块的输入 端。外围传感器23输入信号经光耦板16隔离后分别连接到FX2NC-16MR监控可编 程控制器12和FX2NC-32MT主控可编程控制器14的输入端。FX2NC-16MR监控可编 程控制器和FX2NC-32MT主控可编程控制器作为提升机控制系统的控制核心，分别 将采集的信号进行逻辑运算处理，然后输出控制信号，控制外部设备，完成提升 机运行及所有保护功能。在主控可编程控制器14上连接一个输入扩展模块15和 一个输出扩展模块17,用于对可编程控制器的输入端、输出端进行扩充。主控可 编程控制器14上还连接有一个通讯模块13,通讯模块的信号线连接到信号转换板 21上，通过该通讯模块13将主可编程控制器14的数据与信号转换板21上的单片 机进行串行通讯。为了保证单片机与可编程控制器之间能准确、可靠地通讯，对 数据传输方式、同步控制方式、差错处理等问题做出明确规定，该规定就是一个 通讯协议，按照规定的通讯协议，单片机和可编程控制器之间实现双工通讯。另 一路AC 220V的电源与DVPPS02电源模块ll相连，转换后输出两路DC24V电源， 分别给监控可编程控制器12、主可编程控制器14、输入扩展模块15、输出扩展模 块17及可调闸板9供电。光耦板是通过光耦分别对输入信号进行本安和非本安的 隔离。继电器板18主要是实现可调闸板9输出部分外接的两个工作闸的KT线圈 的相互切换。模拟隔离板8主要对四路输入的模拟量信号进行本安与非本安的隔 离，且每一路的输入与输出为k 1线性关系，其初级采用本安DC 12V供电，次 级采用非本安DC 24V供电。信号转换板21主要通过单片机与主控可编程控制器 14之间的串行通讯完成两者之间的数据交换。工作过程首先，单片机要完成模拟信号的采集并经过A/D转换，将转换的数字量发送给主控可编程控制器，主控 可编程控制器接收到这些数字量后进行运算处理，然后将数字量发送给单片机，单片机接收到这些信号后进行D/A转换并将模拟量信号输出。另外，该板还将从 通讯模块13接收的232通讯信号转换为485通讯信号。图4为本安电源板原理示意图。本安电源板有五部分组成。第一部分是输入 电路，它包含有低通滤波和一次整流环节。交流电直接经低通滤波器和整流桥整 流后得到未稳定的直流电压Vi。第二部分是功率转换，是把高功率因数的直流电 压变换成受到控制的、符合设计要求的高频方波脉冲电压，它是由电子开关和高 频变压器来完成的。在VT1导通期间变压器T1从输入恻蓄积能量，在下一次截止 期间变压器Tl蓄积的能量释放供给输出负载。当截止时间结束变压器初级电压Vtl 自由振荡返回到0V。电子开关的基极与反馈绕组相连，反馈绕组产生的电压加在 基极上控制电子开关VT1的导通和关断。第三部分是输出电路，用于将高频方波 脉冲电压经二极管整流和电感滤波后变成直流电压输出。第四部分是控制电路， 输出电压经过电阻分压、采样后与电路的TL431产生的基准电压进行比较、放大。 第五部分是开关控制，根据第四部分返回的控制信号对电子开关管进行"开"和 "关"控制，并通过控制电子开关管通、断时间的比例来控制第二部分的方波输 出，从而达到变换电源的目的。本安电源板的实质是电源的变换。
权利要求1、一种隔爆兼本质安全型控制箱，包括外壳、模拟隔离板、可调闸板、电源模块、监控可编程控制器、通讯模块、主可编程控制器、输入扩展模块、光耦板、输出扩展模块、继电器板、信号转换板、本安电源板，外壳上设置有防爆标志标牌、警示标志标牌、铭牌、煤安标志标牌、引入装置，其特征是电源通过接线插头、插座接入，经滤波器滤波，然后分为两路，一路连接到本安电源板上，另一路电源连接到电源模块的输入端，外围传感器输入信号经光耦板隔离后分别连接到监控可编程控制器和主可编程控制器的输入端，在主控可编程控制器上连接一个输入扩展模块和一个输出扩展模块，对可编程控制器的输入端、输出端进行扩充，主控可编程控制器上还连接有一个通讯模块，通讯模块的信号线连接到信号转换板上，监控可编程控制器通过模拟隔离板与可调闸板及信号转换板相连接。
2、 根据权利要求l所述的一种隔爆兼本质安全型控制箱，其特征是所述的外 壳采用防爆结构。
专利摘要本实用新型公开了一种隔爆兼本质安全型控制箱，电源通过接线插头、插座接入，经滤波器滤波，然后分为两路，一路连接到本安电源板上，另一路电源连接到电源模块的输入端，外围传感器输入信号经光耦板隔离后分别连接到监控可编程控制器和主可编程控制器的输入端，在主控可编程控制器上连接一个输入扩展模块和一个输出扩展模块，对可编程控制器的输入端、输出端进行扩充，主控可编程控制器上还连接有一个通讯模块，通讯模块的信号线连接到信号转换板上，监控可编程控制器通过模拟隔离板与可调闸板及信号转换板相连接，能广泛应用于有爆炸性气体(甲烷)和煤尘的环境中，通过输出信号来控制相应的设备，完成提升机运行及所有保护功能，而且结构紧凑，体积小，运输和安装非常方便。
文档编号B66B17/28GK201089690SQ20072009143
公开日2008年7月23日 申请日期2007年8月10日 优先权日2007年8月10日
发明者崔会朋, 杰 张, 张福贵, 王兴旺, 赵生福, 赵禧林, 邓风永 申请人:焦作市明株自动化工程有限责任公司