西门子模块6ES7231-0HC22-0XA8使用说明
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
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 TFT LCD触摸屏DOPA10THTD1的3组串行通讯端口，具有同时连接不同的通讯格式控制器能力，本案同时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
（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。
（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，因此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3 4*4矩阵防爆键盘
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 4 PLC键盘数据输入原理
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tigao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tigao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tigao劳动生产率，保障井下安全生产的同时，也展示了台达产品的特色。
对多数企业而言，电费是未被企业控制的后一项成本，人们普遍认为电费开支是难以被控制的，交电费天经地义，因为用电设备消耗多少电，是同其机电特性所决定的，主观的控制无能为力。很显然，此观念是错误的。在全国上下用电形势严峻的情况下，作为我们的企业而言，应该注重能源的节约，注重先进节能机制的采取，先进技术的应用，把能耗降到低 ，即保护环境又为企业创造经济效益。实践证明，通过一系列的技术和管理措施，企业至少可以减少20～60%的经营成本。
节能原理
通常工业锅炉上的鼓风、引风机，给水泵都是电机以定速运转，再通过改变风机入口的档板开度来调节风量或通过改变水泵出口管路上的调节阀开度来调节给水量。而风机和水泵的大特点是负载转矩与转速的平方成正比，而轴功率与转速的立方成正比，因此如将电机的定速运转改为根据需要的liuliang来调节电机的转速就可节约大量的电能。
在中央空调、炼钢厂、水泥制造、化纤等行业中都用到风机水泵。在没有调速控制之前，一般采用降压起动，并且正常运行后，电动机全速运行，而风量或水量的大小则通过风门来调节。一般情况下，风门的开度为50%～80%，电机只能是满负荷运行，电动机的工作效率很低，造成很大浪费。
采用安邦信变频器对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较，具有明显的节电效果。
由图可以说明其节电原理：
图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H―Q）特性，曲线（2） 为管网风阻特性（风门全开）。
假设风机工作在A点效率高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q―H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。
由流体力学可知，风量与转速的一次方成正比，风压H与转速的平方成正比，轴功率N与转速的三次方成正比。采用变频器进行调速，当风量下降到80%时，转速也下降到80%，而轴功率N将下降到额定功率的51.2%,如果风量下降到60%,轴功率N可下降到额定功率的21.6%,当然还需要考虑由于转速降低会引起的效率降低及附加控制装置的效率影响等.即使这样,这个节能数字也是很可观的,因此在装有风机水泵的机械中,采用转速控制方式来调节风量或liuliang,在节能上是个有效的方法。
贵厂存在状况是水泵采用Y/△起动，起动电流大，对设备冲击大，而且采用电接点压力表控制，工作在0。4MP，而水泵能产生0。88MP的压力，存在着巨大的能源浪费。
我们采用变频改造，其原理图，如下所示：
控制柜材料单
1、壳体
2、断路器 380V，300A
3、接触器 380V，150A
4、保险丝 220V，5A
5、转换开关
6、变频器
主要的功能有：
1、变频/工频切换功能 如变频节能系统有问题的话 ，可切换到工频运行
2、可根据实际需要调节水量只需要旋转电位器，而无须再去开关笨重的阀门。
3、tigao功率因素，减少无功功率损耗
4、采用易驱ED3000-FP系列变频器具有自动节能控制功能，能根据负载情况自动调整电压，使电机运行在高效率状态下
5、易驱ED3000-FP系列变频器采用先进的磁通矢量控制，低频输出额定转矩，能对水泵实行强有力的控制
6、节约能源，变频器只需工作在40HZ左右就可，使的运行成本降低
7、延长水泵的使用寿命
8、软启动、启动时无大电流冲击
节能投资分析
风机水泵电机变频节能效率分析
为了便于进行经济效益分析，作如下定量设定：
节能改造电机总功率 ：75=75 KW
节能改造费用 ：元
原电机平均效率 ： 80%
节电率（20-50%） ： 30% （经验值）
电费 ： 0.80元
每天开机时间 ： 24小时
月开机时间 ： 30天
效益分析图如下：
附：易驱ED3000-FP变频器特点
易驱公司推出风机水泵专用型变频器，是业界专风机水泵用变频器的厂家，产品销售到全国各地。该变频器具有节能自动运行，能持续优化电机效率，实现大的节能效果，同时内置PID调节器，方便实现自动化控制。一般整体节电效果达30％～60％，安全可靠、操作简单。
