科技情报开发与经济
文章编号：１００５—６０３３（２００９）０４—０２２７－－０２
ＳＣＩ．ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ
２００９年第１９卷第４期
收稿日期：２００８—１１－２３
基于ＰＬＣ的照明保护系统设计
杜志华
（煤炭１二业太原设计研究院，山西太原，０３０００１）
摘要：针对煤矿井下１２７Ｖ低压照明电路环境复杂、故障频发等特点，研究其各种数字化保护电路，以增加保护系统的可靠性，并通过ＰＬＣ控制，克服了单片机系统和普通显示器抗干扰性能差的缺点。
关键词：照明保护系统；中央控制单元；系统软件；ＰＬＣ中图分类号：Ｔ【》６２
文献标识码：Ａ
后，只要绝缘电阻降到规定值或人身触电，装置均能可靠闭锁装置和跳闸。检测同路先经１２７Ｖ降压到３２Ｖ再整流构成附加直流电源。为了满足ＰＬＣ模拟量测量范围的要求．漏电检测同路最终输出２
Ｖ—ＩＯ
煤矿井下设备大多数深入到采区工作面和掘进丁作面，照明、信号等电缆吊挂比较零乱，１＝况恶劣，易发生各种电气事故。为此，设计了煤矿照明信号综合保护装置。本装置供电距离４５０
ｍ一７００
Ｅ１３．具有漏电闭锁，漏电跳闸，照明、信号电子短路保护，过Ｖ的电压送至模拟量模块ＥＭ２３１。本电路可以对
压、欠压及断相保护，同时可进行漏电和短路试验，还具有运行状态显示等功能。
照明系统绝缘水平进行可靠的监视和闭锁，工作原理见图２。
１具体方案的确定
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独立．具有完善的控制保护功能。控制系统见如图Ｉ。
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图２漏电保护原理图
１．３短路保护
短路保护采用穿心式电流互感器作为短路保护取样元件。电流变送器选用Ｆｚ型电流变送器。ＦＺ型穿孔穿芯一体化交流电流变送器是集组合电流互感器、电流变送器于一体的交流电流变送器，它可以直接将被测主同路交流电流转换成按线性比例输出的ＤＣ
ｖ一１０
４ｍＡ一２０
ｍＡ（通过５００Ｑ电阻可转换成ＤＣ
２
Ｖ）恒流环标准信号，连续输送到接收装置（计算机或显示
图１
１．１
１２７Ｖ保护系统框图
仪表）。１．４电压保护
电压取样电路采用半波整流和电阻分压构成。取样电路输出电压送至ＥＭ２３１。其工作原理见图３。
自检功能
自检功能就是检测保护电路ｒ丁作正常与否。包括：
（１）电流自检：当用户按下系统自检按钮后，进行电流自检，
该功能其实就是判断电流变送器工作正常否，不需要硬件电路，程序判断即可。所以若信号为４ｍＡ，就说明电路正常．若为０ｍＡ，就说明有故障。
（２）漏电自检：当用户按下系统自检按钮后，吸合漏电试验继电器。使系统通过ｌｋｆｉ电阻接地。然后根据信号判断电路是否正常。１．２蔫电保护
漏电安全电流值以及绝缘危险值的确定。根据有关文献介绍．通过人身触电电流在３０ｍＡ以内尚不致产生生命危险．一般雷管的引燃电流大于５０ｍＡ。而引爆瓦斯的安全火化电流在６６０ｖ时为５０
ｍＡ，１２７
图３电压保护原理图
１．５显示功能
本设计采用ＬＥＤ状态指示和ＬＣＤ显示同步预警的方法，提高了系统可靠性．同时为了改善以往系统利用普通最示屏时较羞的抗十扰能力．采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＴＤ４００Ｃ完成运行状态监视和报警的功能。
中文文本液晶显示屏ＴＤ４００Ｃ是ＳＩＥＭＥＮＳ公司最近推出的文本编辑显示设备，是一种低成本人机界面．具有人体工程学
ｖ安全火化电流更大。肉此．漏电安全电流值
可以确定为３０ｍＡ。
漏电闭锁和漏电保护电路采用同一电路实现，只是漏电闭锁动作值是漏电保护动作值的２倍。为了使装置在送电前识别主同路漏电故障，不使漏电故障进一步扩大．故在漏电检测同路采用附加直流检测电路实现对地绝缘电阻的检测，无论送电前
杜志华基于ＰＬＣ的照明保护系统设计
本刊Ｅ—ｎｍｉｈｂｊｂ＠ｒｒｍｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ实践与创新
设计的输入键，操作简便，不易出错；背光ＬＣＤ显示；不需额外电源。配备有与ＳＩＥＭＥＮＳＳ７—２００ＣＰＵ连接所需的全部部件；通过组态可实现崩户菜单显示或触发报警，可以监视、查看和更改应用程序的过程变量．使用户方便地与应用程序交互。
本文设计为防爆设备．显示屏装设在防爆腔内，键盘不易操作，而且系统中整定值可在程序中设定无需修改，所以利用ＴＤ４００Ｃ的报警功能实现运行状态的滚动换屏，故障时弹出报警信息，这样代替键盘的功能。
２中央控制单元
中央控制单元是整个测控系统的核心，由于煤矿井下环境恶劣，干扰源多，所以选择抗干扰能力强的
ＰＩＥ作为系统控制的中央处理单元。考虑到被控设备较少．所以
选择ＳＩＥＭＥＮＳＳ７－－２００系列中的具有８输入６输出的ＣＰＵ２２２模块，模拟量模块选用２块４输入ＥＭ２３１模块。由于系统需要采集９路模拟量信号，所以电压回路信号通过多路开关选择实
图５软件流程图
现采样。ＰＩＥ系统接线见图４。
３系统软件设计
本系统软件主要包括：设备启停控制．故障动作控制和显示控制。启停控制巾通过软件设计采用单触点控制每一回路启停，减少硬件开销。同时为了动作可靠．把继电器的返回信号作为状态判断的依据。故障动作控制由继电器Ｋ２指示故障ＬＥＤ，同时由程序判断属于哪路故障，进行相应的跳闸保护和显示。显示控制中正常工作状态下由ＴＤ４００Ｃ报警功能结合软件定时实现运
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４结语
２２０
交流滤波器
Ｖ交词
通过试验论证，本系统可以对煤矿井下照明电路ｅ丑各种故
障进行可靠的监测。使保护装置可靠动作，而且可以对正常运行及故障状态进行实时显示。通过ＰＩＥ控制．增加了保护系统的可靠性，克服了单片机系统和普通显示器抗ｆ扰性能差的缺点。
（责任编辑：张红）
第一作者简介：杜志华．女，１９７９年８月生．２００３年毕业于太
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图４ＰＬＣ系统图
原理工大学，煤炭工业太原设计研究院。山西省太原市，０３０００１．
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ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＩｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄ
ＤＵＺｈｉ．ｈｕａ
ＰＬＣ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｉｎｔｈｅｌｉｇｈｔｏｆｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ１２７Ｖｌｏｗ－ｖｏｌｔａｇｅｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｅｑｕｉｐｐｅｒｉｎｃｏａｌｍｉｎｅｓｕｃｈ
ｏｆｆａｕｌｔｓ，ｅｔｃ．，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｖａｒｉｏｕｓｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｃｉｒｃｕｉｔｓｆｏｒｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｏｖｅｒｃｏｍｉｎｇｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｐｏｏｒａｎｔｉ－－ｊａｍｍｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃｓｙｓｔｅｍａｎｄｃｏｍｍｏｎｍｏｎｉｔｏｒｔｈｒｏｕｇｈＰＬＣ．
８８
ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ
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科技情报开发与经济
文章编号：１００５—６０３３（２００９）０４—０２２７－－０２
ＳＣＩ．ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ
２００９年第１９卷第４期
收稿日期：２００８—１１－２３
基于ＰＬＣ的照明保护系统设计
杜志华
（煤炭１二业太原设计研究院，山西太原，０３０００１）
摘要：针对煤矿井下１２７Ｖ低压照明电路环境复杂、故障频发等特点，研究其各种数字化保护电路，以增加保护系统的可靠性，并通过ＰＬＣ控制，克服了单片机系统和普通显示器抗干扰性能差的缺点。
关键词：照明保护系统；中央控制单元；系统软件；ＰＬＣ中图分类号：Ｔ【》６２
文献标识码：Ａ
后，只要绝缘电阻降到规定值或人身触电，装置均能可靠闭锁装置和跳闸。检测同路先经１２７Ｖ降压到３２Ｖ再整流构成附加直流电源。为了满足ＰＬＣ模拟量测量范围的要求．漏电检测同路最终输出２
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煤矿井下设备大多数深入到采区工作面和掘进丁作面，照明、信号等电缆吊挂比较零乱，１＝况恶劣，易发生各种电气事故。为此，设计了煤矿照明信号综合保护装置。本装置供电距离４５０
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压、欠压及断相保护，同时可进行漏电和短路试验，还具有运行状态显示等功能。
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图２漏电保护原理图
１．３短路保护
短路保护采用穿心式电流互感器作为短路保护取样元件。电流变送器选用Ｆｚ型电流变送器。ＦＺ型穿孔穿芯一体化交流电流变送器是集组合电流互感器、电流变送器于一体的交流电流变送器，它可以直接将被测主同路交流电流转换成按线性比例输出的ＤＣ
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Ｖ）恒流环标准信号，连续输送到接收装置（计算机或显示
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１．１
１２７Ｖ保护系统框图
仪表）。１．４电压保护
电压取样电路采用半波整流和电阻分压构成。取样电路输出电压送至ＥＭ２３１。其工作原理见图３。
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自检功能就是检测保护电路ｒ丁作正常与否。包括：
（１）电流自检：当用户按下系统自检按钮后，进行电流自检，
该功能其实就是判断电流变送器工作正常否，不需要硬件电路，程序判断即可。所以若信号为４ｍＡ，就说明电路正常．若为０ｍＡ，就说明有故障。
（２）漏电自检：当用户按下系统自检按钮后，吸合漏电试验继电器。使系统通过ｌｋｆｉ电阻接地。然后根据信号判断电路是否正常。１．２蔫电保护
漏电安全电流值以及绝缘危险值的确定。根据有关文献介绍．通过人身触电电流在３０ｍＡ以内尚不致产生生命危险．一般雷管的引燃电流大于５０ｍＡ。而引爆瓦斯的安全火化电流在６６０ｖ时为５０
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图３电压保护原理图
１．５显示功能
本设计采用ＬＥＤ状态指示和ＬＣＤ显示同步预警的方法，提高了系统可靠性．同时为了改善以往系统利用普通最示屏时较羞的抗十扰能力．采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＴＤ４００Ｃ完成运行状态监视和报警的功能。
中文文本液晶显示屏ＴＤ４００Ｃ是ＳＩＥＭＥＮＳ公司最近推出的文本编辑显示设备，是一种低成本人机界面．具有人体工程学
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漏电闭锁和漏电保护电路采用同一电路实现，只是漏电闭锁动作值是漏电保护动作值的２倍。为了使装置在送电前识别主同路漏电故障，不使漏电故障进一步扩大．故在漏电检测同路采用附加直流检测电路实现对地绝缘电阻的检测，无论送电前
杜志华基于ＰＬＣ的照明保护系统设计
本刊Ｅ—ｎｍｉｈｂｊｂ＠ｒｒｍｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ实践与创新
设计的输入键，操作简便，不易出错；背光ＬＣＤ显示；不需额外电源。配备有与ＳＩＥＭＥＮＳＳ７—２００ＣＰＵ连接所需的全部部件；通过组态可实现崩户菜单显示或触发报警，可以监视、查看和更改应用程序的过程变量．使用户方便地与应用程序交互。
本文设计为防爆设备．显示屏装设在防爆腔内，键盘不易操作，而且系统中整定值可在程序中设定无需修改，所以利用ＴＤ４００Ｃ的报警功能实现运行状态的滚动换屏，故障时弹出报警信息，这样代替键盘的功能。
２中央控制单元
中央控制单元是整个测控系统的核心，由于煤矿井下环境恶劣，干扰源多，所以选择抗干扰能力强的
ＰＩＥ作为系统控制的中央处理单元。考虑到被控设备较少．所以
选择ＳＩＥＭＥＮＳＳ７－－２００系列中的具有８输入６输出的ＣＰＵ２２２模块，模拟量模块选用２块４输入ＥＭ２３１模块。由于系统需要采集９路模拟量信号，所以电压回路信号通过多路开关选择实
图５软件流程图
现采样。ＰＩＥ系统接线见图４。
３系统软件设计
本系统软件主要包括：设备启停控制．故障动作控制和显示控制。启停控制巾通过软件设计采用单触点控制每一回路启停，减少硬件开销。同时为了动作可靠．把继电器的返回信号作为状态判断的依据。故障动作控制由继电器Ｋ２指示故障ＬＥＤ，同时由程序判断属于哪路故障，进行相应的跳闸保护和显示。显示控制中正常工作状态下由ＴＤ４００Ｃ报警功能结合软件定时实现运
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１０．４１０．５
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２２０
交流滤波器
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通过试验论证，本系统可以对煤矿井下照明电路ｅ丑各种故
障进行可靠的监测。使保护装置可靠动作，而且可以对正常运行及故障状态进行实时显示。通过ＰＩＥ控制．增加了保护系统的可靠性，克服了单片机系统和普通显示器抗ｆ扰性能差的缺点。
（责任编辑：张红）
第一作者简介：杜志华．女，１９７９年８月生．２００３年毕业于太
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１０．６
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图４ＰＬＣ系统图
原理工大学，煤炭工业太原设计研究院。山西省太原市，０３０００１．
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ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＩｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄ
ＤＵＺｈｉ．ｈｕａ
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ｏｆｆａｕｌｔｓ，ｅｔｃ．，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｖａｒｉｏｕｓｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｃｉｒｃｕｉｔｓｆｏｒｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｏｖｅｒｃｏｍｉｎｇｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｐｏｏｒａｎｔｉ－－ｊａｍｍｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃｓｙｓｔｅｍａｎｄｃｏｍｍｏｎｍｏｎｉｔｏｒｔｈｒｏｕｇｈＰＬＣ．
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