交流變頻電牽引採煤機
使用維護手冊
（電氣分冊）
西安煤礦機械****編制
2023年1月
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目錄第一章電氣系統簡介2
第二章採煤機使用注意事項4
第三章 plc(可程式設計邏輯控制器5
第四章變頻器操作及維護12
第五章常見故障分析及處理24
第六章電氣日常檢修指南28
第七章備件表（電氣部分30
第一章電氣系統簡介
交流變頻電牽引採煤機的電氣系統一般由：⑴啟動迴路、⑵運輸機閉鎖（簡稱閉溜）迴路、⑶主供電迴路、⑷低壓控制迴路等組成。
1、啟動迴路
啟動迴路一般將隔離開關超前斷電接點、左右截割電機的溫度接點、瓦斯斷電儀接點（可選）串聯在迴路中，還包括啟動按鈕、停止按鈕、自保節點和啟動二極體等。
2、運輸機閉鎖（簡稱閉溜）迴路
閉溜迴路一般就是一組帶有機械閉鎖的常閉節點。它串聯在工作面運輸機的啟動迴路中，當採煤機在檢修或緊急需要時可以停止運輸機，並且閉溜按鈕帶有機械閉鎖功能，必須手動復位後才可以再次啟動運輸機，保證人身和裝置的安全。
3、主供電迴路
主供電迴路一般由隔離開關、真空接觸器、牽引變壓器、控制變壓器、變頻器、左右截割電機、左右牽引電機、幫浦電機等組成。
4、低壓控制迴路
低壓控制迴路一般包括plc、本安電源、非本安電源、電磁閥、左右端頭站、遙控器、瓦斯斷電儀等。
補充說明：在原理圖中1ax1 1表示的意思是1a電控箱隔爆腔中x1端子排的1號端子，a是表示在多個電控箱中第乙個電控箱。1a .
1x1 1表示的意思是1a電控箱接線腔x1端子排的1號端子，其他以此類推。
第二章採煤機使用注意事項
1、 交流變頻電牽引採煤機啟動時，應按起動按鈕3—5秒鐘，待起動後，觀察中文顯示屏的電壓、電流、溫度等資訊一切正常後，方可左右牽引。
2、按牽引按鈕時，禁止按住不松。初牽引速度控制在1公尺/分鐘內，待行走穩定後方可加速，一般控制在5公尺/分鐘。（初採期間，執行速度≤2公尺/分鐘）以內
3、需要改變牽引方向時，應先將牽引速度降到「0」公尺附近，按下牽停按鈕，再反向牽引，同時觀察中文顯示屏的電壓、電流、溫度等資訊是否正常，如正常，再調整執行速度。
4、採煤機停機後，嚴禁立即開機，必須經過不低於3分鐘的等待，（等待變頻器顯示屏黑屏後指示燈滅）才能重新開動採煤機，以保證變頻器得到充分的放電時間。
5、開機前必須先供水，嚴禁無水開機；停機時，應先停機，後停水。
6、牽引變壓器、牽引電機的所有的絕緣測試必須在斷開變頻器電纜連線的情況下進行。否則會引起變頻器損壞。
7、當第一次試執行採煤機或再次連線變頻器、牽引電機電纜時，應檢查相序是否正確。以防由於相序錯而導致機器兩牽引電機對拉或頂牛，牽引不能正常行走。
8、請使用單位認真閱讀相關型號交流變頻電牽引採煤機產品說明書，嚴格按說明書規定操作。
第三章 plc(可程式設計邏輯控制器)
plc（program logic control，即可程式設計邏輯控制器），是採煤機電氣系統的控制中心。採煤機正常工作時,變頻器的牽引方向、加減速控制；左右搖臂公升降、制動抱閘的開斷；左右截割電機的溫度監測、牽引變壓器溫度監測、牽引、截割電機的電流取樣；採煤機恆功率保護、 「過零保護」、瓦斯斷電保護等均通過plc實現，以達到對採煤機接近完美的控制效能。
交流變頻電牽引採煤機電控系統選用的plc是日本三菱公司的fx2n系列，它具有可靠性高、抗干擾能力強的特點, 且採用導軌式安裝, 非常方便。plc 採用模組式硬體結構,組合和擴充套件都相當方便，用程式式的軟連線代替傳統的繼電器式的硬連線，減少了故障連線點，控制系統接線簡單、可靠，使得維護檢修方便易行。
現簡要地將其分述如下：
（一）、結構簡介
交流變頻電牽引採煤機電控系統的plc由基本單元、擴充套件模組、特殊模組等組成。
plc實物圖如下頁所示：
箭頭5表示plc主機與擴充套件模組相連線的排線插頭。根據採煤機的控制需求，一般後連fx2n-8eyr、fx2n-4ad（或fx2n-8ad）、fx2n-4ad-pt等模組。
箭頭12表示鋰電池，當採煤機停機時，為內部元件提供電源支援，保證資訊和程式的可靠存貯。電池壽命約5年，當電池電壓下降時，箭頭11放大圖中的「燈亮（紅色），這時plc還可以工作乙個月左右，但建議及時更換電池，以免因程式丟失等原因耽誤生產。
箭頭15表示功能擴充套件板安裝插座，也就是fx2n-485-bd模組的插座。plc通過該模組與變頻器進行通訊，用來實時地讀取變頻器的內部執行資料及故障資訊。
箭頭10放大圖中的箭頭17表示plc的程式設計口，它用來連線中文顯示屏，將plc內部的各種資料顯示在中文顯示屏上，在插拔時，一定要注意針腳的對應位置。。
箭頭10放大圖中的箭頭16表示plc內建的run/stop（執行/停止）開關。當採煤機正常工作時，此開關應處於run上，此時箭頭11放大圖中的run燈亮（綠色）。如果置於stop上，plc停止工作，也就是說採煤機的所有功能將不起作用，請撥至run位置。
（二）指示燈
plc的指示燈包括輸入指示燈、輸出指示燈、內部執行狀況指示燈，分別如實物圖中的箭頭4、箭頭7、箭頭11所示。
2.1 輸入、輸出指示燈：
對於每乙個輸入、輸出端子,plc的輸入端子一般用x**對應，輸出端子一般用y**對應，輸入和輸出的公共端是無關的，都有與之唯一對應的輸入、輸出指示燈。如能深刻理解輸入、輸出指示燈的狀態，對於處理分析電氣故障非常有好處。當採煤機控制部分出現問題時，可將問題一分為二（輸入或者輸出），簡化處理。
例如：當通過採煤機左端頭站操作「左公升」時，左搖臂並沒有公升起的動作，而手動公升降正常，這時我們就可以通過觀察plc輸入、輸出指示燈的辦法來排查問題: 首先觀察相應輸入指示燈，若燈亮，則表示從端頭站至plc的輸入迴路正常；若指示燈不亮，則需要重點檢查輸入迴路。
輸入指示燈正常後，察看相應的輸出指示燈，若燈亮，則需要重點檢查左公升電磁閥、24v電源、2mpa控制油壓及其線路連線等；若不亮，則估計plc自身出現故障。從而根據輸入、輸出指示燈的狀態快速準確地排查問題，處理故障。
2.2 內部執行狀況指示燈
plc基本單元右方中部有四個指示燈，也就是箭頭11放大圖中所示的四個燈，它們表明了plc內部的執行狀況。這四個指示燈的含義分別是： 第乙個為power燈，即電源指示燈，正常時，綠色，常亮。
第二個為run燈，即執行指示燈，正常時，綠色，常亮。
第三個為燈，即電池電壓下降指示燈，正常時熄滅，故障時紅色。當此燈紅色閃爍時，提示盡快更換電池，當此燈紅色常亮時，程式不工作。第四個為prog-e、cpu-e指示燈，prog-e即程式出錯指示燈，正常時熄滅，故障時紅色閃爍。
cpu-e燈，即cpu故障指示燈，正常時熄滅，故障時紅色常亮，說明plc主模組損壞。（注意：對於燈，在送、斷電的瞬間紅色，屬正常現象。
（三）輸入、輸出端子
所謂輸入輸出，也就是將採煤機的外圍訊號輸入到plc（不管是中間操作按鈕還是端頭站、遙控器的操作），經過程式邏輯處理後輸出，驅動負載工作。
例如：對於fx2n-32mr-001型號的plc來說，輸入16點，輸出16點，繼電器型輸出。輸入繼電器（x）、輸出繼電器（y）的編號是按8進製數碼分配。
輸入端子編號為x0～x7、x10～x17；輸出端子編號為y0～y7、y10～y17。
（四）公共端
對於電氣控制系統來說，都有迴路的概念，對於plc也不例外。
輸入、輸出點要工作，都要與另外一點構成迴路。此點就是公共端com。
對輸入端子來說，只有乙個公共端com，也就是說每一點都必須與com端形成迴路，才可以正常工作。
對輸出端子來說，由於電壓等級不同，負載型別不同，並且公共端接點容量有限，所以通常分為幾個公共端com1、com2…。
在判斷plc的一路輸出是否正常時，可用萬用表測試。從plc上甩開此端子的負載連線，用萬用表測試輸出端子與其對應的公共端是否暢通，來進一步確定端子是否損壞。
plc作為採煤機控制的核心元件，它的質量相當可靠。當存在不可預知的因素導致其損壞時，更換也相當簡單：先用梅花螺絲刀卸下輸入、輸出端子的兩個黑色固定螺絲，再用兩個平口螺絲刀將plc實物圖中箭頭8所示的導軌卡子同時拉出，即可方便更換。
這時不要拆除輸入、輸出端子的連線線，以免導致線路混亂。
（五）fx2n-8eyr/ fx2n-16eyr
fx2n-8eyr/ fx2n-16eyr是乙個plc的輸出擴充套件模組，此模組主要功能是：當煤機送上電後，plc邏輯運算正常後，接點閉合，實現採煤機自保。
此模組的供電電源由plc主機單元提供。
當煤機不自保時，應綜合分析其原因，若自保點有故障，也會導致不自保，需要更換。
（六）fx2n-4ad/ fx2n-8ad
fx2n-4ad/ fx2n-8ad模擬量輸入模組將4路（8路）模擬量輸入（電壓量或電流量輸入）轉化成數字值，並且把它們送入到plc主單元。
此模組的供電電源由plc主機單元提供。
在採煤機電控系統中，此模組主要將左、右截割電機，左、右牽引電機（或包括由左、右截割電機溫度模組、牽引變壓器溫度模組轉化而來的三路電流訊號）所取樣的電流訊號轉化為數字量，送入plc主機單元，用以執行電氣保護及中文屏的資料顯示。
電流顯示不正常時，可以採用替換法排查是模組的某一通道出了問題還是電流變送器出問題，然後再進行處理。
fx2n-4ad實物圖如下：
fx2n-8ad實物圖如下：
（七）fx2n-4ad-pt
fx2n-4ad-pt模組可以將4個溫度感測器（pt100）的輸入訊號放大，轉化成數字值，送入plc主機單元。
此模組的供電電源由plc主機單元提供。
在採煤機電控系統中，此模組將左、右截割電機、牽引變壓器的溫度感測器pt100訊號轉化為數字量的溫度值，送入plc主機單元，用以執行電氣保護及中文屏資料顯示。
溫度顯示不正常時，可以採用替換法排查是模組的某一通道出了問題還是還是pt100電阻損壞，然後再進行處理。
對於pt100電阻，可以用110ω、1/8w或者120ω、1/4w的電阻代替。
fx2n-4ad-pt實物圖如下：
第四章變頻器的操作及維護
隨著電牽引採煤機的廣泛應用，對電氣維修人員提出了更高的要求。電牽引採煤機的技術核心部分就是plc和變頻器，而變頻器更是提到乙個重要高度，這裡詳細介紹abb變頻器的知識。
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