摘要：
在煤矿行业中，我们使用较多的就是综采设备，而传统的综采设备已经不能满足现代煤矿业的发展。本文以综采设备中与煤矿息息相关的采煤机为例，探讨PLC与变频器结合起来应用与采煤机的现状。本文通过从分析变频器的基本原理入手以及具体适用方式和采煤机的主控方法来探究采煤机的采煤现场的具体故障以及其解决办法。
关键词：PLC；变频器；采煤机
引言
目前，我国煤矿综合机械化开采设备简称综采设备的主要技术特质包括新型电牵引采煤机，而电牵引采煤机的技术核心构造就是PLC和变频器。一般而言，采煤机的牵引部分的变频调速方式主要有两种，一种是一拖一模式，即采煤机的两个牵引电机装置分别由两个变频器设备控制，在一拖一的牵引方式下，两个变频器分别被设置成为主机与从机两个部分[1]。而上级控制器仅仅只对主机变频器发出控制指令，便可实现两个电机设备的同步控制。另一种是一拖二模式，即采煤机的两个牵引电机设备由同一个变频器装置控制。而随着电牵引采煤机的广泛运用，对机电一体化人员就有了更高的要求。更是把变频器提到一个新的高度，本文详细介绍ABB和G7变频器在实际使用中的故障检测以及排除方法。
二，变频器的基本原理
变频器的原理是应用变频技术与微电子技术的基本原理，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制装备[2]。以交流电源和直流电源为使用电源，而且现在一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压，整流滤波后得到的。实际上交流电源在人们的日常生活中使用中占总使用电源的95%左右[3]。
1，基本原理
本文所讨论的变频器还是较为传统的中压变频器，即它可以把380V，50HZ的三相交流电整流成直流电，采用的电容组具体有4个，用以电能存储，这个设备可以稳定中间回路的直流电压，而且，只要ICBT逆电器可以把直流电压转化为交流电压，以此控制电机的运转速度和方向[4]。简单原理图如下图1-1所示。
图 1-1
而且在采煤机正常工作时，它的负载也是在变化的，怎样使两个牵引电机的实际负荷保持一致是一个必须解决的问题。目前来说在采煤机中的两台变频器的使用中采用主，从控制模式，主，从变频器之间还可以采取光纤通讯。其中一个变频器作为主变频器，它可以检测外界的实际负载大小，从而平均分配负荷，给从属变频器一个转矩信号，从而使两个牵引电机负荷在一定范围内保持一致，避免由于一个牵引电机出力，进行长时间的工作而得不到休息以致损坏电机[5]。
2，实际操作流程
采煤机相关操作人员在进行实际操作中，必须先选定牵引方向，即给定一个加速时间，那么就可以使用PLC计算加速时间，然后通过主变频器的端口或者适配器进行通信，使主变频器启动起来，这里启动时所响应的数值为速度数值，即显示屏第一行所显示的内容。然后，从属变频器也会随之启动，状态行也会进行相应的显示。采煤机主控制图如1-2所示。
图 1-2
三，变频器在使用时的注意事项
变频器是安装在封闭电控箱中的，它的冷却要依靠电控箱的冷却水来冷却，因此，在安装时把变频器的铝座要涂抹均匀的导热物质，例如硅脂等。这个东西可以使变频器因为长时间的工作产生的热量尽快的散去。根据采煤现场选择两象限或四象限变频器。两象限和四象限是指电动机工作区间，两象限是指电动机工作在一，三象限，转矩和速度的方向是一致的，处于电动状态。四象限是指电动机除了工作在一、三象限，还存在处于二、四象限状态，转矩和速度的方向是不一致的，电动机处于发电状态。因此，具体的象限选择应该根据现场的实际情况而定，不能随意乱来。针对相关设备检修完毕之后，要对盖板进行清洗，还要涂抹上凡士林这类 的物质，可以有效的防治漏水。变频器的控制一般来说要采用开关控制，因为模拟量控制容易受到干扰，一般不提倡这种方式的控制。一般而言，禁止带电操作传动单元，电机电缆和电机。在切断输入电源之后，应至少在5分钟以后进行，待中间电路电容放电完毕后再进行剩余或者其他操作。在开始具体操作之前，要使用至少1兆欧的万用表进行相关测试。首先，在输入端输入R,S,T和壳体之间的电压值，确定其接近0V；其次，直流电压端的UDC浮动值和壳体之间的电压也要接近0V。只有这样才能保障接下来的操作具有可行性。而且所以的绝缘测试必须要在断开相关电源或者电缆连接的情况下进行操作，而且再次进行电缆连接时，还有检测电机设备的相序是否符合实际要求。
四，变频器在采煤过程的故障分析与应对策略（以MG300/720-AWD型号采煤机进行分析）
1，采煤机运行时无负载警报（变频器型号为ABB）
故障表现：本例子的采煤机安装好以后开始时运行正常，半个多小时的时间之后电机突然停止运转，可是变频器的运转信号并没有丢失而且仍在保持着一定的信号，但是面板显示报警信息，即表明变频器没有负载。
故障分析：对变频器的三相输出端的电压输出情况进行测量。之后对变频器进行手工停止，且再次开启后又重新恢复到了正常状态，面板正常显示器输出电流值范围，但是过了接近三十分钟后，同样的故障信息再次出现，而且显示面板上显示的输出电流远低于正常值，连一安培都没有达到。
故障对策：经过笔者的相关经验以及理论知识的指导，分析断定其驱动板上的电流检测单元处理问题，因此，最为简洁的办法就是更换电流驱动板，就可以解决这个故障问题。
2，在变频器的运转过程中，有时会出现左边变频器报0L5，右边变频器报BB（变频器型号为G7）
故障表现：采煤机通电后，进行一段时间的正常运转，且所有操作都正常，向右运行也正常，但是在向左运行当中会不时的出现左变频器报OL5，右变频器报BB的问题。一般来说，为了工作效益，故障发生后只需要复位就可以继续开机，进而继续工作一段时间，然后再次出现这个问题。
故障分析：左边变频器报0L5的根本原因在于变频器正常运转时其制动闸门突然死机。而右边变频器报BB的缘由在于左边变频器的牵连作用，即MB-MC故障保护机制的启动后引起的。而且进行详细的分析，在采煤车向左边运行时，右边的设备的左信号突然消失，右边的设备自然就宕机了，即相关的指令也发不出来，制度机制焊死，但是左边的设备的转向指令依然存在，且在运转当中，因此就会警报0L5。之后就是连锁效应的原理，左边的问题直接导致了右边问题的产生。
故障对策：依据相关理论和具体的实践检查发现，问题原因在于过线组的右边变频器设备的左方向线路进行了虚接。因此最有效的解决措施就是将右边变频器设备的左方向信号线路断掉，用备用线路重新连接，基本上就没什么问题了。
3，采煤机运行时，左变频器警报0L1，右变频器警报BB（变频器型号G7）
故障分析：首先可以确认变频器的松闸信号，观察采煤机的面板显示情况，经过多次的试验观察，显示一切正常。其次进行正常操作，设定速度方向，但是牵引仍然正常。但是经过仔细观察后可以发现右边变频器运行电流始终保持在一个固定的值，笔者这里是28A，其不会随牵引负载的变化而变化。最后将左右变频器至牵引电机的引接线对调反接重新接电开机进行观察检测，发现警报变为右变频器报OL1，左变频器报BB。经过这几个步骤可以排除牵引电机出力不够的问题。经过分析一个变频器报OL1视为超载，而另一个变频器运行电流始终没有发生变化，这表明电流不发生变化的变频器始终是运行在空载的状态中的。即实际动力并没有传递到行走轮，因此笔者认为故障在于机械部分动力传动的中断情况。
故障对策：经过多方协调批准后，对牵引箱进行了拆开检测，发现其牵引内键坏掉了，电机外键也存在一定的损坏，因此，最有效益措施就是更换电机和牵引抽，一切恢复正常。
参考文献
【1】李海东. 桥式起重机控制系统改造中PLC和变频器的应用[J]. 科技风, 2017(11):167-167.
【2】刘美珍, 侯志平. 基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用[J]. 现代制造, 2017(3):38-39.
【3】董永. PLC与变频器在井下带式输送机集控系统的应用研究[J]. 煤矿现代化, 2017(6):96-98.
【4】王文豪, 景永明, 代杰. PLC、变频器实现电气自动化控制的构想[J]. 石化技术, 2019(4):215-215.
【5】陈明明. 基于PLC控制的电机变频调速装置[J]. 机械管理开发, 2019(3):200-201.
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