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摘要：395BI电铲是美国BE公司生产的大型单斗挖掘机，挖掘、行走转换电机异常损坏是转换系统其中的故障之一，本文从理论上和实践上分析造成挖掘/行走模式转换机构电机异常损坏的原因，并根据分析结果研究制定了具体的改造方案。经实践证明该部分改造后电路工作稳定可靠，转换电机运转正常，大大降低了转换电机的更换频率，提高了转换电机的使用寿命。
关键词：395BI电铲 挖掘/行走模式转换机构 PLC控制 转换电机
【分类号】：F284
由于395BI电铲在挖掘/行走模式转换过程中，频繁发生转换机构电机损坏故障，导致395BI电铲不能正常工作，同时造成巨大经济损失。为彻底解决395BI电铲这一缺陷，通过深入分析挖掘/行走模式转换机构电器控制原理，现场实际分析查找造成转换电机故障的原因。根据电机损坏原因对395BI电铲挖掘/行走模式转换机构故障点实施改造，达到消除该故障的目的。
一、395BI电铲简介
395BI电铲是美国BE公司生产的大型单斗挖掘机，是当今世界上最先进的交流变频调速电铲的一种，它功率部分采用了目前世界上最先进的SIBAS控制系统和远程诊断系统，辅助控制部分主要采用PLC系统，395BI电铲PLC系统由一个s7-400做主站，14个ET-200（s7-300元件）做从站，采用Profibus-DP总线通讯。
二、395BI电铲挖掘/行走模式转换机构原理
395BI电铲由四组机构组成，分别是提升机构、回转机构、推压机构和行走机构；如图-1单线图所示，图中PTS—挖掘/行走转换机构，HMT—提升电机，PMT—行走电机，CMT—推压电机，SMT—行走电机，HI1，HI2，C1，SI1—变频器。电铲运行时有两种模式，分别是挖掘模式和行走模式，由于提升机构、推压机构与行走机构共同使用的HI2和C1变频器，因此两种模式不能同时使用。当设备需要移动时，通过挖掘/行走转换机构把设备从挖掘模式切换到行走模式。
三、挖掘/行走模式转换故障原因分析
395BI电铲挖掘/行走模式转换故障现象是，在395BI电铲执行挖掘/行走转换动作时，将挖掘/行走模式转换电机绕组烧毁。 图-1：395BI电铲各部电机驱动图
查询395BI电铲图纸，挖掘/行走模式转换程序图如图-2，图-3所示。
图-2：挖掘/行走转换接触器逻辑图 图-3：挖掘/行走转换PLC程序
提升门阻塞（DB 3418.dbx 0.0）推压门阻塞（DB3418.dbx0.1） 转换请求开关（I 13.4） 转换开关位于挖掘模式（I 37.0）挖掘转换接触器（Q21.0）转换请求开关（I 13.5）提升穿大绳模式（Q 66.2） 推压穿大绳模式（Q 66.3）行走模式下转换开关（I 37.1） 行走转换接触器（Q21.1）
如图2、图3所示，可能引起挖掘/行走模式转换故障的几个点分别是提升门阻塞（DB 3418.dbx 0.0），推压门阻塞（DB3418.dbx0.1） ，转换请求开关（I 13.4） ，转换开关位于挖掘模式（I 37.0），挖掘转换接触器（Q21.0），转换请求开关（I 13.5），提升穿大绳模式（Q 66.2）， 推压穿大绳模式（Q 66.3），行走模式下转换开关（I 37.1） ，行走转换接触器（Q21.1）。经检查认定：
1、提升门阻塞、推压门阻塞是来自SiBas的信号显示，指示有一个驱动器故障或驱动器没有接通。根据现场检查确定驱动器正常，况且驱动器运行稳定很少出现故障。 图-4 转换接触器电路
2、提升穿大绳模式、推压穿大绳模式是由工作人员从控制面板发出要求后产生，只要操作人员不触碰这两个触摸点，系统不会主动发出请求，经检查两个触摸点正常。
经过以上检查，最后的焦点就集中在转换接触器、行走模式下转换开关和挖掘模式下转换开关这几个点。从一种模式到另一种模式转换时，PLC检测到转换开关不在正确位置时。此时按下转换请求开关，转换电机是不会动作的。
例如：从挖掘模式转换到行走模式时，PLC首先要检测此时转换电机是否正处于挖掘模式，如果在挖掘模式，按下转换开关，转换电机才可以启动。如果PLC检测到转换电机不在正确的位置，此时按下转换开关，电机是不会转动的。
在转换电机的中间部位有一个控制部分，包括了转换电机DC接入点和PLC情况检测的辅助触点。当电机转到挖掘模式时，会自动反馈给PLC一个信号，告诉PLC此时是在挖掘模式。同理在行走模式也会发出一个信号。PLC通过安装在维修电脑（节点7）下面的ET200对开关进行监控。两个输入都位于节点5内的数字输入插件上。端子I37.0上发现挖掘，端子I37.1上是行走。关于转换过程，在柜内有数字输出插件。Q21.0用于转换到挖掘（DTRC电流接触器通电），而Q21.1用于转换到行走（PTRC电流接触器通电）。
经跟踪研究，最终发现每连续转换几次后，电机就会出现不启动的现象，并且还会出现两个接触器同时闭合。从PLC程序图中观察节点五的数字输出模块Q21.0与Q21.1会同时点亮。根据以上现象判断，导致转换电机异常损坏的原因是由于Q21.0和Q21.1同时给PTRC和DTRC两个接触器通电，电机堵转，致使电机异常损坏。
四、挖掘行走转换故障解决方案
经检查发现模块10的输出点Q21.0和Q21.1运行不稳定，两个点偶尔会同时点亮。需重新选择稳定可靠的输出点，新的输出点选择在模块10的备用点，经检测这两个点工作良好，即Q21.4和Q21.5。选定好新的输出点后，首先从硬件上把以前Q21.0和Q21.1的输出线路转接到Q21.4和Q21.5，Q21.0和Q21.1彻底废弃；然后再进入PLC的软件程序进行更改，在原来的输出点Q21.0和Q21.1分别并联Q21.4和Q21.5为PTRC和DTRC两个接触器线圈提供电源（如下图-5所示）。并且对PLC的一级电路进行了更改，由以前单接触器控制，改为接触器线圈互锁控制，即在图-6中线路2940和线路2942分别接入PTRC和DTRC的常闭触点。如图-6所示：
图-5转换电路PLC控制程序 图-6 转换接触器互锁电路
五、结语
经实践证明该部分改造后电路工作稳定可靠，增加了转换电机的使用寿命，有效的降低了维修工更换电机的频率和劳动力，提高设备出动率，降低维修成本。
参考文献：
比赛洛斯公司的内部资料《西门子电气图册》
《西门子S7系列可编程控制器应用技术》化学工业出版社 2011年5月1日出版 秦绪平、张万忠 主编
《电气控制与可编程控制器》华南理工大学出版社 2004年5月1日出版 陈定立 吴玉香 苏开才 主编
关键词：395BI电铲 挖掘/行走模式转换机构 PLC控制 转换电机
【分类号】：F284
由于395BI电铲在挖掘/行走模式转换过程中，频繁发生转换机构电机损坏故障，导致395BI电铲不能正常工作，同时造成巨大经济损失。为彻底解决395BI电铲这一缺陷，通过深入分析挖掘/行走模式转换机构电器控制原理，现场实际分析查找造成转换电机故障的原因。根据电机损坏原因对395BI电铲挖掘/行走模式转换机构故障点实施改造，达到消除该故障的目的。
一、395BI电铲简介
395BI电铲是美国BE公司生产的大型单斗挖掘机，是当今世界上最先进的交流变频调速电铲的一种，它功率部分采用了目前世界上最先进的SIBAS控制系统和远程诊断系统，辅助控制部分主要采用PLC系统，395BI电铲PLC系统由一个s7-400做主站，14个ET-200（s7-300元件）做从站，采用Profibus-DP总线通讯。
二、395BI电铲挖掘/行走模式转换机构原理
395BI电铲由四组机构组成，分别是提升机构、回转机构、推压机构和行走机构；如图-1单线图所示，图中PTS—挖掘/行走转换机构，HMT—提升电机，PMT—行走电机，CMT—推压电机，SMT—行走电机，HI1，HI2，C1，SI1—变频器。电铲运行时有两种模式，分别是挖掘模式和行走模式，由于提升机构、推压机构与行走机构共同使用的HI2和C1变频器，因此两种模式不能同时使用。当设备需要移动时，通过挖掘/行走转换机构把设备从挖掘模式切换到行走模式。
三、挖掘/行走模式转换故障原因分析
395BI电铲挖掘/行走模式转换故障现象是，在395BI电铲执行挖掘/行走转换动作时，将挖掘/行走模式转换电机绕组烧毁。 图-1：395BI电铲各部电机驱动图
查询395BI电铲图纸，挖掘/行走模式转换程序图如图-2，图-3所示。
图-2：挖掘/行走转换接触器逻辑图 图-3：挖掘/行走转换PLC程序
提升门阻塞（DB 3418.dbx 0.0）推压门阻塞（DB3418.dbx0.1） 转换请求开关（I 13.4） 转换开关位于挖掘模式（I 37.0）挖掘转换接触器（Q21.0）转换请求开关（I 13.5）提升穿大绳模式（Q 66.2） 推压穿大绳模式（Q 66.3）行走模式下转换开关（I 37.1） 行走转换接触器（Q21.1）
如图2、图3所示，可能引起挖掘/行走模式转换故障的几个点分别是提升门阻塞（DB 3418.dbx 0.0），推压门阻塞（DB3418.dbx0.1） ，转换请求开关（I 13.4） ，转换开关位于挖掘模式（I 37.0），挖掘转换接触器（Q21.0），转换请求开关（I 13.5），提升穿大绳模式（Q 66.2）， 推压穿大绳模式（Q 66.3），行走模式下转换开关（I 37.1） ，行走转换接触器（Q21.1）。经检查认定：
1、提升门阻塞、推压门阻塞是来自SiBas的信号显示，指示有一个驱动器故障或驱动器没有接通。根据现场检查确定驱动器正常，况且驱动器运行稳定很少出现故障。 图-4 转换接触器电路
2、提升穿大绳模式、推压穿大绳模式是由工作人员从控制面板发出要求后产生，只要操作人员不触碰这两个触摸点，系统不会主动发出请求，经检查两个触摸点正常。
经过以上检查，最后的焦点就集中在转换接触器、行走模式下转换开关和挖掘模式下转换开关这几个点。从一种模式到另一种模式转换时，PLC检测到转换开关不在正确位置时。此时按下转换请求开关，转换电机是不会动作的。
例如：从挖掘模式转换到行走模式时，PLC首先要检测此时转换电机是否正处于挖掘模式，如果在挖掘模式，按下转换开关，转换电机才可以启动。如果PLC检测到转换电机不在正确的位置，此时按下转换开关，电机是不会转动的。
在转换电机的中间部位有一个控制部分，包括了转换电机DC接入点和PLC情况检测的辅助触点。当电机转到挖掘模式时，会自动反馈给PLC一个信号，告诉PLC此时是在挖掘模式。同理在行走模式也会发出一个信号。PLC通过安装在维修电脑（节点7）下面的ET200对开关进行监控。两个输入都位于节点5内的数字输入插件上。端子I37.0上发现挖掘，端子I37.1上是行走。关于转换过程，在柜内有数字输出插件。Q21.0用于转换到挖掘（DTRC电流接触器通电），而Q21.1用于转换到行走（PTRC电流接触器通电）。
经跟踪研究，最终发现每连续转换几次后，电机就会出现不启动的现象，并且还会出现两个接触器同时闭合。从PLC程序图中观察节点五的数字输出模块Q21.0与Q21.1会同时点亮。根据以上现象判断，导致转换电机异常损坏的原因是由于Q21.0和Q21.1同时给PTRC和DTRC两个接触器通电，电机堵转，致使电机异常损坏。
四、挖掘行走转换故障解决方案
经检查发现模块10的输出点Q21.0和Q21.1运行不稳定，两个点偶尔会同时点亮。需重新选择稳定可靠的输出点，新的输出点选择在模块10的备用点，经检测这两个点工作良好，即Q21.4和Q21.5。选定好新的输出点后，首先从硬件上把以前Q21.0和Q21.1的输出线路转接到Q21.4和Q21.5，Q21.0和Q21.1彻底废弃；然后再进入PLC的软件程序进行更改，在原来的输出点Q21.0和Q21.1分别并联Q21.4和Q21.5为PTRC和DTRC两个接触器线圈提供电源（如下图-5所示）。并且对PLC的一级电路进行了更改，由以前单接触器控制，改为接触器线圈互锁控制，即在图-6中线路2940和线路2942分别接入PTRC和DTRC的常闭触点。如图-6所示：
图-5转换电路PLC控制程序 图-6 转换接触器互锁电路
五、结语
经实践证明该部分改造后电路工作稳定可靠，增加了转换电机的使用寿命，有效的降低了维修工更换电机的频率和劳动力，提高设备出动率，降低维修成本。
参考文献：
比赛洛斯公司的内部资料《西门子电气图册》
《西门子S7系列可编程控制器应用技术》化学工业出版社 2011年5月1日出版 秦绪平、张万忠 主编
《电气控制与可编程控制器》华南理工大学出版社 2004年5月1日出版 陈定立 吴玉香 苏开才 主编