該文作者結(jié)合自身20多年的維修從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在浩繁的設(shè)備維修經(jīng)歷中，透過(guò)設(shè)備復(fù)雜控制技術(shù)本身，積累了許多通用的維修小經(jīng)驗(yàn)和小技巧。諸如TTL電路的檢測(cè)、電力系統(tǒng)缺相監(jiān)控、接地故障處理、干擾的消除，及維修中常見(jiàn)錯(cuò)誤做法的分析等。這些技巧來(lái)源于扎實(shí)的技術(shù)理論基礎(chǔ)和開(kāi)放性的技術(shù)思維，盡管“小”，但大多數(shù)都有新穎的見(jiàn)地。對(duì)維修領(lǐng)域的從業(yè)者，應(yīng)該有一定的啟迪。 ? ?

? 1 對(duì)重要用電設(shè)備的缺相監(jiān)測(cè)與控制 單相故障是設(shè)備的一個(gè)重要隱患，對(duì)某些重要電機(jī)和系統(tǒng)，應(yīng)該做主動(dòng)性的監(jiān)測(cè)，以免造成危害。比如，我廠部分重要設(shè)備使用的電機(jī)，如集中排屑坑的水泵電機(jī)，由于容量大(55KW)，常使空開(kāi)和接觸器觸點(diǎn)拉弧而粘連，或燒蝕觸點(diǎn)造成單相供電故障。電機(jī)則會(huì)在故障中迅速燒毀。要避免燒毀電機(jī)，就要及時(shí)監(jiān)測(cè)到單相故障的發(fā)生。 下面是我們?cè)O(shè)計(jì)的一個(gè)監(jiān)測(cè)電路。當(dāng)電源不缺相時(shí)，A點(diǎn)對(duì)地電壓為0V。一旦缺相，A點(diǎn)則會(huì)得到一個(gè)對(duì)地的交流電壓。這個(gè)電壓經(jīng)整流及濾波、分壓，送給后續(xù)電路處理，從而使繼電器KA得電。它有效地監(jiān)測(cè)電源缺相故障，并通過(guò)觸點(diǎn)反饋到控制電路進(jìn)行處理。

圖1：三相電源缺相監(jiān)測(cè)控制電路

2 自動(dòng)線弱電模板控制系統(tǒng)的維修

上世紀(jì)80年代末期，筆者工作過(guò)的發(fā)動(dòng)機(jī)廠缸體、缸蓋車(chē)間曾全部采用TTL邏輯電子板卡控制，但在維修中，我們也逐步掌握了許多應(yīng)變技巧。下面是幾個(gè)實(shí)例： 2．1電壓波動(dòng)造成控制紊亂的解決 建廠初期，電廠送到我廠的工業(yè)電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大，每日24小時(shí)之內(nèi)，供電末端波動(dòng)范圍為340V-420V左右。這對(duì)由大量電子邏輯板卡控制的自動(dòng)線影響極大，常常造成控制紊亂和生產(chǎn)質(zhì)量事故。為此，我們采取了如下方法來(lái)消除控制電壓不穩(wěn)定的影響： （1）穩(wěn)定局部控制電壓 把用于控制的110V電壓從線路上分離出來(lái)，通過(guò)加交流穩(wěn)定電源的方法，把它穩(wěn)定在110V。所采用的穩(wěn)壓電源有電子穩(wěn)壓和磁共振穩(wěn)壓兩種。

圖2：采用交流穩(wěn)壓器穩(wěn)定控制電壓 （2）降低信號(hào)的“門(mén)檻” 電壓過(guò)低時(shí)，造成自動(dòng)線失控的一個(gè)重要原因是，邏輯板卡中的AC/DC信號(hào)轉(zhuǎn)換器（比如缸蓋車(chē)間的NL-302板卡）不能正常輸入信號(hào)。其原理如圖3所示：

圖3：NL-302板卡原理圖及改進(jìn)措施

由于板卡使用超過(guò)20年，器件參數(shù)漂移嚴(yán)重，在電壓低時(shí)，部分板卡不能正常識(shí)別外部開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。經(jīng)我們測(cè)定，其交流信號(hào)正常起作用的“門(mén)檻”分散在68V~104V。如圖所示，對(duì)“門(mén)檻”高于100V的板卡，就無(wú)法正常檢測(cè)可能的開(kāi)關(guān)“通”狀態(tài)，后續(xù)邏輯電路不能正常翻轉(zhuǎn)，從而造成動(dòng)作失控。 我們的辦法是，更換變壓器前的33K電阻，處理后的板卡“門(mén)檻”電壓降到了95V以下，徹底解決了電壓過(guò)低造成的自動(dòng)線失控問(wèn)題。

2．2所謂信號(hào)的“反灌”問(wèn)題

了解邏輯板卡的原理對(duì)維修工作是十分重要的。這里的實(shí)例曾經(jīng)令維修人員大傷腦筋，簡(jiǎn)單從機(jī)床邏輯圖修理顯然無(wú)法入手。

圖4：邏輯維修實(shí)例圖

圖中示出的是一個(gè)簡(jiǎn)單的四端“與”邏輯的原圖紙畫(huà)法。故障現(xiàn)象：不論輸入條件如何變化，“真”端均被鉗制在高電平。經(jīng)檢查“真”端所接的十幾路負(fù)載電路，均無(wú)故障，換板證明該板卡也無(wú)故障?？赡艿膬蓚€(gè)原因均與故障無(wú)關(guān)。那么，是什么原因造成這一故障呢？

圖5：NL-340板卡原理圖的一路信號(hào)

查閱其板卡原理圖后，原因真相大白。見(jiàn)圖5的NL-340板卡原理圖，明顯可以發(fā)現(xiàn)，“假”端輸出實(shí)際上是從“真”端輸出前一個(gè)反相器之前引出的，其負(fù)載電路狀態(tài)有可能影響“真”端狀態(tài)。實(shí)際檢查的結(jié)果，正是由于“假”端負(fù)載板卡中的一塊板輸入電路擊穿，把此“假”端鉗制在低電平，從而使“真”端被鉗制在高電平。換掉故障板卡后，這一故障得以消除。這一故障在今后的維修中，被證明非常有典型意義，屬于常見(jiàn)故障，被大家稱(chēng)為信號(hào)“反灌”。

2．3自行設(shè)計(jì)制做TTL電平的小型PLC信號(hào)捕捉器

邏輯模板控制的自動(dòng)線，由于所有信號(hào)均由硬件實(shí)現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)，要一路路去檢查相關(guān)信號(hào)。而各自動(dòng)線均由100到500塊邏輯板卡組成，每塊板卡又有多達(dá)數(shù)十棵配線。對(duì)有些可能在瞬間出現(xiàn)的故障信號(hào)，要尋找其蹤跡可謂大海撈針。我們?cè)O(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的PC機(jī)TTL電平檢測(cè)器，可以把模板的TTL電平讀入小型PLC，通過(guò)PLC程序監(jiān)視和記錄電平的瞬間狀態(tài)，從而為自動(dòng)線的維修分析提供了一個(gè)有效的工具。 圖6為其原理圖。+5V及TTL信號(hào)取自現(xiàn)場(chǎng)模板，+24V和COM則可接到小型PLC。這樣，PLC即可從模板讀取TTL信號(hào)并予以?xún)?chǔ)存。同時(shí)制作8路，從而可以最多獲得8路TTL信號(hào)。

圖6：TTL電平信號(hào)的PLC捕捉轉(zhuǎn)換器

3 數(shù)字電路的變頻器干擾問(wèn)題 我廠的部分設(shè)備使用了步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，部分設(shè)備也有類(lèi)似信號(hào)板卡。其電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置要使用一定頻率的脈沖列。由于此時(shí)的脈沖未經(jīng)放大，電網(wǎng)干擾源（如變頻器等）的干擾脈沖混入正常信號(hào)中，經(jīng)放大后會(huì)對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重干擾，影響設(shè)備的加工精度。 圖7是被干擾的信號(hào)在示波器下的顯示圖。圖中，我們可以看到有大量的干擾脈沖被混入到正常信號(hào)中。但它有明顯的特點(diǎn)，即寬度明顯要比有用信號(hào)小得多。

圖7：被干擾的未經(jīng)放大的步進(jìn)電機(jī)信號(hào) 我們經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，自制了“看門(mén)”電路，針對(duì)高次諧波的特點(diǎn)，有效地濾除了它的影響。其原理如下圖8所示。由于干擾的信號(hào)窄得多，可以利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器屏蔽掉干擾信號(hào)，而有用信號(hào)順利通過(guò)，再經(jīng)分配放大，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)沒(méi)有任何影響。 圖中的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為標(biāo)準(zhǔn)電路，細(xì)節(jié)未予畫(huà)出。

圖8：步進(jìn)電機(jī)信號(hào)的“看門(mén)”電路 因?yàn)楦蓴_信號(hào)較窄，經(jīng)過(guò)“與”門(mén)后被單穩(wěn)電路削掉，從而得到濾除干擾的有用信號(hào)。這一電路要裝在干擾串入的傳輸線末端和脈沖分配電路之間，才能有效濾除干擾信號(hào)。

4 大型自動(dòng)線接地問(wèn)題的處理

由于自動(dòng)線規(guī)模大，電源、公共線并線多達(dá)幾十甚至數(shù)百根，當(dāng)電源線路一旦發(fā)生接地故障，將極難找到接地點(diǎn)。我們經(jīng)過(guò)分析，得到了處理這一問(wèn)題的簡(jiǎn)便技巧。

4．1對(duì)系統(tǒng)接地的監(jiān)控

首先，看看如何解決控制電源110V的接地問(wèn)題。我們?cè)诳刂齐娫春蠼尤肴缦码娐?，?duì)接地進(jìn)行監(jiān)控。

圖9：電源接地監(jiān)測(cè)電路

這個(gè)電路的指示燈被裝在電箱門(mén)上，正常情況下，兩個(gè)燈均被點(diǎn)亮。當(dāng)電源線1對(duì)地時(shí)，燈1熄滅，反之燈2熄滅，從而有效地指示電源接地故障。

4．2接地故障的檢修方法

當(dāng)電源的一顆線接地時(shí)，系統(tǒng)通?？梢哉Ｊ褂?。但由于自動(dòng)線規(guī)模大，我廠又采用高壓水集中冷卻，分布在自動(dòng)線各工位的開(kāi)關(guān)、電磁閥等極易進(jìn)水造成電源的兩顆線同時(shí)短路，從而使設(shè)備無(wú)法運(yùn)行。由于公共電源線數(shù)量龐多，而且設(shè)備分布范圍廣，單機(jī)數(shù)量多，要按常規(guī)方法排除接地點(diǎn)顯然難于登天，但按如下步驟可以非?？斓貙?duì)接地點(diǎn)進(jìn)行定位。

（1）檢查指示燈，確認(rèn)接地的電源線。 （2）用二分法快速尋找接地的電源線。在總控制電箱內(nèi)，對(duì)該電源線引出的眾多并接線用2分法一部分一部分地摘除，每次摘除后，送電看主電源端接地指示是否依然存在。如果存在，繼續(xù)摘除一半并線。如果不再顯示接地，則反過(guò)來(lái)，把最后摘除的并線一半一半地接回去。找到接地的線組后，再一半一半的摘除。如此循環(huán)，直到找到真正接地的電源線。

（3）用直接試車(chē)方法，來(lái)快速定位外部接地的區(qū)域。 把確認(rèn)接地的線懸空，其它線接回。然后系統(tǒng)送電試機(jī)，看哪個(gè)工位或機(jī)構(gòu)出現(xiàn)動(dòng)作異常或不動(dòng)作，則該部分可能和摘掉的電源并線有關(guān)聯(lián)。

（4）檢查該工位或機(jī)構(gòu)的線路，即可較快地找到故障點(diǎn)并予以排除。

5 幾個(gè)維修的誤區(qū)

5.1好電筆就一定能檢查出系統(tǒng)是否帶電嗎？

電筆是我們檢測(cè)電氣系統(tǒng)是否帶電的重要工具。但如果有人說(shuō)一支好電筆正確使用也可能檢查不出帶較高電壓的系統(tǒng)，你可能會(huì)不相信。實(shí)際維修中確實(shí)有因此而觸電的例子。 電筆正確顯示系統(tǒng)帶電的前提是：所測(cè)量點(diǎn)使用的電源系統(tǒng)必須有接地。比如我們廠的三相四線制電源系統(tǒng)，當(dāng)你驗(yàn)電時(shí)火線-電筆-人體-地（零線）-變壓器繞組-火線之間形成回路，因此氖管發(fā)光。 假如一個(gè)380V/220V的單相控制變壓器的二次側(cè)懸浮（不接地），這時(shí)，如果你用電筆檢查變壓器二次側(cè)，由于沒(méi)有回路，電筆就不會(huì)發(fā)光了。你要是誤認(rèn)為它沒(méi)有電而去操作，一樣會(huì)造成相間觸電。但二次側(cè)一端接地（或故障接地）的變壓器是能用電筆測(cè)量出是否帶電的。

5.2火線對(duì)電柜外殼取220V臨時(shí)電源的重大危害

在老的三相四線制電力系統(tǒng)中，絕大部分設(shè)備外殼既是地線，也是零線。在電力變壓器上，這兩根線是接在一起的。因此，這樣工廠環(huán)境的維修人員，就養(yǎng)成了一個(gè)習(xí)慣，接所有220V臨時(shí)用電設(shè)備時(shí)，都喜歡接一根火線，另一端接在電柜金屬外殼上。 但這樣的一個(gè)最大危害是：假如設(shè)備回電力系統(tǒng)的地線一旦接觸不好，或者斷開(kāi)，那么，在你使用工具時(shí)，火線就透過(guò)工具繞組，直接接到了設(shè)備外殼，由于設(shè)備沒(méi)有回電力系統(tǒng)的地（斷開(kāi)了），這樣設(shè)備和工具外殼就直接帶380V的電，極易造成人員觸電危害。 因此，這個(gè)作業(yè)習(xí)慣是非常危險(xiǎn)的。如果需要，建議大家取220VAC臨時(shí)電源時(shí)，直接從臨時(shí)電源箱的220V插座取。

5.3機(jī)床接地電阻4歐姆就是安全的嗎？

問(wèn)你設(shè)備的接地電阻多少是安全的，你會(huì)毫不猶豫地回答4歐姆。這是我們近幾十年來(lái)一直認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)。 但這個(gè)接地標(biāo)準(zhǔn)用于我們現(xiàn)在的設(shè)備，明顯是不合理的。4歐姆接地標(biāo)準(zhǔn)是幾十年前，根據(jù)機(jī)床所使用的電源電壓（380VAC）和人體觸電的承受極限計(jì)算出來(lái)的，它只對(duì)人的安全防護(hù)有意義。我們的設(shè)備實(shí)測(cè)接地電阻多數(shù)分布在2.0-3.5歐姆之間。現(xiàn)在的設(shè)備中大量使用微電子系統(tǒng)，工作電壓為15V、12V、5V，最低達(dá)1.5V左右。

如果接地不好，外界電網(wǎng)感應(yīng)沖擊會(huì)對(duì)微電子系統(tǒng)形成嚴(yán)重傷害，造成包括信號(hào)干擾甚至硬件的燒壞。 根據(jù)我們的使用經(jīng)驗(yàn)，要使數(shù)控設(shè)備、工控機(jī)等系統(tǒng)正常工作，接地電阻最少也要控制在0.5歐姆以?xún)?nèi)。因此，貴重的高技術(shù)設(shè)備要正常運(yùn)行，必須重新制作本機(jī)接地系統(tǒng)。 ? 也正是由于這個(gè)原因，那么電子系統(tǒng)接地是否一定就有利于電子系統(tǒng)抗干擾呢？結(jié)論是未必，如果設(shè)備本身接地不夠小，有的時(shí)候，接地反而不如不接地。 ?

編輯：黃飛

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