該文作者結(jié)合自身20多年的維修從業(yè)經(jīng)驗，在浩繁的設備維修經(jīng)歷中，透過設備復雜控制技術(shù)本身，積累了許多通用的維修小經(jīng)驗和小技巧。諸如TTL電路的檢測、電力系統(tǒng)缺相監(jiān)控、接地故障處理、干擾的消除，及維修中常見錯誤做法的分析等。這些技巧來源于扎實的技術(shù)理論基礎和開放性的技術(shù)思維，盡管“小”，但大多數(shù)都有新穎的見地。對維修領域的從業(yè)者，應該有一定的啟迪。 ? ?

? 1 對重要用電設備的缺相監(jiān)測與控制 單相故障是設備的一個重要隱患，對某些重要電機和系統(tǒng)，應該做主動性的監(jiān)測，以免造成危害。比如，我廠部分重要設備使用的電機，如集中排屑坑的水泵電機，由于容量大(55KW)，常使空開和接觸器觸點拉弧而粘連，或燒蝕觸點造成單相供電故障。電機則會在故障中迅速燒毀。要避免燒毀電機，就要及時監(jiān)測到單相故障的發(fā)生。 下面是我們設計的一個監(jiān)測電路。當電源不缺相時，A點對地電壓為0V。一旦缺相，A點則會得到一個對地的交流電壓。這個電壓經(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)測電源缺相故障，并通過觸點反饋到控制電路進行處理。

圖1：三相電源缺相監(jiān)測控制電路

2 自動線弱電模板控制系統(tǒng)的維修

上世紀80年代末期，筆者工作過的發(fā)動機廠缸體、缸蓋車間曾全部采用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變技巧。下面是幾個實例： 2．1電壓波動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)電壓波動較大，每日24小時之內(nèi)，供電末端波動范圍為340V-420V左右。這對由大量電子邏輯板卡控制的自動線影響極大，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，通過加交流穩(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）降低信號的“門檻” 電壓過低時，造成自動線失控的一個重要原因是，邏輯板卡中的AC/DC信號轉(zhuǎn)換器（比如缸蓋車間的NL-302板卡）不能正常輸入信號。其原理如圖3所示：

圖3：NL-302板卡原理圖及改進措施

由于板卡使用超過20年，器件參數(shù)漂移嚴重，在電壓低時，部分板卡不能正常識別外部開關(guān)的狀態(tài)。經(jīng)我們測定，其交流信號正常起作用的“門檻”分散在68V~104V。如圖所示，對“門檻”高于100V的板卡，就無法正常檢測可能的開關(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“門檻”電壓降到了95V以下，徹底解決了電壓過低造成的自動線失控問題。

2．2所謂信號的“反灌”問題

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

圖4：邏輯維修實例圖

圖中示出的是一個簡單的四端“與”邏輯的原圖紙畫法。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”端所接的十幾路負載電路，均無故障，換板證明該板卡也無故障?？赡艿膬蓚€原因均與故障無關(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

查閱其板卡原理圖后，原因真相大白。見圖5的NL-340板卡原理圖，明顯可以發(fā)現(xiàn)，“假”端輸出實際上是從“真”端輸出前一個反相器之前引出的，其負載電路狀態(tài)有可能影響“真”端狀態(tài)。實際檢查的結(jié)果，正是由于“假”端負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，屬于常見故障，被大家稱為信號“反灌”。

2．3自行設計制做TTL電平的小型PLC信號捕捉器

邏輯模板控制的自動線，由于所有信號均由硬件實現(xiàn)，當出現(xiàn)設備故障時，要一路路去檢查相關(guān)信號。而各自動線均由100到500塊邏輯板卡組成，每塊板卡又有多達數(shù)十棵配線。對有些可能在瞬間出現(xiàn)的故障信號，要尋找其蹤跡可謂大海撈針。我們設計了簡單的PC機TTL電平檢測器，可以把模板的TTL電平讀入小型PLC，通過PLC程序監(jiān)視和記錄電平的瞬間狀態(tài)，從而為自動線的維修分析提供了一個有效的工具。 圖6為其原理圖。+5V及TTL信號取自現(xiàn)場模板，+24V和COM則可接到小型PLC。這樣，PLC即可從模板讀取TTL信號并予以儲存。同時制作8路，從而可以最多獲得8路TTL信號。

圖6：TTL電平信號的PLC捕捉轉(zhuǎn)換器

3 數(shù)字電路的變頻器干擾問題 我廠的部分設備使用了步進電機控制系統(tǒng)，部分設備也有類似信號板卡。其電機驅(qū)動裝置要使用一定頻率的脈沖列。由于此時的脈沖未經(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中，經(jīng)放大后會對系統(tǒng)構(gòu)成嚴重干擾，影響設備的加工精度。 圖7是被干擾的信號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中。但它有明顯的特點，即寬度明顯要比有用信號小得多。

圖7：被干擾的未經(jīng)放大的步進電機信號 我們經(jīng)過反復試驗，自制了“看門”電路，針對高次諧波的特點，有效地濾除了它的影響。其原理如下圖8所示。由于干擾的信號窄得多，可以利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器屏蔽掉干擾信號，而有用信號順利通過，再經(jīng)分配放大，對電機驅(qū)動沒有任何影響。 圖中的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為標準電路，細節(jié)未予畫出。

圖8：步進電機信號的“看門”電路 因為干擾信號較窄，經(jīng)過“與”門后被單穩(wěn)電路削掉，從而得到濾除干擾的有用信號。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。

4 大型自動線接地問題的處理

由于自動線規(guī)模大，電源、公共線并線多達幾十甚至數(shù)百根，當電源線路一旦發(fā)生接地故障，將極難找到接地點。我們經(jīng)過分析，得到了處理這一問題的簡便技巧。

4．1對系統(tǒng)接地的監(jiān)控

首先，看看如何解決控制電源110V的接地問題。我們在控制電源后接入如下電路，對接地進行監(jiān)控。

圖9：電源接地監(jiān)測電路

這個電路的指示燈被裝在電箱門上，正常情況下，兩個燈均被點亮。當電源線1對地時，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

當電源的一顆線接地時，系統(tǒng)通?？梢哉Ｊ褂?。但由于自動線規(guī)模大，我廠又采用高壓水集中冷卻，分布在自動線各工位的開關(guān)、電磁閥等極易進水造成電源的兩顆線同時短路，從而使設備無法運行。由于公共電源線數(shù)量龐多，而且設備分布范圍廣，單機數(shù)量多，要按常規(guī)方法排除接地點顯然難于登天，但按如下步驟可以非常快地對接地點進行定位。

（1）檢查指示燈，確認接地的電源線。 （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，則反過來，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）用直接試車方法，來快速定位外部接地的區(qū)域。 把確認接地的線懸空，其它線接回。然后系統(tǒng)送電試機，看哪個工位或機構(gòu)出現(xiàn)動作異常或不動作，則該部分可能和摘掉的電源并線有關(guān)聯(lián)。

（4）檢查該工位或機構(gòu)的線路，即可較快地找到故障點并予以排除。

5 幾個維修的誤區(qū)

5.1好電筆就一定能檢查出系統(tǒng)是否帶電嗎？

電筆是我們檢測電氣系統(tǒng)是否帶電的重要工具。但如果有人說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)，你可能會不相信。實際維修中確實有因此而觸電的例子。 電筆正確顯示系統(tǒng)帶電的前提是：所測量點使用的電源系統(tǒng)必須有接地。比如我們廠的三相四線制電源系統(tǒng)，當你驗電時火線-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380V/220V的單相控制變壓器的二次側(cè)懸浮（不接地），這時，如果你用電筆檢查變壓器二次側(cè)，由于沒有回路，電筆就不會發(fā)光了。你要是誤認為它沒有電而去操作，一樣會造成相間觸電。但二次側(cè)一端接地（或故障接地）的變壓器是能用電筆測量出是否帶電的。

5.2火線對電柜外殼取220V臨時電源的重大危害

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)成了一個習慣，接所有220V臨時用電設備時，都喜歡接一根火線，另一端接在電柜金屬外殼上。 但這樣的一個最大危害是：假如設備回電力系統(tǒng)的地線一旦接觸不好，或者斷開，那么，在你使用工具時，火線就透過工具繞組，直接接到了設備外殼，由于設備沒有回電力系統(tǒng)的地（斷開了），這樣設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，這個作業(yè)習慣是非常危險的。如果需要，建議大家取220VAC臨時電源時，直接從臨時電源箱的220V插座取。

5.3機床接地電阻4歐姆就是安全的嗎？

問你設備的接地電阻多少是安全的，你會毫不猶豫地回答4歐姆。這是我們近幾十年來一直認定的標準。 但這個接地標準用于我們現(xiàn)在的設備，明顯是不合理的。4歐姆接地標準是幾十年前，根據(jù)機床所使用的電源電壓（380VAC）和人體觸電的承受極限計算出來的，它只對人的安全防護有意義。我們的設備實測接地電阻多數(shù)分布在2.0-3.5歐姆之間?，F(xiàn)在的設備中大量使用微電子系統(tǒng)，工作電壓為15V、12V、5V，最低達1.5V左右。

如果接地不好，外界電網(wǎng)感應沖擊會對微電子系統(tǒng)形成嚴重傷害，造成包括信號干擾甚至硬件的燒壞。 根據(jù)我們的使用經(jīng)驗，要使數(shù)控設備、工控機等系統(tǒng)正常工作，接地電阻最少也要控制在0.5歐姆以內(nèi)。因此，貴重的高技術(shù)設備要正常運行，必須重新制作本機接地系統(tǒng)。 ? 也正是由于這個原因，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，如果設備本身接地不夠小，有的時候，接地反而不如不接地。 ?

編輯：黃飛

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