用萬用表查修自動控制電路的方法

楊通榮

作者通聯(lián)：南車集團(tuán)資陽機(jī)車有限公司 四川資陽市雁江區(qū)松濤鎮(zhèn)獅子山 641301

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由于受多種原因的影響，現(xiàn)代設(shè)備的電氣維修，在大多數(shù)地方還僅限于萬用表級的維修。筆者通過實(shí)踐和探索，總結(jié)出了一套行之有效檢修方法，現(xiàn)敘述如下。

1.用萬用表維修的方法

（1）調(diào)查研究法。通過問、看、聽、嗅、摸等手段，來檢查和判斷故障的方法。通過咨詢，在了解設(shè)備故障的大致情況下，對懷疑有故障的部位進(jìn)行觀察，看有沒有引起故障的明顯的外部征兆。聽就是在對設(shè)備進(jìn)行通電試驗(yàn)時(shí)，注意監(jiān)聽設(shè)備各電氣元件在運(yùn)行時(shí)的聲音與正常運(yùn)行時(shí)有無明顯差異。在對設(shè)備進(jìn)行故障檢查時(shí)，應(yīng)用嗅覺器官感知有無電氣元件發(fā)熱和燒焦的異味，有利于查找故障。在保證不引起人身和設(shè)備安全的前提下，可摸一摸電氣元件的發(fā)熱情況，以判斷電氣元件及線路的工作是否正常。

（2）邏輯分析法。是根據(jù)電氣控制原理、控制環(huán)節(jié)間的聯(lián)系及動作程序，結(jié)合故障現(xiàn)象作具體的分析和判斷，劃定設(shè)備故障范圍的方法。是用萬用表維修自動控制電路最基本也是最主要的一種方法。

（3）試驗(yàn)法。在不擴(kuò)大故障范圍和對人生構(gòu)成傷害的前提下，可對設(shè)備進(jìn)行通電試驗(yàn)。通電試驗(yàn)一般可先進(jìn)行點(diǎn)動，試驗(yàn)各控制環(huán)節(jié)的動作程序，對懷疑有故障的電器元件時(shí)，也可以采用人為模擬電器動作的方法進(jìn)行試驗(yàn)，從而判斷被懷疑元器件是否損壞。采用試驗(yàn)法檢查時(shí)，可以采用暫時(shí)切除部分電路（如主電路）的試驗(yàn)方法，來檢查各控制環(huán)節(jié)的動作是否正常。

（4）隔離法。是人為地?cái)嚅_某些電路，看電路故障是否消失或變化。這種方法最適合接地和短路等電路故障的查找。在電路的一些節(jié)點(diǎn)處斷開某些分支，即將一部分電路隔離開來，再測量電路的短路和接地電阻，一步一步地縮小故障范圍，找出故障點(diǎn)。

（5）替換法。是用好器件替換懷疑有故障的器件，看故障是否變化或消除。

（6）測量法。利用試電筆和萬用表對線路進(jìn)行電壓和電阻等測量。在利用萬用表歐姆擋檢測電器元件及線路是否斷路或短路時(shí)必須切斷電源。同時(shí)，在測量時(shí)要特別注意是否有并聯(lián)支路或其它回路對被測量線路的影響，以防止產(chǎn)生誤判斷。

2.QW3750拋丸清理機(jī)的故障維修

QW3750拋丸清理機(jī)是用于曲軸表面氧化皮清理的大型設(shè)備，采用歐姆龍C200H型PLC控制。吊鉤自轉(zhuǎn)和行走電機(jī)分別由FR1、FR2兩臺富士變頻器驅(qū)動。整個(gè)設(shè)備還有18臺電機(jī)和若干個(gè)接觸器、繼電器、傳感器和電磁閥等。設(shè)備的自動控制系統(tǒng)由PLC統(tǒng)一管理和調(diào)動，實(shí)現(xiàn)曲軸的進(jìn)料、拋丸清理和出料等全自動化工作。一次發(fā)現(xiàn)設(shè)備自動控制失靈，只能免強(qiáng)用手動操作。

開始維修時(shí)，首先向操作人員進(jìn)行了咨詢，操作人員反映，在運(yùn)行過程中，自動控制部分突然失電停機(jī)。可見設(shè)備不是由于操作使用不當(dāng)和外界供電不正常所致，而是控制電路發(fā)生故障所致。對設(shè)備進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)PLC的CPU單元面板上的POWER和RUN指示燈亮，而ERR和INH指示燈滅，并且所有的輸入和輸出模塊上的指示燈均不亮。POWER指示燈和RUN指示燈亮，說明PLC仍處于運(yùn)行狀態(tài)，其本身沒有多大問題。而輸入、輸出模塊指示燈均不亮，最大可能是輸入、輸出模塊的電源發(fā)生了故障。

PLC輸入模塊電源是由PLC的CPU模塊上自帶的DC 24V供給。PLC輸出模塊電源為AC 220V，由控制電源的7號線供給。用萬用表測量PLC的AC 220V輸出模塊電源是正常的，測量PLC的DC 24V時(shí)，發(fā)現(xiàn)只有9V左右。估計(jì)可能是DC 24V過低導(dǎo)致PLC無輸入、輸出,從而使輸入、輸出模塊指示燈不亮，拋丸機(jī)自動控制失效。為判斷DC 24V過低的原因，故斷開DC 24V的輸出線，再用萬用表測量電源電壓。此時(shí)24V電壓恢復(fù)正常?？梢奃C 24V電源本身是正常的，是其負(fù)載發(fā)生了短路故障所致。

DC 24V電源的負(fù)載眾多，有5個(gè)PLC輸入模塊，而每個(gè)輸入模塊又有16個(gè)外圍元件。除此而外還有其他8條負(fù)載支路。要在這樣龐大的電路中逐點(diǎn)查找很困難，因此，采用隔離法來逐步縮小故障范圍。首先斷開PLC各輸入模塊的24V供電電源，用萬用表的R×1電阻擋測24V電源的負(fù)載電阻。發(fā)現(xiàn)其負(fù)載電阻仍然很小，短路故障依然存在?？梢姸搪饭收喜辉赑LC各輸入模塊電路，而在其他負(fù)載電路中。又逐個(gè)斷開其他24V的負(fù)載支路，每斷開一路就測量一次24V的負(fù)載電阻。直到只有最后一條負(fù)載支路時(shí)，負(fù)載電阻都很小，可見短路故障的是最后一路負(fù)載電路。該負(fù)載電路是“吊鉤到卸件位檢測”電路。用萬用表檢查這條支路，發(fā)現(xiàn)“吊鉤到卸件位檢測”傳感器的對地電阻很小，說明傳感器已損壞而造成短路。更換后，24V負(fù)載電阻恢復(fù)到正常值。重新上電，系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。

此故障消除后，設(shè)備正常運(yùn)行了兩天，又出現(xiàn)了新的故障。設(shè)備上電正常，但一啟動PLC進(jìn)行自動運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)立即斷電而停機(jī)。

從拋丸機(jī)電氣原理圖看（圖1），控制電路的供電是由一個(gè)降壓變壓器將380V的交流電壓降到220V后，再由一個(gè)中間繼電器1KA控制而供給的。PLC的工作電源由L10、L20兩端子提供，可見控制電路的供電電源與PLC的運(yùn)行沒有直接關(guān)系。

由于按下“自動”按鈕的瞬間，整個(gè)控制電路立即失電而停止工作，故無觀察時(shí)間，無法進(jìn)行必要的測量。只能進(jìn)行邏輯分析法來判斷故障。

圖1 拋丸機(jī)控制電源電路圖

由于PLC及其他的外圍元件從本質(zhì)上說是控制電源的負(fù)載。PLC啟動運(yùn)行是接通了電源的負(fù)載，使控制電路的負(fù)載加重。如果說負(fù)載電路中有短路故障的話，PLC在啟動運(yùn)行接通負(fù)載的瞬間，更會造成控制電源負(fù)載加重而過載?？刂齐娫词怯梢蛔儔浩鹘祲憾鴣恚鋷ж?fù)載能力是有限的。在控制電源發(fā)生過載短路的瞬間，就會瞬間拉低控制電源電壓，從而造成中間繼電器1KA欠壓跳閘切斷控制電路電源。由于PLC由一個(gè)CPU模塊、5個(gè)輸入模塊和4個(gè)輸出模塊所組成，再加上若干外圍電路，故障范圍很大。故采用隔離法來查找短路故障點(diǎn)。首先斷開PLC的4個(gè)輸出模塊供電電源上的熔斷器，再開機(jī)試驗(yàn)。此時(shí)PLC工作及其上的各種指示燈顯示均正常?？梢姸搪饭收显赑LC的輸出模塊電路。為了進(jìn)一步縮小故障范圍，再逐個(gè)閉合各熔斷器，且開機(jī)觀察。當(dāng)閉合第三個(gè)輸出模塊上的熔斷器時(shí)，同樣的斷電故障再次出現(xiàn)，可見短路故障就出在第三個(gè)輸出模塊和它的外圍電路上。于是把PLC第三個(gè)輸出模塊上不太重要的執(zhí)行元件取下了兩個(gè)，以減輕控制電源的負(fù)載，再開機(jī)觀察。此時(shí)PLC啟動時(shí)不再跳閘斷電，而且拋丸機(jī)能夠工作。但是拋丸機(jī)在正常拋丸后停機(jī)時(shí)，一按停止按鈕，控制電路再次失電，必須再按啟動按鈕才能再次啟動拋丸機(jī)?？梢娬嬲亩搪饭收宵c(diǎn)依然存在。短路故障點(diǎn)已縮小在PLC第三個(gè)輸出模塊電路上。此時(shí)，采用了測量法來進(jìn)一步查找故障。

用萬用表R×1電阻擋，逐個(gè)測量第三個(gè)輸出模塊各輸出點(diǎn)對地的電阻，當(dāng)測到第8個(gè)輸出點(diǎn)時(shí)，其輸出電阻很小幾乎接近于零。可見是這個(gè)輸出負(fù)載出現(xiàn)了短路故障。這個(gè)負(fù)載是“出件左門開閥”，更換后，故障排除。

設(shè)備正常運(yùn)行了近一個(gè)月又出現(xiàn)了新的故障。設(shè)備自動運(yùn)行時(shí)，在曲軸進(jìn)件差不多要到位時(shí)，突然整個(gè)系統(tǒng)又出現(xiàn)了斷電現(xiàn)象。

在故障發(fā)生以前，PLC各個(gè)指示燈的顯示及運(yùn)行情況都很正常。估計(jì)PLC發(fā)生故障的可能性很小，肯定也是其外圍電路故障所致。

這次斷電和上次斷電的故障現(xiàn)象從本質(zhì)上看差不多，都是在一瞬間整個(gè)控制電路失電。只是故障發(fā)生的階段不一樣，上次是在系統(tǒng)啟動時(shí)，而這次則是在設(shè)備進(jìn)件差不多要到位時(shí)。由于控制系統(tǒng)斷電也是在一瞬間發(fā)生的，來不及觀察和測量。因此也只有通過分析判斷來確定故障了。

首先咨詢操作人員，了解到設(shè)備在發(fā)生故障的那一瞬間，差不多是設(shè)備啟動各個(gè)拋頭的時(shí)候。設(shè)備在開啟拋頭之前要先關(guān)閉設(shè)備的進(jìn)件和出件門，以防止拋丸飛濺而傷人。但是發(fā)現(xiàn)拋丸機(jī)在發(fā)生故障的時(shí)候，設(shè)備的門卻紋絲不動，估計(jì)可能是設(shè)備的哪個(gè)門控制閥出現(xiàn)了短路故障。因此，重點(diǎn)用萬用表的R×1擋去測量各個(gè)門控制閥的直流電阻，當(dāng)測到“出件左門關(guān)閥”時(shí)，其電阻值很小，可見此門控制閥已損壞。更換后，故障徹底排除。

3.結(jié)束語

在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，使用設(shè)備的種類繁多，其控制線路和拖動控制方式各不相同，故障現(xiàn)象也不是千篇一律的，就是同一種故障現(xiàn)象，發(fā)生的部位也并不一定相同。因此要針對不同的設(shè)備不同的故障現(xiàn)象靈活地采用不同的檢修方法和手段，才能快速、及時(shí)準(zhǔn)確地排除設(shè)備故障。