INDRA二次雷達典型故障分析與維修

民航云南空管分局 陳永照 孫中路 李雪鋒

本文結合INDRA二次雷達天線控制及驅動系統(tǒng)的實際情況，將維修中遇到的典型故障作詳細的分析，并針對INDRA二次雷達天線馬達出現(xiàn)不定時停機的故障進行了簡述，以供同行參考。

1 故障現(xiàn)象

INDRA二次雷達天線馬達出現(xiàn)不定時停機，停機后天線控制箱PCB面板上的“drive1 failure”、“drive2 failure”故障紅色指示燈亮起，“startup warning”橙色指示燈亮起，雷達天線停止轉動（如圖1所示）。本地重啟馬達，馬達無法開啟，將PCB斷電重啟，馬達正常啟動，雷達恢復正常。檢查本地監(jiān)控告警信息為馬達停止和開啟告警，PCB中告警信息顯示為“電網(wǎng)欠壓254.9V”（如圖2所示）。

圖1 PCB面板顯示

圖2 變頻器故障顯示

2 故障分析

（1）針對面板顯示的“欠壓故障”故障，檢查UPS系統(tǒng)歷史記錄和PCB供電線路；目的是排除供電欠壓故障及PCB供電線路接觸不良問題。

（2）根據(jù)PCB內部24V供電線路流程得知，天線控制箱PCB內部24V直流供電模塊故障將會導致PLC和繼電器均無供電，從而導致變頻器輸入繼電器跳開。由于變頻器前端的濾波器中有LC電路，濾波器中的電壓不能突變，變頻器輸入電壓監(jiān)控模塊檢測到突變電壓而造成“欠壓故障”。

（3）可編程控制器PLC與相應設備連接的CAN總線接觸不良而導致出現(xiàn)欠壓故障。

（4）天線控制箱PCB中的安全繼電器控制鏈路出現(xiàn)故障，馬達溫度檢測系統(tǒng)（PTC）告警，緊急按鈕出現(xiàn)漏電而拉低繼電器供電電平導致馬達關斷，天線控制箱PCB內可編程控制器PLC出現(xiàn)程序死機或者給出錯誤的指令（或電平），安全繼電器出現(xiàn)故障；從而出現(xiàn)上述故障。

（5）由于變頻器輸入電壓檢測靈敏度過高，電網(wǎng)有輕微的跳變而出現(xiàn)“欠壓故障”告警，從而關斷變頻器。

3 故障檢修過程

（1）檢查UPS供電，查看臺站UPS歷史告警信息，未能發(fā)現(xiàn)UPS輸出有欠壓等故障現(xiàn)象出現(xiàn)。本地監(jiān)控系統(tǒng)主機、雷達機柜也未出現(xiàn)斷電現(xiàn)象。證明此次天線不定時停機故障不是由于供電故障而造成的“欠壓故障”。

（2）測試天線控制箱PCB內部的24V直流供電

①關斷PCB內24V直流供電空開1，24V直流供電由直流供電模塊2單獨供電；關斷24V直流供電空開2，24V直流供電由直流供電模塊2單獨供電；上述測試均未出現(xiàn)馬達關斷現(xiàn)象。

②同時關斷24V直流供電空開1和空開2；PCB內部無24V直流供電，面板無告警，所有指示燈均熄滅。開啟24V直流供電后天線控制箱PCB面板恢復正常，變頻器故障記錄里面顯示“欠壓告警”，欠壓電壓為254.9V，與真實故障現(xiàn)象中的電壓完全吻合。

通過上述測試可以得出以下結論：

①兩個24V直流供電模塊互為主備，不可能兩個模塊同時出現(xiàn)故障；由此證明24V直流電源模塊故障導致繼電器跳開，從而出現(xiàn)故障為錯誤推斷。

圖3 PCB內部部分框圖

②通過步驟（2）證明之前推斷：兩個變頻器的繼電器同時跳開，導致變頻器前端濾波器電壓不能突變而造成變頻器檢測到“欠壓故障”為正確推斷。

（3）斷開PCB內部CAN連接線后，變頻器上出現(xiàn)“CAN OPEN”告警；但在出現(xiàn)天線停轉故障時未出現(xiàn)“CAN OPEN”告警，故排除CAN線路故障的可能性。

（4）根據(jù)上述幾步測試及出現(xiàn)的現(xiàn)象，查看INDRA相關技術資料和天線控制箱PCB內部鏈路分析得。

圖4 安全繼電器流程圖

圖3為根據(jù)PCB內部連線做的線路流程圖，圖4為INDRA廠家提供的資料圖。

①經(jīng)過檢查，安全繼電器接線緊固。

②檢查變頻器歷史告警信息，發(fā)現(xiàn)變頻器里面并無PTC告警信息。

③安全開關出現(xiàn)漏電拉低繼電器供電電平，造成變頻器供電繼電器跳開，導致變頻器無供電，從而出現(xiàn)上述故障。

④天線控制箱PCB內部PLC出現(xiàn)程序死機或者給出錯誤的指令（或電平）。控制箱內部PLC的SD15腳將給出低電平，通過126、127這兩條線連接至安全繼電器（如圖3所示），導致安全繼電器聯(lián)動，造成變頻器1和2的三相供電輸入繼電器跳開，變頻器前端三相供電濾波器中LC電路上的電壓不能突變，造成短時間低電壓，出現(xiàn)“欠壓故障”的告警。在這種情況下“drive1 failure”、“drive2 failure”故障紅色指示燈亮起，“startup warning”指示燈亮起，馬達關斷，天線停止轉動。繼電器處于PLC的后端，停機信號不會通過PLC送至變頻器，變頻器電壓檢測模塊將一直監(jiān)測輸入電壓的情況，變頻器前端濾波器中LC電路的電壓不能突變而出現(xiàn)“欠壓故障”告警。通過查詢安全繼電器相關的資料得知，安全繼電器在出現(xiàn)動作后，需要人為復位后才能重新恢復到正常工作狀態(tài)；這與真實情況下出現(xiàn)故障后，需要重啟天線控制箱PCB的供電才能恢復到正常工作狀態(tài)相吻合。

⑤天線控制箱內部的安全繼電器出現(xiàn)問題而導致馬達關斷的故障。如果安全繼電器在長時間運行過程中不定時出現(xiàn)故障，導致24V供電電位被拉低而不能驅動繼電器或者直接接地。在這種情況下，由于安全繼電器的聯(lián)動，將導致變頻器的三相供電輸入繼電器跳開，“drive1 failure”、“drive2 failure”故障告警紅色指示燈亮起，“startup warning”告警指示燈亮起，天線停止轉動，雷達數(shù)據(jù)中斷。繼電器處于PLC的后端，停機信號將不會通過PLC送至變頻器，變頻器電壓監(jiān)測模塊將一直檢查輸入電壓的情況，由于變頻器前端濾波器中LC電路的電壓不能突變而出現(xiàn)“欠壓故障”告警。通過查詢安全繼電器相關的資料得知，安全繼電器在出現(xiàn)動作后，需要人為復位后才能重新恢復到正常工作狀態(tài)；這與真實情況下出現(xiàn)故障后，需要重啟天線控制箱PCB的供電才能恢復到正常工作狀態(tài)相吻合。

綜上所述：只有步驟④和⑤中，也就是PLC出現(xiàn)程序死機或者給出錯誤的指令（或電平）以及安全繼電器長時間運行出現(xiàn)不定時故障導致變頻器輸入繼電器斷開，造成變頻器前端濾波器的LC電路電壓不能突變，且急停信號均不能送到變頻器而產生“欠壓故障”告警。在步驟④和⑤中，所有的故障現(xiàn)象均與實際情況中雷達出現(xiàn)故障時完全一樣。

（5）假設為變頻器的輸入電壓檢測靈敏度過高所致。如果電網(wǎng)有輕微的跳變，那么經(jīng)過變頻器前端濾波器后不會對變頻器造成影響，而且這與變頻器“欠壓故障”歷史告警信息中254.9V的低電壓相矛盾。故排除這種可能性。

只有在步驟（4）中的④和⑤兩種情況下，所出現(xiàn)的現(xiàn)象均與真實故障情況下一樣。從經(jīng)驗上來說，PLC是比較穩(wěn)定的，出現(xiàn)程序死機的概率很低，所以故障點為安全繼電器的概率更高。

4 故障的處理

由于PLC出現(xiàn)死機概率低，而安全繼電器出現(xiàn)故障的可能性比較大，同時對安全繼電器的檢測比較復雜且費用比較高，所以我們采取更換安全繼電器的方式嘗試排除故障。更換安全繼電器后，故障消除。這也證明了此次故障是由于安全繼電器出現(xiàn)不定時故障而導致的天線馬達停機。

5 通過此次排故，得出以下體會

（1）必須熟練掌握信號流程圖以及輸入、輸出信號的特點，才能在維修過程中及時、準確的判斷故障點。

（2）必須充分發(fā)揮主觀能動性，認真分析，結合實際情況，進行必要的測試和試驗，要多方位多角度思考，制定可行性步驟，才能及時準確的排除故障。