電氣維修方法論第二十七篇(排查過程的繁難故障2)

四、有多處故障源的故障

此類繁難故障特征和規(guī)律是同臺故障設(shè)備表現(xiàn)出多處毫無關(guān)聯(lián)的異?，F(xiàn)象，可能存在多處獨立故障源，提高了排查故障源的難度。新設(shè)備出現(xiàn)此類繁難故障概率較小。

此類繁難故障通常采用先易后難順序，逐步排除單個故障源，最后。先通過熟悉故障設(shè)備的功能框圖、電路原理圖、仿真電路圖、三維圖形或數(shù)字仿真運動等技術(shù)資料全面認知故障設(shè)備工作原理和功能用途后，根據(jù)理論知識和實踐經(jīng)驗，梳理根據(jù)每個異常現(xiàn)象排查對應故障源的思路，并用表格記錄多個異?，F(xiàn)象和對應故障源的關(guān)系。按照先易后難、先因后果順序獨立排查各異?，F(xiàn)象對應的故障源，修理完成后一個再查找下一個故障源，直到徹底修復設(shè)備為止。

維修實例：醫(yī)用X光機

醫(yī)院客戶X光機無法啟動，維修電工找不到故障原因，要求趕赴醫(yī)院維修。到達醫(yī)院后客戶介紹該設(shè)備是二手設(shè)備，工作年限長，沒有相關(guān)技術(shù)資料。一直工作正常，前段時間市電電網(wǎng)停電，電工恢復送電后，X光機出現(xiàn)無法啟動異常。

根據(jù)設(shè)備銘牌通過互聯(lián)網(wǎng)了解該設(shè)備主要工作原理，但是沒找到詳細電氣原理圖。X光機主要由電子真空球管、輔助電源及控制電路等組成。電子真空球管由陰極燈絲(Cathod)和陽極靶(Anode)以及真空玻璃管組成。輔助電源分為燈絲電源和高壓電源，燈絲電源為電子真空球管燈絲加熱活躍電子，高壓電源輸出端連接電子真空球管陰極燈絲和陽極靶，使活躍電子加速撞向陽極靶，利用康普頓效應產(chǎn)生能穿透人體的X射線。

經(jīng)現(xiàn)場實勘，用萬用表電壓檔測量X光機旁電源箱中市電電壓，發(fā)現(xiàn)三相相間電壓為正常AC380V，但是相零間電壓偏離AC220V，判斷市電電源異常。沿三相五芯電力電纜追蹤測量，最后發(fā)現(xiàn)上級分支箱中零線保險熔斷?；謴捅ｋU后通電試機，X光機已能正常通電。

通電后X光機電源電路主接觸器不吸合，造成整機不工作。懷疑保護電路動作后使設(shè)備處于保護狀態(tài)。仔細梳理主接觸器線圈輔助電路，發(fā)現(xiàn)連接到醫(yī)療診斷床的位置傳感器因長期氧化造成接觸不良。因為設(shè)備陳舊，已無法采購相同傳感器，決定委托加工傳感器中的電氣觸頭，完成后裝配好傳感器，開機通電測試，主接觸器已能吸合。

操作臺上高壓表顯示高壓正常，腳踩拍照踏板，電流表顯示輸出電流不穩(wěn)定。懷疑為電子真空球管提供高壓的電路異常。關(guān)閉電源拆開控制柜后仔細觀察，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)高壓的自耦變壓器接觸點氧化嚴重，用細砂紙打磨掉表面氧化層后再用酒精清洗。裝配完零件后通電試機，操作臺上高壓表顯示高壓正常，踩下拍照踏板后電流表顯示輸出電流穩(wěn)定，能夠用電流旋鈕均勻調(diào)節(jié)輸出電流大小，最大為300mA，電子真空球管已能夠產(chǎn)生X射線。

在攝影架放置X光膠片并拍照，用X光洗片機洗出照片模糊，無法作為診斷依據(jù)。懷疑X光膠片過期失效，更換膠片后重新拍照結(jié)果依舊。與操作人員溝通后了解，設(shè)備停用后洗片機沒有更換過顯定影液，推測與顯定影液過期失效有關(guān)。更換顯定影液后洗出照片清晰，所有故障排除。

分析故障原理時總結(jié)：X光機同時存在多處毫無關(guān)聯(lián)故障，市電異常造成不能啟動原因，設(shè)備老化造成功能異常，操作失誤造成照片模糊。只能按照合理順序逐個排查修理，才能徹底修復設(shè)備。維修完成后恢復設(shè)備所有端口接線，重新緊固螺絲，清掃內(nèi)部灰塵和雜物，最后裝配設(shè)備外殼。填寫設(shè)備檢修日志，建立技術(shù)檔案和填寫檢修記錄。

龍門機械雕刻機

客戶工廠機械雕刻機存在隨機震動的異常，造成加工物料報廢率高，成品率低，要求趕赴工廠維修。到達工廠后客戶介紹該設(shè)備是二手設(shè)備，工作年限長，一直存在上述異?，F(xiàn)象，沒有相關(guān)技術(shù)資料。近期需要加工大面積物料，只有該設(shè)備大尺寸工臺面能夠加工大面積物料，急需使用，經(jīng)多人維修未能修復。

根據(jù)設(shè)備銘牌通過互聯(lián)網(wǎng)了解該設(shè)備主要工作原理，但是沒找到詳細電氣原理圖。雕刻機應用范圍非常廣泛，雕刻是鉆銑組合加工，通過輸入X、Y、Z直角坐標調(diào)整主軸轉(zhuǎn)頭頂端的空間位置，達到清除多余材質(zhì)的加工目的。該雕刻機主軸電機功率達5kW，采用普通變頻控制和驅(qū)動，工作臺面較大，用于石料雕刻。X、Y、Z軸的伺服驅(qū)動器、編碼器和伺服電機相同，編碼器嵌入伺服電機中。

經(jīng)現(xiàn)場實勘，因為該設(shè)備屬于多體設(shè)備，外殼沒有明顯破損變形，機械運動順滑自然。仔細檢查各子設(shè)備之間的連接電纜，發(fā)現(xiàn)控制箱連接伺服系統(tǒng)的電纜有老鼠咬壞的痕跡，更換電纜后通電試機，客戶感覺龍門架長距離移動時的隨機震動消失，但存在偶爾龍門架撞車異常。仔細檢查各個限位開關(guān)，發(fā)現(xiàn)一個限位開關(guān)閉合后接觸電阻較大，更換后龍門架撞車異常消失。

繼續(xù)通電測試，長時間工作后雕刻機還是會出現(xiàn)異常震動。仔細觀察主軸電機工作正常，震動由工作臺面產(chǎn)生。用操作板編輯X或Y方向運動軌跡，先讓龍門架沿X方向長時間反復運動，再讓主軸電機沿Y方向長時間反復運行，直到震動異常出現(xiàn)為止。通過觀測沿X方向運動會出現(xiàn)異常震動，判斷X軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)異常。因為X軸和Y軸伺服驅(qū)動器及電機相同，調(diào)換伺服驅(qū)動器后故障依舊，進而判斷X軸電機異常。拆下伺服電機，檢查定子和轉(zhuǎn)子線圈正常，旋轉(zhuǎn)順滑。拆下編碼器，發(fā)現(xiàn)編碼芯片發(fā)熱嚴重，找到并拆開同類報廢伺服電機編碼器，找到并拆下相同編碼芯片后替換原發(fā)熱嚴重芯片，再用壓縮空氣清掃編碼盤，裝配好伺服電機和其它零件。重新開機后長時間測試，再也沒有出現(xiàn)異常震動現(xiàn)象，所有故障徹底排除。

分析故障原理時總結(jié)：雕刻機出現(xiàn)異常震動有多處毫無關(guān)聯(lián)故障源，電纜絕緣不良造成控制信號失真產(chǎn)生震動，限位開關(guān)老化造成龍門架撞車產(chǎn)生震動，伺服電機編碼器損壞造成電機非勻速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生震動。只能按照合理順序逐個排查修理，才能徹底修復設(shè)備。維修完成后恢復設(shè)備所有端口接線，重新緊固螺絲，清掃內(nèi)部灰塵和雜物，最后裝配設(shè)備外殼。填寫設(shè)備檢修日志，建立技術(shù)檔案和填寫檢修記錄。

五、采用程序控制的故障

此類繁難故障特征和規(guī)律為以嵌入式系統(tǒng)為控制核心的機電設(shè)備。因為可編程數(shù)字集成電路部分引腳電氣功能由程序定義，在不同工作狀態(tài)或時間段，各引腳電氣功能不同，也沒有固定輸入或輸出信號值，所以無法通過測量電信號有無或波形判斷其是否正常。

嵌入式系統(tǒng)中通用控制板(如單片機或工控機)的硬件架構(gòu)相對統(tǒng)一，核心為中央處理器CPU，CPU的電氣引腳分為相對穩(wěn)定的工作電源、時鐘、復位端口和絕對變換的控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線端口。程序和數(shù)據(jù)直接固化在存儲集成電路中。如果自帶操作系統(tǒng)，還能實現(xiàn)自檢和下載更新等功能。自檢程序能檢查硬件或軟件是否正常。成熟的程序穩(wěn)定可靠，很少出問題。如果控制板正常，那么故障源應該分布在外圍電路(如信息顯示電路、命令輸入電路、驅(qū)動電路、工作電源、時鐘電路或保護電路等)中。當前許多外圍電路已經(jīng)標準化、模塊化，維修更換方便。

此類繁難故障通常采用排除和篩選思路排查故障源。先用控制板自檢程序判斷故障源位于系統(tǒng)內(nèi)還是外圍電路，再用模塊替換法排查出故障模塊，最后對高價值的故障模塊進行元件級維修。

維修實例：自動麻將機

賓館客戶自動麻將機出現(xiàn)無法開機故障，要求上門維修。到達賓館后客戶介紹自動麻將機是才買的新設(shè)備，沒有相關(guān)技術(shù)資料。前端時間市電電網(wǎng)臨時停電，供電恢復后出現(xiàn)上述故障。

根據(jù)自動麻將機品牌和型號通過互聯(lián)網(wǎng)了解該設(shè)備主要工作原理，但是沒找到詳細電氣原理圖。麻將機屬于標準機電一體化設(shè)備，能將貼面層含鐵的特制麻將牌預先砌好并從四個推牌口推升至桌面，通常由電源變壓器、控制板、控制面板、疊推電機、洗牌撥牌機械、升降推牌機械、霍爾開關(guān)和位置傳感器等組成。

經(jīng)現(xiàn)場實勘，用萬用表電阻檔測量環(huán)形電源變壓器初級和次級線圈電阻，發(fā)現(xiàn)次級線圈阻值正常，初級線圈阻值無窮大，判斷變壓器初級線圈異常。拆開變壓器發(fā)現(xiàn)初級端串接過載保護元件，用萬用表電阻檔測量過載保護元件已開路，但初級線圈正常。更換過載保護元件后恢復安裝變壓器，開機后自動麻將機已通電，但不能進行自檢，對控制面板按鍵無反應。

萬用表電壓檔測量控制板直流工作電壓正常，用示波器測量主控芯片單片機89C52(MCU)時鐘引腳信號和復位端電壓正常，但其控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線引腳沒有信號輸出，判斷單片機89C52(MCU)損壞。自動麻將機控制程序源代碼和工作數(shù)據(jù)保存在單片機89C52(MCU)內(nèi)部EEPROM/FLASH中。因為無法采購到包含麻將機程序的單片機，決定通過破解獲得麻將機源程序。

為防止未經(jīng)授權(quán)訪問或拷貝單片機內(nèi)源代碼，單片機采用加密鎖定位保護片內(nèi)程序。編程時將加密鎖定位熔斷，就不能用普通編程器讀取單片機中源程序。決定采用多種技術(shù)辦法破解單片機。先從控制板上焊下89C52單片機芯片，將芯片固定到測試夾具上，用小刀揭開芯片表面環(huán)氧樹脂封裝，再將芯片放入熱濃硝酸中腐蝕掉芯片周圍多余封裝，直到完全露出芯片及連線為止，接著用丙酮浸泡清洗芯片以除去殘余硝酸。

將芯片置于高倍放大顯微鏡下，從編程電壓輸入腳連線跟蹤找出保護位熔絲。將細金屬絲焊接到熔斷保護位兩端，這樣就破除單片機保護，直接用編程器讀出單片機中源程序并保存。最后用編程器將源程序?qū)懭胄碌耐吞?9C52單片機芯片，將新單片機悍回控制板，通電開機后麻將機一切功能恢復正常。

分析故障原理時總結(jié)：市電異常造成電源變壓器和主板上主控芯片損壞，和以前直接更換硬件零件不同，如何獲得芯片中包含的代碼是今后電氣維修面臨的難題，通過探索掌握各種破解辦法，才能自信的維修各類數(shù)字設(shè)備。維修完成后恢復設(shè)備所有端口接線，重新緊固螺絲，清掃內(nèi)部灰塵和雜物，最后裝配設(shè)備外殼。填寫設(shè)備檢修日志，建立技術(shù)檔案和填寫檢修記錄。

六、配件奇缺的故障

此類繁難故障的特征和規(guī)律是特殊電氣元件采購難，既不能用替換法排查故障源，也不能用更換法修理故障。

在維修早期電氣設(shè)備、非標電氣設(shè)備或進口電氣設(shè)備時可能會遇到無法采購配件的繁難故障，通常采用相似電氣元件代替原電氣元件進行維修，但是也要注意以下要點：仔細閱讀替換元件和原裝元件的技術(shù)資料，確保兩者功能用途相同，新電氣元件性能參數(shù)優(yōu)于原裝電氣元件;新老電氣元件引腳的位置和順序相同，封裝尺寸盡量接近，方便安裝焊接。優(yōu)先選擇同廠家同系列產(chǎn)品，其次是不同廠家的同類產(chǎn)品。

維修實例：街機游戲機

游戲廳客戶街機(蘋果機)出現(xiàn)隨機花屏異常現(xiàn)象，要求上門維修。到達現(xiàn)場后客戶介紹設(shè)備使用頻率高，多臺同類設(shè)備也出現(xiàn)類似異常，沒有相關(guān)技術(shù)資料。

通過互聯(lián)網(wǎng)了解街機主要工作原理，但是沒找到詳細電氣原理圖。街機是用于公共娛樂場所經(jīng)營的專業(yè)游戲機，由框殼體與電腦板組成，框殼體包含顯示器、控制面板、外接端口和工作電源。電腦板將游戲程序存儲到只讀存儲芯片ROM中，通過外接端口輸出音視頻信號和輸入控制信號到框殼體。

因為游戲機能夠開機運行，可以排除框殼體故障，判斷故障源位于電腦板上。示波器是追蹤數(shù)字信號走向的利器，以視頻信號輸出端為起點逆向追蹤異常信號的起點。通過耐心分析信號線路走向，對信號波形反復比較，最后追蹤到一塊可編程PAL芯片異常。采購到同型號空白芯片后，將游戲廳中相同游戲機電腦板上的相同芯片焊下，借用同行購買的PAL芯片專用破解器破解，很快獲得PAL芯片內(nèi)部熔絲點位圖代碼并保存，用破解器將點位圖代碼寫入新PAL芯片中，再將寫好新芯片悍回電腦板，裝回游戲機后通電試機，故障排斥。

分析故障原理時總結(jié)：數(shù)字可編程芯片和傳統(tǒng)電氣元件不同，維修時不能簡單替換，除了需要相同硬件，還需要獲得芯片內(nèi)部源代碼，才能替換原芯片。破解常用可編程芯片技能是今后電氣維修需要的重要經(jīng)驗，掌握后才能自信面對各類新型數(shù)字設(shè)備。維修完成后恢復設(shè)備所有端口接線，重新緊固螺絲，清掃內(nèi)部灰塵和雜物，最后裝配設(shè)備外殼。填寫設(shè)備檢修日志，建立技術(shù)檔案和填寫檢修記錄。

審核編輯：湯梓紅