用万用表查修自动控制电路的方法

2010-08-25杨通荣

设备管理与维修 2010年6期

关键词：输出模块万用表控制电路

杨通荣

作者通联：南车集团资阳机车有限公司四川资阳市雁江区松涛镇狮子山 641301

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由于受多种原因的影响，现代设备的电气维修，在大多数地方还仅限于万用表级的维修。笔者通过实践和探索，总结出了一套行之有效检修方法，现叙述如下。

1.用万用表维修的方法

（1）调查研究法。通过问、看、听、嗅、摸等手段，来检查和判断故障的方法。通过咨询，在了解设备故障的大致情况下，对怀疑有故障的部位进行观察，看有没有引起故障的明显的外部征兆。听就是在对设备进行通电试验时，注意监听设备各电气元件在运行时的声音与正常运行时有无明显差异。在对设备进行故障检查时，应用嗅觉器官感知有无电气元件发热和烧焦的异味，有利于查找故障。在保证不引起人身和设备安全的前提下，可摸一摸电气元件的发热情况，以判断电气元件及线路的工作是否正常。

（2）逻辑分析法。是根据电气控制原理、控制环节间的联系及动作程序，结合故障现象作具体的分析和判断，划定设备故障范围的方法。是用万用表维修自动控制电路最基本也是最主要的一种方法。

（3）试验法。在不扩大故障范围和对人生构成伤害的前提下，可对设备进行通电试验。通电试验一般可先进行点动，试验各控制环节的动作程序，对怀疑有故障的电器元件时，也可以采用人为模拟电器动作的方法进行试验，从而判断被怀疑元器件是否损坏。采用试验法检查时，可以采用暂时切除部分电路（如主电路）的试验方法，来检查各控制环节的动作是否正常。

（4）隔离法。是人为地断开某些电路，看电路故障是否消失或变化。这种方法最适合接地和短路等电路故障的查找。在电路的一些节点处断开某些分支，即将一部分电路隔离开来，再测量电路的短路和接地电阻，一步一步地缩小故障范围，找出故障点。

（5）替换法。是用好器件替换怀疑有故障的器件，看故障是否变化或消除。

（6）测量法。利用试电笔和万用表对线路进行电压和电阻等测量。在利用万用表欧姆挡检测电器元件及线路是否断路或短路时必须切断电源。同时，在测量时要特别注意是否有并联支路或其它回路对被测量线路的影响，以防止产生误判断。

2.QW3750抛丸清理机的故障维修

QW3750抛丸清理机是用于曲轴表面氧化皮清理的大型设备，采用欧姆龙C200H型PLC控制。吊钩自转和行走电机分别由FR1、FR2两台富士变频器驱动。整个设备还有18台电机和若干个接触器、继电器、传感器和电磁阀等。设备的自动控制系统由PLC统一管理和调动，实现曲轴的进料、抛丸清理和出料等全自动化工作。一次发现设备自动控制失灵，只能免强用手动操作。

开始维修时，首先向操作人员进行了咨询，操作人员反映，在运行过程中，自动控制部分突然失电停机。可见设备不是由于操作使用不当和外界供电不正常所致，而是控制电路发生故障所致。对设备进行观察，发现PLC的CPU单元面板上的POWER和RUN指示灯亮，而ERR和INH指示灯灭，并且所有的输入和输出模块上的指示灯均不亮。POWER指示灯和RUN指示灯亮，说明PLC仍处于运行状态，其本身没有多大问题。而输入、输出模块指示灯均不亮，最大可能是输入、输出模块的电源发生了故障。

PLC输入模块电源是由PLC的CPU模块上自带的DC 24V供给。PLC输出模块电源为AC 220V，由控制电源的7号线供给。用万用表测量PLC的AC 220V输出模块电源是正常的，测量PLC的DC 24V时，发现只有9V左右。估计可能是DC 24V过低导致PLC无输入、输出,从而使输入、输出模块指示灯不亮，抛丸机自动控制失效。为判断DC 24V过低的原因，故断开DC 24V的输出线，再用万用表测量电源电压。此时24V电压恢复正常。可见DC 24V电源本身是正常的，是其负载发生了短路故障所致。

DC 24V电源的负载众多，有5个PLC输入模块，而每个输入模块又有16个外围元件。除此而外还有其他8条负载支路。要在这样庞大的电路中逐点查找很困难，因此，采用隔离法来逐步缩小故障范围。首先断开PLC各输入模块的24V供电电源，用万用表的R×1电阻挡测24V电源的负载电阻。发现其负载电阻仍然很小，短路故障依然存在。可见短路故障不在PLC各输入模块电路，而在其他负载电路中。又逐个断开其他24V的负载支路，每断开一路就测量一次24V的负载电阻。直到只有最后一条负载支路时，负载电阻都很小，可见短路故障的是最后一路负载电路。该负载电路是“吊钩到卸件位检测”电路。用万用表检查这条支路，发现“吊钩到卸件位检测”传感器的对地电阻很小，说明传感器已损坏而造成短路。更换后，24V负载电阻恢复到正常值。重新上电，系统恢复正常工作。

此故障消除后，设备正常运行了两天，又出现了新的故障。设备上电正常，但一启动PLC进行自动运行时，控制系统立即断电而停机。

从抛丸机电气原理图看（图1），控制电路的供电是由一个降压变压器将380V的交流电压降到220V后，再由一个中间继电器1KA控制而供给的。PLC的工作电源由L10、L20两端子提供，可见控制电路的供电电源与PLC的运行没有直接关系。

由于按下“自动”按钮的瞬间，整个控制电路立即失电而停止工作，故无观察时间，无法进行必要的测量。只能进行逻辑分析法来判断故障。

图1 抛丸机控制电源电路图

由于PLC及其他的外围元件从本质上说是控制电源的负载。PLC启动运行是接通了电源的负载，使控制电路的负载加重。如果说负载电路中有短路故障的话，PLC在启动运行接通负载的瞬间，更会造成控制电源负载加重而过载。控制电源是由一变压器降压而来，其带负载能力是有限的。在控制电源发生过载短路的瞬间，就会瞬间拉低控制电源电压，从而造成中间继电器1KA欠压跳闸切断控制电路电源。由于PLC由一个CPU模块、5个输入模块和4个输出模块所组成，再加上若干外围电路，故障范围很大。故采用隔离法来查找短路故障点。首先断开PLC的4个输出模块供电电源上的熔断器，再开机试验。此时PLC工作及其上的各种指示灯显示均正常。可见短路故障在PLC的输出模块电路。为了进一步缩小故障范围，再逐个闭合各熔断器，且开机观察。当闭合第三个输出模块上的熔断器时，同样的断电故障再次出现，可见短路故障就出在第三个输出模块和它的外围电路上。于是把PLC第三个输出模块上不太重要的执行元件取下了两个，以减轻控制电源的负载，再开机观察。此时PLC启动时不再跳闸断电，而且抛丸机能够工作。但是抛丸机在正常抛丸后停机时，一按停止按钮，控制电路再次失电，必须再按启动按钮才能再次启动抛丸机。可见真正的短路故障点依然存在。短路故障点已缩小在PLC第三个输出模块电路上。此时，采用了测量法来进一步查找故障。

用万用表R×1电阻挡，逐个测量第三个输出模块各输出点对地的电阻，当测到第8个输出点时，其输出电阻很小几乎接近于零。可见是这个输出负载出现了短路故障。这个负载是“出件左门开阀”，更换后，故障排除。

设备正常运行了近一个月又出现了新的故障。设备自动运行时，在曲轴进件差不多要到位时，突然整个系统又出现了断电现象。

在故障发生以前，PLC各个指示灯的显示及运行情况都很正常。估计PLC发生故障的可能性很小，肯定也是其外围电路故障所致。

这次断电和上次断电的故障现象从本质上看差不多，都是在一瞬间整个控制电路失电。只是故障发生的阶段不一样，上次是在系统启动时，而这次则是在设备进件差不多要到位时。由于控制系统断电也是在一瞬间发生的，来不及观察和测量。因此也只有通过分析判断来确定故障了。

首先咨询操作人员，了解到设备在发生故障的那一瞬间，差不多是设备启动各个抛头的时候。设备在开启抛头之前要先关闭设备的进件和出件门，以防止抛丸飞溅而伤人。但是发现抛丸机在发生故障的时候，设备的门却纹丝不动，估计可能是设备的哪个门控制阀出现了短路故障。因此，重点用万用表的R×1挡去测量各个门控制阀的直流电阻，当测到“出件左门关阀”时，其电阻值很小，可见此门控制阀已损坏。更换后，故障彻底排除。