認知過程的繁難故障

如果不能正確全面認知故障電氣設備或電路板，會提高查找故障源和修理故障的難度，降低維修成功率。認知困難主觀體現在個人閱歷和經驗有限，客觀體現在電氣設備、電路和電氣元件種類繁多、技術保密（如進口設備）、技術資料缺失、認知時間有限、技術更新快新產品層出不窮、設備特別復雜和電路板集成度高等方面。提前收集技術資料是高效認知陌生電氣設備的重要基礎。

快速認知復雜陌生對象基本流程為先通過使用者了解對象功能用途、操作辦法、運行狀態和廠家型號等信息推測其從屬的對象類型，查找同類或類似產品的技術資料，掌握其功能用途、規格樣式和工作原理等知識，通過邏輯推理或類比方法間接掌握陌生對象的本質特征和規律，再結合其特殊特征和規律就能初步認知陌生對象。如果陌生對象屬于標準設備，可查閱國家規范圖集掌握其技術資料。如果完全找不到陌生對象技術資料，根據設備銘牌、功能用途、規格樣式，觀察內部結構、組織布局和電氣連接，逐步推測其核心功能和工作原理，判斷其從屬設備類型，但誤差較大。

優先認知陌生對象中與故障現象相關的部件或核心元件。根據陌生對象外部端口功能可推測內部部件的功能用途，如外接市電端口通常直接連接電源部件，外接信號輸入端口或物質入口通常直接連接輸入部件，外接信號輸出端口或物質出口通常直接連接輸出部件，控制面板相連為控制部件。根據陌生對象特殊外觀和封裝推測其功能用途。

在維修實踐中，常見認知困難的對象有系統復雜且缺失技術資料的陌生電氣設備或沒有技術資料的陌生電路板，其它認知困難對象請讀者自行補充。此類電氣故障的排查故障源和維修處理流程與元件級維修相同。
一、系統復雜陌生設備的故障
對系統復雜、價值昂貴和操作繁瑣的陌生電氣設備，如何通過有限信息快速掌握其內部部件布局、電氣線路連接、信號參數等工作原理，是此類陌生電氣設備認知難點。

靈活采用逆向、聯想、類比和局部認知等思路認知陌生設備的工作原理，降低難度，提高效率。根據電氣設備復雜程度和外形尺寸，交替采用從細節到整體或從整體到細節認知順序、根據維修需要控制認知深度和廣度能提高認知效率。因為維修時間緊迫無法在短時間內全面認知陌生設備，所以先耐心仔細認知與故障現象直接相關對象，再逐步認知其它對象，如先認知與異常現象相關的部件后在逐步認知其它部件。

對于系統復雜故障設備，根據電氣設備的使用說明和功能用途、外觀結構和型號資料，參考類似功能的電氣設備，結合自身的專業理論知識和實踐經驗推測故障設備的基本工作原理。再觀察設備內部組織結構、電氣連接、主要模塊、核心元件、控制通訊方式和運動狀態，結合自身的專業理論和實踐經驗推測故障設備的系統框圖，再對實物進行測量和驗證后，盡一步細化和完善繪制故障設備工作原理圖（主回路圖、輔助回路圖）和端口接線圖。最后繪制故障設備的數字三維圖，直觀地描述其外觀形狀和內部組織結構等特征。對能機械運動的故障設備還要建立其三維仿真運動模型，形象演示其運動規律。對今后排查故障源和處理故障有極大的幫助。

針對系統特別龐大復雜故障設備，可采用局部認知（與故障相關的局部）的思路提高認知的效率。

維修實例：廢鋼廠除塵系統

因為客戶工廠新安裝的防煙除塵設備控制系統功能有限，不能滿足客戶后期再開發的需求，需要單獨開發一套控制系統。現場實墈中觀察設備機械部分的空間布局和內部組織結構，發現雖然設備體積龐大，但是工作原理類似于大型抽油煙機，由可移動集塵罩、輸氣管道、壓縮空氣集塵器和大功率負壓風機組成。客戶詳細介紹防煙除塵設備需要實現的所有功能，要求將生產商配套控制箱改為以西門子PLC200為核心的控制系統，實現除塵袋吹氣順序和間隔時間可調的功能。接入壓力傳感器，用負反饋調節負壓強度。增加多處遠程啟停箱，方便現場人員靈活操作。因為負壓風機的大功率電動機啟動時電流較大，決定采用星三角啟動方式，降低對市電電網干擾。

根據客戶意見綜合考慮，決定采用先機械后電氣的順序完成系統改造。根據生產商提供的設備機械部分AutoCAD圖，再結合現場實際很快繪制出設備所有機械零件和裝配體的數字三維圖，清晰描述設備主體分布位置、管線走向、內部零件位置，再用LabVIEW設計設備各零件機械運動，獲得三維運動模型，形象直觀的描述設備機械工作原理。到現場仔細觀察梳理、詳細記錄設備的電氣線路走向后獲得設備電氣線路圖。因為PLC輔助電路、星三角啟動電路和遠程啟停電路非常成熟，按經典電路原理圖采購電氣元件并安裝在箱體內，完成內部配線并仔細檢測無誤后通電調試電路硬件。

選擇PLC200主機和IO模塊后，通過分析防煙除塵設備各工作階段中不同狀態，決定采用狀態機模式開發控制程序。在開機階段控制星三角電路啟動風機電動機，待空氣負壓值達到技術標準后，在設置階段人工輸入吹氣順序和間隔時間，進入除塵吹氣階段后控制電磁閥按照設置程序循環工作，停機階段按照設定順序逐步關閉電磁閥和風機電動機。程序開發完成后在西門子配套仿真軟件中運行通過，將程序下載到現場PLC中，開機調試直至滿足客戶所有功能為止。

防煙除塵設備完全正常工作后對電氣元件和連接電纜加固，安裝外殼并清掃設備。向客戶提供用Multisim繪制的整套設備電氣原理圖、配線圖、端口接線圖和程序源代碼后完成設備技術改造。
二、沒有技術資料的電路板
在維修實踐中經常遇到因保密或遺失等原因造成技術資料不齊，甚至完全陌生的故障電路板，不了解其本質特征和規律（功能用途和工作原理），出現故障后讓人無從下手。認知陌生電路板是從實物推測其電氣原理的逆向歸納過程，難度遠大于從電氣原理圖編譯出PCB圖的正向演繹過程，只能采用從細節到整體的思路進行逆向認知，難度大、效率低。認知陌生電路板是維修中難得鍛煉機會，能擴展眼界，積累經驗。
先根據陌生電路板廠家商標或規格型號查詢相關信息，利用個人經驗和對應設備猜測其功能用途；再仔細觀察電路板，以標志元件、PCB板布局、安裝孔位或明顯分界標識等信息劃分電路板的大致功能區；再從梳理供電、輸入輸出和控制等常規子電路，獲得其電氣原理圖和PCB圖；再以核心元件的LOGO和封裝樣式為中心，測量追蹤其引腳與其它元件引腳之間的連接線路，梳理出相關元件及連接方式，獲得子電路的功能用途、電氣原理圖和子PCB圖；以外部接口、接插件為起點，再結合外部連接的采樣傳感器或驅動轉換器，推測內部連接主回路、輔助回路的功能用途、電氣原理圖和PCB圖。最后綜合各子電路的功能用途、電氣原理圖及PCB圖，獲得陌生電路板的功能框圖和核心原理圖。

如果具有扎實理論知識和認知陌生電路的豐富實踐經驗，迫于時間壓力，可以采用局部思路快速認知與異常相關聯的局部子電路，縮短認知時間，但不能整體掌握電路板的工作原理，造成排查故障源和維修處理故障時不徹底，知其然而不知所以然。

維修實例：三菱電腦針車電腦控制板

客戶工廠有大量二手日本三菱電腦針車，日常需要大量維護。因為沒有質保以及設備商技術保密，不提供詳細完整技術資料，造成設備維護難度大，所以客戶迫切需要通過逆向梳理獲得電腦針車的電氣原理圖，提高維修效率。通過客戶介紹和閱讀設備手冊，掌握電腦針車功能用途是用于服裝鞋帽的加工設備，可在控制面板上編輯針線運動軌跡，自動高效生產出各種圖案的針織品，屬于小型機電一體化智能加工設備類型。客戶已通過其它途徑獲得針車中電路板程序源代碼，現還需要電路板的電氣原理圖和PCB圖。

現場實墈中拆除設備外殼，取下核心電路板仔細觀察，其CPU為ARM類型嵌入式單片機，實現編程、保存、保護和調速等功能。該電路板將控制電路和驅動電路集中在一塊四層PCB板上。電路板由雙電源供電，一路通過開關電源向為控制電路提供DC5V工作電源，另一路為驅動電路提供DC120V的步進電機工作電源，具有過載過流等保護功能。因為有多臺相同設備作參考，很快獲得電腦針車正常工作時不同狀態下輸入輸出端口和內部部件接口中各個引線的技術參數。

將高分辨率相機設置成固定尺寸，獲得電路板正反面元件層照片，再用電絡鐵和熱風槍拆下PCB板上所有電氣元件和接插件并分類編號保管，清除板上多余焊錫后獲得裸露PCB板正反面敷銅層照片，用鋒利刀片或小型銑床小心將裸露電路板剝層直至露出中間敷銅層并獲得照片。將各照片中電路板尺寸調整和實物尺寸相同，作為多張背景圖依次導入Ultiboard中，規劃一塊與原PCB板尺寸相同的四層PCB板，對每張照背景圖依次放置元件封裝、焊盤和敷銅皮，全部完成后獲得電路網絡表。將網絡表導入Multisim中，設置每一個封裝或焊盤選擇對應電氣元件，將電氣元件合理布局后獲得電路板的電氣原理圖，用方框將電源、控制、輸入、輸出、保護及通訊等子電路分開后獲得系統方框圖。編寫圖紙說明（如工作原理、核心元件、技術參數等）和填好圖框信息后將圖紙打印出來交給客戶，迅速降低電腦針車維護難度，極大提高客戶設備利用效率。最后將電腦針車所有技術資料整理成冊存檔。
（作者：羅清；地址：四川省攀枝花市東區；電話：13548205451；微信：pzhLQ564200811；QQ：564200811）