ARL4460直讀光譜儀電路板故障維修兩例

王明利 楊 毅 劉曉光 杜士毅 孫 娟

（首鋼股份公司遷安鋼鐵公司，遷安064404）

1 引言

直讀光譜儀因其一次分析元素多、范圍廣、速度快，操作方便且檢出限低、精確度高而被廣泛應用于冶金行業的爐前分析中。近些年來，隨著人力成本負擔加重和設備自動化水平的提高，國內各大鋼鐵企業相當多的爐前快速分析實驗室都配備了全自動直讀光譜儀，并實現了無人操作。瑞士Thermo fisher公司生產的ARL4460型直讀光譜儀和SMS2000試樣管理系統是較典型的全自動光譜分析系統之一［1］，目前在國內多家大型國有鋼鐵企業的煉鋼快速分析試驗室都有應用。該設備內部由大量電路板進行控制，儀器電路板在長期使用過程中由于積灰短路或芯片老化等原因易發生電路板損壞故障，影響設備的正常使用。電路板都屬于進口備件，成本高、周期長，給企業的維護和成本控制帶來很大影響，特別是現在整個鋼鐵行業不景氣的背景下，維護人員需要通過對電路板故障進行嘗試維修來降低設備的維護成本，從而降低企業運營的成本。本文介紹了ARL4460型直讀光譜儀的兩例電路板故障的檢查、判斷和處理過程，以方便使用和維護人員在發生電路板故障時快速找出電路板損壞元件進行更換和修復，快速恢復設備，降低設備維護成本。

2 故障一

ARL4460直讀光譜儀在進行試樣分析時，點擊分析指令，光譜儀不激發，無任何報警提示，有分析結果顯示，但數據異常。

2.1 故障檢查和分析

關閉儀器高壓和電子機柜電源開關，打開激發臺門，取下護板，拆下激發臺罩。首先檢查光源組件母板上的電源保險，發現F2（0.5A）保險絲已燒斷。更換F2保險，進行樣品分析，發現F2保險再次燒斷。懷疑電路中有接地或短路，電流過大導致保險燒斷［2］，查找CCS模塊母板電路圖找出F2保險是來自CCS Power板ALPN輸出到點火板，其供電電源為80V35KHZ電源模塊，電路圖如圖1所示，懷疑點火板上有接地或短路點。

圖1 F2保險連接電路圖

2.2 故障處理

圖2 點火板電路圖

拆下點火板進行檢查，點火板上積灰不多，排除由于積灰過多導致電路發生短路現象。點火板也無明顯的芯片損壞、擊穿現象，查找點火板電路圖（圖2），按照電路圖元件電氣連接對可能的接地點、元件的阻值及電氣特性用萬用表進行檢測，發現晶體管IRGBC40U三個管腳之間阻值均小于100Ω，根據晶體管特性和電路圖可知晶體管G、C和E、C管腳之間阻值應在10K以上，確定晶體管IRGBC40U內部擊穿損壞，從網上購買該元件進行更換后進行測試，儀器分析正常。

3 故障二

ARL4460直讀光譜儀在分析過程中，頻繁報警：Hardware Error：ICS device failed to acknowledge message properly；當以上報警信息出現時，儀器與計算機通訊中斷，無法繼續分析樣品，必須重啟應用軟件［3］，重新聯機，然后才能再次分析，但聯機再次分析時又重復出現同樣的報警信息和故障。

3.1 故障檢查和分析

首先檢查ICS板，電路板狀態指示燈正常，重新插拔安裝儀器ICS板，檢查發現各控制板板與母板連接緊固，電子柜接地線牢固。其次，打開激發臺罩檢查CCS光源控制板、能量板、點火板和輔助電極，檢查發現母板保險完好，各板與母板插接緊固，控制信號線、電纜、光纖、接地線等連接牢固。重新聯機分析報警信息和故障依舊。測試低壓電源以及電子柜母板的直流電源＋5、－12、＋12、＋24V電壓值，測試結果分別為＋5.11、－11.92、＋12.16、＋24.33V，低壓電壓值都在規定范圍內，符合要求。經過以上檢查確認，重新測試試樣分析并觀察ICS電路板指示燈狀態發現當點擊樣品分析時電極上升指示燈正常，ICS電路板LED2指示燈，如圖3所示，綠色燈閃爍兩下后迅速變暗，而正常分析時該燈為連續閃爍，由此判斷可能是ICS板故障，更換ICS板進行測試后儀器分析正常。

圖3 ICS電路板微控制器狀態指示燈

3.2 故障處理

查找ICS電路板原理圖發現LED2為ICS微控制器狀態指示燈。儀器聯機初始化正常，更換ICS電路板后儀器恢復正常，確定CCS模塊正常，報警信息為Hardware Error：ICS device failed to acknowledge message properly，說明ICS板無法正確獲取樣品分析時外部設備的輸入條件或信息。ICS板是儀器控制和管理中心，由兩塊板組成。一塊是MMB 88，它含有微機、儀器、專用固件、信號管理和通訊插口；另一塊板是適配器板，它起著微機和儀器外部信號之間的通訊作用。將MMB88板進行對調后測試儀器工作正常，確定底部的適配器板損壞。根據儀器初始化正常，報警ICS無法正常獲取信息但外部輸入實際為正常的情況判斷，可能是處理外部輸入的芯片發生損壞，查找ICS適配器板電路圖（圖4），對控制外部輸入的元件進行逐一測量，電阻、電容、穩壓二極管等元件均正常；對外部輸入控制芯片進行仔細檢查，通過電路圖、根據芯片的功能特點，懷疑外部中斷控制器IC15（8259A）損壞的可能性最大，對其進行更換后測試，儀器工作正常，確定8259A中斷控制器芯片損壞，從網上購買該芯片進行更換，該電路板恢復使用。

圖4 ICS44適配器板電路圖

4 結束語

通過上述方法修復后的兩塊電路板已正常用于ARLA460直讀光譜儀上，正常使用半年多來未在發生任何問題。這種電路板處理方法不但快速解決問題，也節省更換新備件的費用［4］。儀器電路板的維修要求我們要有一定的電路和電子基礎知識，能夠對電路圖進行分析，能夠根據一些芯片的電氣特性快速判斷其好壞；同時作為維修人員在每次電路板維修調整前，應做好相應的標識和記錄，避免維修過程中走不必要的彎路或擴大故障。通過不斷積累電路板修復的經驗，能夠幫助我們更好的進行設備的維護和管理，延長電路板使用壽命，降低設備維護成本。

［1］鄒誠.ARL4460全自動直讀光譜儀常見故障與解決方法［J］.冶金自動化，2013，36（2）：73－75.

［2］常春.ARL4460直讀光譜儀點火板短路故障維修［J］.光譜實驗室，2004，21（7）：769－770.

［3］刁正斌.ARL4460金屬分析儀故障現象及其處理［J］.重慶科技學院學報，2011，13（3）：133－136.

［4］劉博，左利峰.ARL4460光電直讀光譜儀的改進［J］.河北冶金，2009，（3）：55－56.