一、知己知彼，做好技术储备
笔者十几年前曾在一家从事数字显示测温仪表、热电阻、热电偶生产的测温仪表厂工作，而这个厂还有另外一块牌子是现代工程控制研究所，承揽工业自动化项目的设计与施工，通过一段时间的工作我对工控设备有了初步的了解。受地域以及个人条件限制，我从工厂出来并没有直接进入工控电子设备维修行业，而是主要从事办公设备以及计算机芯片级维修，工控电子设备维修是副业。当然，那时我就为自己做好了以后的规划一将计算机维修领域的先进技术运用于工控电子设备的维修中。
由家电维修或计算机维修转入工控电子设备维修行业需要一个过程，当中又有很多具体问题要克服，不可能一蹴而就。 比如一开始对密集多脚IC的焊接就是个难题，2002年初得到一位老师的指点，这个问题才得以解决。我认为目标定好之后，不急不躁，有耐心地积极争取是最重要的。
已经有很多朋友问过我从事工控电子设备维修要掌握哪些知识?我认为除了模拟电子和数字电子知识外，还需要掌握开关电源、计算机、单片机(嵌人式控制器)、电力电子等知识。其中，开关电源、电电子和单片机尤为重要。联电源的重要性大家都比较了解，电力电子是针对功率驱动应用的，包括了大中功率交直流开关稳压电源、变频器、伺服器等设备;而单片机的应用则更广，对它大家也都要有所了解，这里我就不赘述了。
我开始学修开关电源是从看设计类书开始的，那时看了两本书，一本是《新型开关电源及其应用》，书中特别详细介绍了UC3842，并给出设计实例，要知道在1996年很多维修界的同行还不知道UC3842引脚定义。如果还想深入了解开关电源技术，我觉得网上有一本全华科技图书股份有限公司的《最新交换式电源技术》值得看一下。
关于电力电子知识方面的书很多，大家可以在书店中很容易地找到相关大中专学校的课本。这里我推荐一本《变频调速控制系统的设计与维护》，山东科学技术出版社出版。这本书是国内最早介绍变频器芯片级维修的书，出版至今好像已经有3个版本了，我学习电力电子知识和变频器维修就是从这本书开始的。这本书可以简单地分成4部分，第1部分是电力电子元件基础知识，第2部分是变频器原理，第3部分是变频器设计与应用，第4部分是变频器的维修。看这本书的好处是显而易见的既学了电力电子方面的基础知识，又了解了变频器的应用与维修。
单片机方面的书就非常多了，介绍MCS-51 PIC AVR、飞思卡尔(由原摩托罗拉的嵌人处理器部门独立而成)、凌阳、三星、三菱(三菱半导体部分已与日立相应部分合并，成立了瑞萨公司)等的书都能找到。不过目前出版的电子基础类书一般并不将 单片机囊括其中，所以大家能找到的基本上都是单片机“专著”。常见工业设备嵌人控制器除了。上面提及的外，还有NEC的uPD78系列(它是我最早接触的单片机)，日立的H8 SH8系列，Ziog的Z80、Z8系列，东芝的TLCS-870、TLCS-90系列，富士通的MB89系列，意法公司的ST62、ST63、STM系列等。就维修而言，学习弹片机的重点是了解时钟复位、总线、中断I/O扩展等基础知识，不用对编程做深人了解。网上有很多单片机的教程，上面提到的那些基础知识都会有讲解，只是在I/O扩展部分介绍的不多。那时单片机的集成度不够高，所以还需8155、8253、8255之类专用I/O扩展桥接芯片，这些芯片在一些比较早的设备中还是能看到。如果你想对它们也有所了解的话，不妨找找上世纪末或本世纪初的相关书籍。
二、认清本质 ，搞好模拟训练
鲁迅先生讲“大概是物以稀为贵罢。北京的白菜运往浙江，便用红头绳系住菜根，倒挂在水果店头，尊为“胶菜”;福建野生的芦荟，一到北京就请进温室，且美其名日“龙舌兰”。实际上工控设备也是如此，比如LCD显示器穿了“马甲”之后，就变成了触摸屏;整合主板“变了形”，被叫做SBC:(SingleBoardCom-puters，单板计算机)，希捷公司生产线_上用的一块SBC如图1所示;而主机与触摸屏“合体”之后，又衍生出工控一体机。一块早已是“昨日黄花”的以486为核心的嵌人式板卡报价可能上万元。
在没能真正进人工控电子设备维修之前，我建议大家不妨就地取材先预演一下。比如电源设备是工控设备维修中量最大的，所以掌握电源设备，特别是直流开关稳压电源的原理与故障检修尤为重要。一台TDI的10.5kW输出直流开关电源如图2所示。一些家电或计算机维修人员对大中功率直流开关稳压电源不够熟悉，存在畏难情绪。的确这一类电源结构比较复杂，维修风险性大，所以我建议大家先由最常见的计算机ATX电源入手。就电路拓扑结构而言，ATX电源就有RCC+半桥或单端正激等电路的组合。在理解了半桥拓扑结构后，就很容易懂得全桥拓扑结构原理。ATX电源虽价格便宜，但维修难度并不低，练手要的就是这种效果。因为价格便宜，大家才容易得到，就是处置失误，损失也不大。有难度，正是工控电子设备维修行业的特点，这也意味着挑战。
现在复合型人才特别受欢迎，究其原因一综合实力强， 好的维修人员也是如此。英语好带来的结果是信息获取渠道畅通，可以找得到，看得懂。就以IC为例吧，其实每个IC都有它的技术文档，但通常是英文版的。在这些技术文档中，首当其冲的就是datasheet(数据表)，datasheet里有我们维修人员关心的内部框图、引脚定义说明、典型应用电路以及保护状态条件等信息。假如英语好，看得懂datasheet，那么你就比别人先掌握了一条多快好省 的维修捷径。
举个datasheet在维修中的应用实例吧，一台Acbc electronics 的JF751B-3000-9041开关电源(输出为12V/55A)加电无输出。首先检查滤波电容端电压(在分压电阻.上测)，正常。估计问题可能出在功率开关板上，该板以LT3846芯片为核心，4只功率开关管受其控制。测量LT3846各脚电压，发现LT3846的输出端A Out(11脚) B Out(14脚)电压均为0V。检查LT3846各脚对地二极管压降，无明显偏低的。显然IT3846工作异常，估计应该处于某种保护当中。阅读LT3846的数据表，首先在applications information(应用信息)中找到了LT3846第一种不输出的可能，即16脚shutdown时的说明，如图3所示，即16脚处于高电平会产生一个关闭周期(shutdown cycle)，①脚和⑦脚都被拉为低电平。
但本电路中该脚是接地的，可以排除这种可能。继续阅读数据表文档，发现第一页的blockdiagram(框图)中有这样一个电流限制设定电路，如图4所示。
继而在electrical characteristics( 电气特性)部分找到了参数说明，如图5所示，当①脚电压低于0.5V时，LT3846 的输出会截止。从实测电压看①脚电压的确低于0.5V，看来问题出在此处。由此向前追踪到-个用于比较的LM358N，测其工作状态不对，换新后电源输出正常。
四、 勤学苦练，多“跑”线路
所谓“跑”线路就是在缺少电路图的情况下，根据实物逆向测绘出电路图。“跑”线路对分析电路、学习借鉴以及技术文件存档都有着重要的意义。由于绝大多数工控电子设备无详细电路图，所以“跑”线路是每一位维修者的必备基本功。
“跑”线路不但需要一定的电路功底，而且还要熟悉常见器件的引脚排列方式，这样才能高效快速完成。上面说过的datasheet中会提到芯片的内部框图、引脚定义说明、典型应用电路，这些东西也是我们跑线路的重要参考依据。
另外，一些新手在花费了大量时间与精力辛苦画出电路后，却发现自己根本无法看懂。所以我认为事前要评估电路复杂程度，不要超出自己能力范围太多。客观地讲，即便是老手也不能保证可以看懂自己“跑”出的所有电路，这也是绝大多数同行不愿投人精力去“跑”线路的原因。
我以前是手工绘制电路图的，后来用过一段时间的protel画图软件，但一直觉得该软件画出的电路图不太好看，加之插人word文档中也不够清晰。2007 年我接触到来自日本的免费电路图绘制软件一Bsch，自己画电路图的效率、质量都有了大幅度的提高。Bsch 画出的电路图风格上有些像orCAD，挺漂亮的，关键是它的易用性较好。另外，Bsch可以导出EMF格式文件，这是一种矢量图片，无限放大不失真，与word配合使用绝对是珠联璧合!新版Bsch增加了EMF拷贝工作，可以将绘制的电路图直接拷贝粘贴到word文档里。我接触Bsch时还没有中文版，但它提供源代码，现在国内已经有热心网友推出了它的汉化版。
在“跑”多层板时，可以用比较专业的跑线路的工具一铜 刷来提高效率(建议和高位数的数字万用表配合使用)，这种铜刷接触面积比较大，如图6所示。使用铜刷时，要将刷头压在元件脚上，不可像刷铁锈一样去刷电路板，否则易把贴片电阻或电容刷掉。
我在一一个技术网站上看到了一句极为精辟的话:工控设备维修，与其说这是一种维修技术，不如说是-种测试技术。工控设备维修难度高，所以更需要仪器仪表来减轻工作强度。工控设备维修需要配备的仪器除了双路30V/5A输出直流稳压电源及示波器、信号发生器、编程器外，还有一个被一些人认为是工控维修的神器一电路在线维修测试仪，这里我重点讲一下它。维修电路有两种思路:一种是原理分析法一根据故障现象，搞清电路的组成、功能，分析出可能出现问题的具体元件;另一种是排除法一不去纠缠具体电路组成、功能，只去关心具体元器件的好坏，通过逐一测试找出所有坏件。
电路在线维修测试仪就属第二种思路的检查设备，在国内有几家公司在从事这方面的研发生产，其中较出名的要数北京的天慧和东方正达。电路在线维修测试仪可分功能型和参数型两种。功能型测试仪只能测试元件的功能完备性，对于元件特性的变化不做细致地量化分析，如果想知道详细的元件特性参数还是需要参数型的维修测试仪。目前，市场上销售的低价维修测试仪都是功能型测试仪。
在线维修测试仪就是一种All In One(全合一)的仪器，有很多功能，但我觉得对于维修而言，它最实用的功能是ASA曲线、逻辑/存储IC以及运算放大器测试这三项。ASA是Analog Signature Analysis 的缩写，译为模拟曲线分析，简单地说就是在断电状态下，给被测试元器件一个有限安全的激励电流，看对应得到的电压特性曲线(每种元器件都有其对应的特定曲线)，并将该V-I曲线显示在屏幕上。当元件有问题时，该曲线也会发生改变，通过比较，来确定元件的好坏。国外生产专门用于ASA曲线测试设备的公司并不少，叫法也不一样，比如泰克公司称它的TR210为线路板综合测试仪。逻辑/存储IC测试功能是针对74系列、4000系列、4500系列标准逻辑IC以及像6264等常用RAM芯片，其实这个功能很多编程器也有，比如TOP2005+ ，但电路在线维修测试仪测试时更专业、更直观，也更准确。使用电路在线维修测试仪，可以明确知道CD4069内部6个单元中具体哪一个出了问题，而编程器则只能提示CD4069坏。
从我实际使用某1600型电路在线维修测试仪的效果看，有几个问题很值得大家注意:首先测试IC时，我们基本上是采用离线测试，显然很不方便。这当中一方面是由于电路的复杂性，在线测试不如离线测试准确;另一方面是目前IC的封装多种多样，很难找到与之刚好配套的在线测试夹具，即便是有相应夹具，也常常会因为电路板(元件)涂有防护层而接触不良。目前，对于运算放大器的常见测试方法有两种:一种是把运算放大器当比较器来测;另一种是看运算放大器的实际波形放大效果。第一种方法简单、成本低，但从实际效果看造成误判的比较多，因为它对有输出波形不对称或有削顶现象的运放无能为力。国产电路在线维修测试仪配套的零插拔IC座普遍质量比较差，在使用不太频繁的情况下，大约2年后会出现接触不良的现象，容易造成误判，所以要及时更换。
国内生产的电路在线维修测试仪出现少说也十几年了，但一直没有得到广泛使用。除了有上面所说的那些原因外，价格高是主要因素，比如2000DX/B型检测仪的售价大约要六七万元。我见过一款不超过6000元的电路在线维修测试仪，面板如图7所示，内部电路如图8所示。
做工控电子设备维修最好找到具有三相380V动力电的场地，但实际中很多搞家电维修或计算机维修的朋友没有这种条件，而去现场试验又太麻烦，有没有一个好的解决办法呢?买一台380V/220V降压型隔离变压器，如图9所示，将变压器的220V输出端接入220V市电中，原AC380V输入端便会有380V的交流电压输出。解决了380V电源问题之后，笔者在家里成功地修好好几个变频工控电器电源电路。
需要注意的是，有些设备具有缺相保护功能，单相时不能工作。对于这样的电路，只能采取“骗”的方法，即人为地为缺相保护检测提供一个假信号。该方法不适用于在相电机这样的设备，对于小功率三相电机可以用单相输入/三相输出的变频器来试。
七、搭建平台，便于检测
与计算机或家电维修不同，工控电子设备的功能验证测试要难得多，因为客户往往只将系统中的一个单元设备拿来修，而这个设备离于相应系统环境就不能独立工作。许多客户送修时均不带伺服电机，没法组成一个闭环控制系统，加之伺服电机控制器种类也很多，不可能每一种伺服电机都备一个。
如果在检修工控电子设备时，有一个计算机板卡测试平台就好办了，因为标准统一，一台普通主机(具有一个串行COM口就行)、一块PCI显卡以及一块工控计算机底板就解决了绝大多数问题。具有串行cOM口的普通主机是用来修触摸屏及PLC的。主机不要求一定要有并口，因为那样的设备现在已难以见到。工控计算机底板主要用来维修、测试工控计算机主板;PCI显卡可以用来检查具有PCI槽的主板。
如何解决测试平台的搭建问题呢?以光电检测电路板为例，用3个BCD拨码开关作为输人控制，一个LED条图光柱(用当中的8只)作为测试结果显示，一根硬盘线连接测试电路板和光电检测电路板。虽然很简单，但效果却非常理想，这样检查和定位的故障时间由原来的每块板1小时左右缩短为几分钟。
又如可编程电源的维修难点是如何模拟系统联机测试，与普通电源不同，可编程电源有Remote(遥控)和Local(本机)两种控制模式。在生产线上基本采用Remote模式，由机台对电源进行控制(联机)，这时需做大量深人细致的工作，总结出各类接口的定义规律，然后才能搭建测试平台。解决时序、通讯协议等测试平台问题往往涉及到时序/逻辑分析，以及单片机、可编程控制器PC机的编程，这是工控电子设备维修的难点，需要我们深谙维修实践，又要知晓设计之道，文武兼备。
八、适者 生存，开拓市场
古人诗云:应筑粉墙高百尺，不容门外俗人看。千工控设备维修就是这样，大家都知道它有利润，但是的确也很难进入。前面基本上都是从技术层面去说如何做准备工作，实际上大家也一样关心如何找到相关客户，这非常重要，否则真是英雄无用武之地。这里我介绍一下自己的一些想法与做法。
首先是工控设备维修受地域经济影响明显，基本规律是南方业务好于北方，大城市业务好于小城市。以我目前所在的苏州为例吧，这里除了是传统旅游城市，也是工业城市，工厂林立，不但有劳动密集型的服装制衣厂，也有三星、明基、飞利浦等IT产品厂，还有制造半导体的高端电子行业。目前集中于长三角地区的上海、苏州无锡、常州已经形成了国内最大的半导体制造产业带。了解相关行业建立后自己的宣传根据地一网站。 关于这一点大家普遍都已经有所意识，大家可先上网搜索工业电路板维修的信息，找一下国内这方面做得成功的网站就行。
将广告做到“刀刃上”，多结交经销商，如本地那些从事低压电器、自动化设备、仪器仪表等业务的商家、乃至你买元件的上家。
千好工控电子设备维修需要解决的问题除上面谈到的外，还有技术力量的安排维修风险的规避、与客户的沟通等，如果大家有兴趣，则另文探讨。
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