转贴－多田高空作业车控制板维修

会员2889

这是一篇论文，但写的是维修，特点吗，条理清晰，结构完整，范文呀。

大型船舶涂装维修用高空作业车，采用了以H8/532系列CPU为核心的微电脑控制装置，通过电磁阀对车体的作业斗摆动、转向、行驶、变幅、伸缩、悬臂回转等动力系统进行控制，并由传感器监测各种状态，对作业车出现的各种故障实现显示或报警。其中的微电脑控制部分功能完善，立意新颖、设计独特，应用软硬件相结合手段构成了车体安全保护功能。以山海关造船厂使用的AW－250TG－2高空作业车控制板（日本多田野株式会社生产）为例，进行原理分析，列举该种车型控制板的维修实例。

一、控制板主要功能及结构

该车控制板分为主控制板和AML控制板两部分。二者之间信息交换以串行通信的方式进行。

1．主控制板主要功能               

主控制板以日立公司生产的H8/500系列H8/532HD6475328CPU（以下称为H8/532）为核心，采用外部扩展各种存储芯片及I/O接口组成微处理器系统，CPU与接口电路之间由门电路组成功能强大的逻辑关系。H8/532CPU具有大量RAM及PROM，多个计时器，连续I/O口及8路A/D转换器，功能强大。

(1)监视功能。监测车体运行状态，当车体发生故障或信号出现畸变时，按照故障的类别在数值显示器上显示出一个专用的故障代码。

(2)输出功能。完成行使、变幅、伸缩、回转等功能的输入控制，将对应各操纵杆（行使、变幅、伸缩、回转）动作的模拟信号输出至电磁控制阀、以及缓启停的输出控制。

(3)调整功能。可由人工对模拟输入值、数字输出值、缓启停系数提供调整的手段，并储存在非易失存储器中。

(4)监控功能。通过设置控制板上的编码开关，能很方便地使模拟输入、数字输入、模拟输出、电源电压等显示在控制板的显示器上。

2．AML板主要功能

对从作业斗及转台上操纵箱传来的模拟信号和从行使、变幅、伸缩、回转及其他控制开关发来的数字信号和传感器检测出的信号进行计算，以验证其与预制的控制及监控参数的一致性，根据计算结果，控制装置向各个执行元件输出控制信号并向操纵箱输出报警信号。对采集数据与主控板之间通过SPI接口串行通信，开关量的输入输出原理与主控制板相同，模拟量采用HD6475328CPU内部的AD转换器，限于篇幅就不在这里绘出电路原理图。AML板对故障现象的监测别具一格，通过大量维修发现：当存在电路故障时，LED灯常亮；控制板正常但检测信号出现问题时，LED灯闪亮。

3．主控制板及AML板结构（图1）

该控制板结构严谨，每一功能部分自成一体。电源部分将车体电源箱提供的24V

DC变为控制板使用的5V、15V、4.5V电源信号，以完成向电子器件提供电源，进行光电祸合，提供基准电源等。模拟量输入及模拟量输出部分完成行使、变幅、伸缩、回转操作，悬臂长度、悬臂角度检测信号以及电源信号的输入，对行使、变幅、伸缩、回转等操作功能的电磁阀输出。开关量输入部分经过光电祸合及施密特整形电路完成各种操作信号及切换开关的状态读入。开关量输出部分主要完成各种操作信号的显示及报警，这样就给维修提供了很大方便。微处理器作为控制板的核心，完成数据的运算即对车体的安全保护功能。

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二、电路分析

1．电源的供给

在微控制器构成的系统中，一般都是直接由电源向CPU供电，而该控制板的电源却由CPU控制，电路工作原理为：当启动按钮按下时，仅向CPU提供较短时间的供电，在按钮按下的过程中，CPU工作，工作初始化所作的事情之一，就是由CPU的第10引脚发出一高电平信号，经图中集成电路TRAI（型号为TD62083）放大，并由外电源23.5V驱动继电器RY1线圈，而继电器RY1的常开触点闭合，将23.5V直流电源引到控制板，实现主控板的供电，见图2。由此可见，只要CPU发生故障，或是因为其他器件的损坏，造成CPU不能工作，将直接切断系统的供电电源，防止出现大的事故。另外，CPU的第51、52引脚通过程序，控制发光二极管LED3、LED4的亮、暗、闪光等，分别指出控制系统所处的状态（详细说明见日本多田野株式会社提供的说明书），维修时可根据这两个LED的状态信息判断一些故障现象，例如：E2PROM的信息写入，说明书指出两个发光二极管都无变化，而在实际维修时发现，写入信息时LED3闪亮，经检查，E2PROM当时己损坏。

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会员2889

2．自制“看门狗”电路，形成系统的复位控制（图3）

主控制板中具有复位功能芯片的复位引脚统一连接到74HC4538芯片的第7引脚。74HC4538芯片是一个可重复置位的单稳多谐振荡器，引脚1、2接入振荡电阻及振荡电容，在A端（引脚4）接地情况下，B端（引脚5）加入一下降沿脉冲，形成置位信号，Q端（引脚6）出现正脉冲，相应的（引脚7）出现一负脉冲，脉冲的持续时间取决于RC时间常数，系统正常工作时，CPU通过一定的逻辑关系定时向B端发一下降沿脉冲，使得在一定时间内（该时间长度小于RC时间常数），Q就始终维持低电平，而一旦CPU发生程序的“跑飞”，或是受到干扰，或者说与74HC4538B端具有直接或间接逻辑关系的集成电路发生故障，使得CPU没有定时向B端发出负脉冲，那么74HC4538的Q在经历了RC时间常数的低电平之后，将返回到高电平状态，此高电平信号作为复位信号将CPU等器件进行复位，避免出现其他故障。

3．逻辑功能的统一编码

控制板每一器件，全部由两级译码芯片提供译码，分别控制扩展芯片的片选，以及作为后级电路的逻辑输入、显示驱动芯片的控制等。另外在选取器件的原则上遵从了器件生产厂家的一致性，这就从另外一个角度保证了主控板工作的可靠性。

三、故障实例分析

1．AML板LED闪亮，主控制板数码管显示13

由前面原理分析可知，AML板LED闪亮时说明电路板逻辑功能工作正常，只是检测信号没进来或是与主控制板通信有故障，查阅手册发现，主控板显示13说明悬臂角度信号不正常，该信号由主控制板加进来，但主控制板并没有显示出故障现象代码，这就说明该悬臂角度信号并不是由主控板检测而由AML板监测，由电路图逐步测试，发现该信号的滤波电容己短路失效，更换此电容故障排除。

2．某块板LED4显示灯亮，控制板不工作

根据多田野株式会社提供的说明书，LED4亮表示CPL出现故障，加电源，发现加不上（即继电器RY1不吸合），参照图2，更换CPU，电源能加上了，初步确定CPU坏了，然后取下CPU，向周围器件加入TTL电平，发现74HC32工作逻辑不正常，更换之则故障排除。

3．继电器RY2上电吸合，系统不工作

由图2可见，继电器RY2的吸合路径是IC14(D71055)某引脚经TRAl线性放大后由23.5V驱动继电器线圈的。根据说明书介绍，继电器RY2是不应该上电吸合的，检查TRA1芯片，发现其工作正常。检查D71055，发现每个引脚输出均为高电平状态。查阅相关资料，D71055芯片在复位时的输出状态每个口均应为低电平，用示波器检测，发现每个引脚的波形均带有不同程度的“毛刺”，据此可判定芯片D71055己损坏，更换，则正常。

4．CPU等器件一直加载复位信号

维修某块板时发现，CPU、D71055等芯片一直加载着复位信号，造成CPU不工作，由原理图判断，提供此信号的相关器件较多，除74HC4538、74HC32、74HC154、74HC138外，影响WR写信号的器件如RAM等也可造成写信号的不正常，进而影响到复位信号，类似这样的故障现象，修理者必须具备较高的专业素养和维修经验，来判断真正损坏的器件，否则会造成因判断失误而影响整机的修理。此故障是因为控制板的RAM芯片的损坏造成了不能提供WR写信号，RAM器件内部损坏，长期拉低WR写信号。

5．中立信号不能写入E2PROM

由说明书可看出，各种中立信号通过控制板的按钮操作可以写入E2PROM，而写入信息时数码显示器由闪光变为定格，而此次写入却发现LED3闪亮，经检查，E2PROM器件损坏。

6．数据线一直拉高

CPU的数据线、控制线和地址线全部由上拉电阻拉高，这就给维修带来方便，只需将CPU取下，如果与CPU三总线有关联的器件发生损坏，那就会将相应的总线拉低，只需直接切断相应的连接线，观察总线电平的高低，便可确定器件的好坏。

7．控制板开关量输入电路

主控板具有50路开关量输入，26路开关量输出。开关量输入检测车体的各种状态信号，经由光电隔离器件TLP521实现电的隔离，隔离后由施密特触发器进行整形，扩展接口D71055读入数据。开关量输入电路见图4，开关量经过RC组成的滤波网络，由TLP521实现光电藕合，祸合后的信号经施密特反相器74HC14整形，进入扩展I/O芯片的输入口。测试时只须在开关量输入位置加入高低电平信号，量测74HC 14相应引脚，即可判断出信号通路的好坏。

四、结束语

    基于HD6475328CPU制作的高空作业车控制装置，控制板所出现的故障现象也千变万化，只要按照逻辑推理，一步一步检测，绝大部分都能解决。至今为止，我们已修复此类控制板十几块，并研发出AML板的替代产品，积累了一定的经验数据。还有数据写入问题、现场采集车体中立位置、现场调试、写入车载传感器数据等工作，在此不一一介绍。希望这篇文章能使读者对国外机电控制思路的接受、了解，以及作好使用中的维护、保养起到帮助作用。

参考文献

1  阎石．数字电子技术基础 [M]．北京：高等教育出版社，1998

2  崔忠勤．中外集成电路简明速查手册TTL、CMOS电路[M]．北京电子工业出版社，1991

3  日本多田野株式会社高空作业车应用手册

会员2889

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会员59442

工控涉及到的知识太广了，很多我们都看不懂。向版主学习啊