ARL4460直读光谱仪电路板故障维修两例

王明利 杨 毅 刘晓光 杜士毅 孙 娟

（首钢股份公司迁安钢铁公司，迁安064404）

1 引言

直读光谱仪因其一次分析元素多、范围广、速度快，操作方便且检出限低、精确度高而被广泛应用于冶金行业的炉前分析中。近些年来，随着人力成本负担加重和设备自动化水平的提高，国内各大钢铁企业相当多的炉前快速分析实验室都配备了全自动直读光谱仪，并实现了无人操作。瑞士Thermo fisher公司生产的ARL4460型直读光谱仪和SMS2000试样管理系统是较典型的全自动光谱分析系统之一［1］，目前在国内多家大型国有钢铁企业的炼钢快速分析试验室都有应用。该设备内部由大量电路板进行控制，仪器电路板在长期使用过程中由于积灰短路或芯片老化等原因易发生电路板损坏故障，影响设备的正常使用。电路板都属于进口备件，成本高、周期长，给企业的维护和成本控制带来很大影响，特别是现在整个钢铁行业不景气的背景下，维护人员需要通过对电路板故障进行尝试维修来降低设备的维护成本，从而降低企业运营的成本。本文介绍了ARL4460型直读光谱仪的两例电路板故障的检查、判断和处理过程，以方便使用和维护人员在发生电路板故障时快速找出电路板损坏元件进行更换和修复，快速恢复设备，降低设备维护成本。

2 故障一

ARL4460直读光谱仪在进行试样分析时，点击分析指令，光谱仪不激发，无任何报警提示，有分析结果显示，但数据异常。

2.1 故障检查和分析

关闭仪器高压和电子机柜电源开关，打开激发台门，取下护板，拆下激发台罩。首先检查光源组件母板上的电源保险，发现F2（0.5A）保险丝已烧断。更换F2保险，进行样品分析，发现F2保险再次烧断。怀疑电路中有接地或短路，电流过大导致保险烧断［2］，查找CCS模块母板电路图找出F2保险是来自CCS Power板ALPN输出到点火板，其供电电源为80V35KHZ电源模块，电路图如图1所示，怀疑点火板上有接地或短路点。

图1 F2保险连接电路图

2.2 故障处理

图2 点火板电路图

拆下点火板进行检查，点火板上积灰不多，排除由于积灰过多导致电路发生短路现象。点火板也无明显的芯片损坏、击穿现象，查找点火板电路图（图2），按照电路图元件电气连接对可能的接地点、元件的阻值及电气特性用万用表进行检测，发现晶体管IRGBC40U三个管脚之间阻值均小于100Ω，根据晶体管特性和电路图可知晶体管G、C和E、C管脚之间阻值应在10K以上，确定晶体管IRGBC40U内部击穿损坏，从网上购买该元件进行更换后进行测试，仪器分析正常。

3 故障二

ARL4460直读光谱仪在分析过程中，频繁报警：Hardware Error：ICS device failed to acknowledge message properly；当以上报警信息出现时，仪器与计算机通讯中断，无法继续分析样品，必须重启应用软件［3］，重新联机，然后才能再次分析，但联机再次分析时又重复出现同样的报警信息和故障。

3.1 故障检查和分析

首先检查ICS板，电路板状态指示灯正常，重新插拔安装仪器ICS板，检查发现各控制板板与母板连接紧固，电子柜接地线牢固。其次，打开激发台罩检查CCS光源控制板、能量板、点火板和辅助电极，检查发现母板保险完好，各板与母板插接紧固，控制信号线、电缆、光纤、接地线等连接牢固。重新联机分析报警信息和故障依旧。测试低压电源以及电子柜母板的直流电源＋5、－12、＋12、＋24V电压值，测试结果分别为＋5.11、－11.92、＋12.16、＋24.33V，低压电压值都在规定范围内，符合要求。经过以上检查确认，重新测试试样分析并观察ICS电路板指示灯状态发现当点击样品分析时电极上升指示灯正常，ICS电路板LED2指示灯，如图3所示，绿色灯闪烁两下后迅速变暗，而正常分析时该灯为连续闪烁，由此判断可能是ICS板故障，更换ICS板进行测试后仪器分析正常。

图3 ICS电路板微控制器状态指示灯

3.2 故障处理

查找ICS电路板原理图发现LED2为ICS微控制器状态指示灯。仪器联机初始化正常，更换ICS电路板后仪器恢复正常，确定CCS模块正常，报警信息为Hardware Error：ICS device failed to acknowledge message properly，说明ICS板无法正确获取样品分析时外部设备的输入条件或信息。ICS板是仪器控制和管理中心，由两块板组成。一块是MMB 88，它含有微机、仪器、专用固件、信号管理和通讯插口；另一块板是适配器板，它起着微机和仪器外部信号之间的通讯作用。将MMB88板进行对调后测试仪器工作正常，确定底部的适配器板损坏。根据仪器初始化正常，报警ICS无法正常获取信息但外部输入实际为正常的情况判断，可能是处理外部输入的芯片发生损坏，查找ICS适配器板电路图（图4），对控制外部输入的元件进行逐一测量，电阻、电容、稳压二极管等元件均正常；对外部输入控制芯片进行仔细检查，通过电路图、根据芯片的功能特点，怀疑外部中断控制器IC15（8259A）损坏的可能性最大，对其进行更换后测试，仪器工作正常，确定8259A中断控制器芯片损坏，从网上购买该芯片进行更换，该电路板恢复使用。

图4 ICS44适配器板电路图

4 结束语

通过上述方法修复后的两块电路板已正常用于ARLA460直读光谱仪上，正常使用半年多来未在发生任何问题。这种电路板处理方法不但快速解决问题，也节省更换新备件的费用［4］。仪器电路板的维修要求我们要有一定的电路和电子基础知识，能够对电路图进行分析，能够根据一些芯片的电气特性快速判断其好坏；同时作为维修人员在每次电路板维修调整前，应做好相应的标识和记录，避免维修过程中走不必要的弯路或扩大故障。通过不断积累电路板修复的经验，能够帮助我们更好的进行设备的维护和管理，延长电路板使用寿命，降低设备维护成本。

［1］邹诚.ARL4460全自动直读光谱仪常见故障与解决方法［J］.冶金自动化，2013，36（2）：73－75.

［2］常春.ARL4460直读光谱仪点火板短路故障维修［J］.光谱实验室，2004，21（7）：769－770.

［3］刁正斌.ARL4460金属分析仪故障现象及其处理［J］.重庆科技学院学报，2011，13（3）：133－136.

［4］刘博，左利峰.ARL4460光电直读光谱仪的改进［J］.河北冶金，2009，（3）：55－56.