回归基础：抢占故障诊断和排除先机，测试2类和3类报警电路

HSI Security Systems公司负责在俄勒冈州西北部和华盛顿州西南部区域安装、维护和监测电子生命安全系统。我们是一家专门从事低压系统和基本电气控制相关业务的电气承包商。我们公司拥有6名员工，今年是我们创业的第26个年头。我们的客户群65%是高端住宅客户，35%是商业客户。

系统概述

我们连接到自动化和企业系统(如门禁控制、消防、入侵、紧急呼叫和流程监控)以及根据事件或计划控制电路的电路控制装置。我们所安装的大部分面板都内置有可编程控制器。

我们的主要产品有Bosch消防、入侵和门禁控制面板以及SafeCom远程无线电设备。(我们通过了Bosch认证）。通过SafeCom无线电设备，我们可以监测各种火灾报警面板和具有高安全要求的建筑。我们监测火灾报警器的同时，还对其进行维护。由于部分系统的安装(由他人完成)质量参差不齐，因此故障诊断和排除可能是一项挑战。大多数情况下，“竣工”文件都是一厢情愿而已。

典型的系统包括一个处理器、一个控制或指挥中心、PC直连和电话接口，以及以太网/局域网(LAN)/广域网(WAN)接口、备用电池、降压变压器、机箱、报警装置、数百码(甚至数千码)长的电缆以及1至238个点位ID应答器。我们还将多个系统组合在一起，通过工作站进行控制。

我们组合使用SDI(串行数字接口)和Zonex或Mux (Bosch通用术语)总线。我们的2类和3类低压系统主要为直流12 V或24 V系统。我们的继电器可控制10 mA LED到400 A分励脱扣断路器的所有装置。我们面板的最大电流消耗为2 A。如果超过该限值，我们会安装辅助电源。

我们所有报警启动电路作为线端监控，其电阻都是有限的。我们既使用板载点或区(电路输入)，也使用板外点或区。面板上内置有一个板载点。板外点位于其中一条数据总线上。使用板载点时，电路始于面板。使用板外点时，电路始于点位ID应答器。点位ID应答器则位于数据总线上。

基线

对于每位客户，我们都会建立一个符合制造商技术指标的电气参考数据库。我们测量并记录所有启动和监控电路的电阻和电压。包括面板的累积耗流。我们还参考已知地测量每条未通电支路。这将告诉我们是否存在接地故障。

我们返回进行年度或半年度维护时，就有了一个测量电路的参考点。如果安装时的电路测量值为992 Ω，而在年度测试时的测量值为1050 Ω，我们就可以知道以下两点：

1. 该数值在制造商规定的±100 Ω范围内。
2. 该电路存在问题。

我们还知道，每个点位ID应答器都会在数据总线上产生1 Ω的电阻。这就为我们提供了一个参考点，因为我们知道数据总线上点位ID应答器的数量。

接地

由于美国国家电气标准(NEC)(以及审慎原则)要求将安装和维护的每个面板接地，因此我们要参考已知电接地来验证接地电路的电阻小于1.0 Ω。我们知道，电流会流通电阻最小的路径，因此，我们要尽可能为不必要的浪涌留出一条通路。

数据总线或主干网的测量则比较棘手。我提到过，一条数据总线最多可以有238个应答器(点位ID模块)，每个应答器都有自己的线端电阻。幸运的是，每个应答器在电路上都有自己的电阻。如果我们在开始诊断和排除故障之前就知道总数值，那么就能更好地运用“分而治之”法则。

故障诊断和排除

诊断和排除电路故障的能力一直是一门手艺，既需要直觉，也需要传统的繁重体力活。良好参考点能让我们了解工作进展和具体情况。如果在安装之时或之前的维护过程中，我们对电路进行了测量和记录，那么我们就知道在故障诊断和排除过程中希望了解什么信息。

“分而治之”法则适用于任何问题电路。首先，我们查看一遍电路，看看是否存在物理损坏，或者是否存在水渍，因为这里是俄勒冈州。如果不管用，我们就使用值得信赖的福禄克欧姆表。我们知道EOL电阻值应该是多少。如果我们测量到的电阻值为无限大，那么就说明存在开路；如果测量值为零(或接近零)，则说明存在短路。如果出现超出电路技术指标的高电阻，则可能是设备、电缆损坏或是阻抗问题。

我们一旦知道了问题所在，就可以在面板或应答器端放置一个不同数值的电阻器。我们现在知道，如果从中间切断电路，一个方向上应该有X欧姆，另一个方向上应该有Y欧姆。哪个方向的数值不符合期望，我们就应该检查该方向。我们遵循“分而治之”法则重复进行检查，直到找出问题根源。

我们还可以将 “分而治之”法则应用于接地故障。如果我们要诊断和排除故障的面板足够智能，足以告诉我们存在接地故障，那么就可以采用上述相同方法，只不过要根据已知电气地测量每条支路。如果确定故障发生在某条支路上，可以将另一条支路接地，并在测量电路时将其作为地参考。

我遇到过的最棘手的接地故障发生在位于波特兰市桥港村的一家租户内，是可寻址火灾报警器的间歇性问题，那里的总线安装得像蜘蛛网一样。通过几次维修服务，我使用欧姆表找到了一个隐蔽的接线盒，水正顺着废弃的MC电缆往下滴。下过雨后的几天内，雨水会渗入到MC电缆，并滴在电箱中朝上的接线螺帽上，造成接地故障，然后渐渐干涸。

传感器测量

万用表的另一个重要用途是测量非模拟或传统烟雾探测器中的检测元件是否符合要求。我们测量电压，然后应用倍数来读取和记录灵敏度。

测试设备的准确度极为重要，尤其是在测量低电压时。传统的烟雾探测器就是一个很好的例子。灵敏度由制造商规定。我们将该技术指标作为参考点。Bosch DS284烟雾探测器的规定灵敏度为3.0% ± 0.9%。这意味着我们的灵敏度测量值可能是2.1%至3.9%。我们测量灵敏度电路直流电压，然后乘以2，就能得出与技术指标的接近程度。由于我们乘以2，这意味着如果我们的仪表偏离校准范围0.45 V dc，就会使测试结果出现偏差。

如您所见，在上述烟雾探测器示例中，我们在测量准确度方面没有太大余地。如果我们的测量结果存在偏差，我们很容易将无故障的设备认为是存在故障的，而实际上我们不应如此做。

趋势

由于“越先进的技术越脆弱”这一古老谚语随着电气/电子行业的每一次创新而变得越来越真实，我们发现我们的仪表和文档对成功来说至关重要。

抢占故障诊断和排除先机

我们这个行业存在一个重要因素，越来越多的高压电工进入到有限能源领域。我们先取得了有限能源许可证，然后在一名骨干员工成为主管电工后才成为电气承包商，然后才达到现在的成就。因此，我们两个方面都要遵守。虽然我们都遵守相同的NEC & NFPA规范，但我们安装电缆和设备的方式却截然不同。我曾见过安装人员在5类电缆上使用Romex卡钉，卡钉砸进护套的程度越大，带宽衰减越厉害。我曾见过低压电缆与电源电压电缆安装得太近，从而在直流电路上产生交流感应。

安装低压电缆和设备时，应采用轻柔的安装技巧。仅此一点就可以减少工作完成后所需的故障诊断和排除所花费的时间和精力。