智能仪表抗干扰和故障诊断

精品文档-下载后可编辑智能仪表抗干扰和故障诊断1什么是智能仪表

微型计算机技术和嵌入式系统的迅速发展，使仪器仪表从结构上可以带来改变，以微型计算机为主体代替常规电子线路结构，成为新一代具有某种智能的仪表。这类仪表已经可以进行如四则运算、逻辑判断、命令识别等一些类似人脑的功能，因此习惯上称之谓“智能仪表”。

2干扰对智能仪表的影响

2.1测量误差增大

如果干扰侵入智能仪表的前向通道，会叠加在有效信号上，致使采集误差增大，特别当传感器送来的有效信号较小时，此现象尤为严重。

2.2仪表控制状态失灵

控制状态的输出一般是通过智能仪表的后向通道。由于控制信号输出较大，不易直接受到干扰。在智能仪表系统中，控制状态的输出被控量的输入和被控量的逻辑处理结果。但是，由于干扰的侵入，会造成被控量输入状态出现偏差、逻辑状态失误，致使控制误差增大，甚至无法正常进行控制。

2.3程序运行失常

干扰侵入智能仪表的核心部位CPU时，会使RAM、程序计数器PC或总线上的数字信号错乱，从而导致一系列不良后果。如果CPU得到错误的数据信息，会使运行操作失误，导致错误结果，这个错误会-直被传递下去、造成一系列错误。如果CPU得到错误的地址信息（如程序计数器PC的值会发生改变），则会导致程序运行偏离正常轨道，运行失控、造成程序在地址空间内“乱飞”，或使程序陷入死循环，导致智能仪表失控，这会给工业生产造成十分严重的后果。

3抗干扰措施的研讨

3.1电源的干扰排除

由于电源会产生磁场，而产生的磁场又会对周围的电信号产生影响。因此仪表的很多干扰来自于电源。而电源则会通过很多不同的途径对智能仪表的工作造成干扰，所以电源的净化是一个十分重要的问题。通过实践我们可以知道，完善电源滤波是一个很好的方法。在变压器旁增加滤波器，或在直流段进行CLC的II型滤波都是在源头消除干扰因素。而当电源无法很好净化的时候，智能仪表的信号电缆增加屏蔽层进行接地则是另一个行之有效的办法。

3.2时间的填充

由于智能仪表内部采用单片机进行运算处理，而其输入与输出并具有对等的时间关系。因为可能会造成干扰在不同时间接入导致单片机产生不同计算误差的结果，而实际测量中的压力、温度、流量等变化速度是远低于单片机计算速度，而单片机则空余出非常多的空余时间。所以我们可以将单片机的空余时间用程序语句填满，并辅以必要的软件处理，是输入输出关系达到近似“永远”的特性，以达到稳定智能仪表可靠性的目的。

3.3信号的光电隔离

对智能仪表中输入、输出通道与单片机系统之间进行光电隔离，是抵抗干扰非常有效的方法。这直接避免了单片机与外部电信号直接接触，从而达到抵抗干扰的目的。由于实际生产中被测量的变化往往非常缓慢，因此使用电压-频率和频率-电压的转换方式是一个比较合适的方法。

4常见故障的检查方法

4.1自诊断方法

智能仪表均以单片机为基础，其自身都具有自检测功能，在系统运行维护中，首先根据仪表自身的检测特性，判断故障情况。例如某型PID调节器能够诊断出CPU或存储器故障，当仪表显示Err-Rom，表示Rom指令溢出，无法接收按键操作，当显示Err-Ram，表示RAM指令溢出，无法接收按键操作；出现此类故障，可以判定仪表主板出现故障。

4.2对仪表线路的诊断

智能化仪表对其测量值具有诊断功能，利用这一功能，在实际运行维护中，能尽快找到测量环节的故障，以某型智能化仪表为例，当显示“HHHH”表示热电偶断路；如果输入信号是电压火电流信号，则是高出量程高限的10%，当显示“LLLL”表示热电偶正负极连接错误，其他诊断情况以此类推。

4.3观察法

当仪表出现故障时，仪表维护人员需了解事故出现前后的情况，观察仪表外观是否有人为损坏，外观正常的情况下断电打开仪表内部观察是否有脱落、焦糊、电缆脱皮等情况，然后再依次检查各种插拔部件以确认是否存在以上情况。把重要部件或原件作为重点检查对象以明确事故准确的部位和原因。

4.4信号测量法

（1）万用表测量法。可使用万用表测量仪表信号是否正常。对仪表内部电压进行测量，看看各部件的电压是否在正常工作范围内。断电后对各线路进行测量检查是否存在短路情况，并且测量主要输入输出通道的电阻值是否正常。（2）示波器法。利用示波器对关键部件的电压波形进行测量，再结合相关资料进行分析，例如，可以用示波器测量相关振荡电路的振荡频率，若无测试信号，则可能是晶振损坏；用示波器测量直流电流的纹波电压，若电压测量值过大，则会影响整个仪表的性能。（3）替代法。目前多数智能仪表的结构都是单元模块化的，其组成基本类似。多数时候仪表的故障是由于单元模块损坏失效或接插不良造成，因此替换相同模块部件则能非常有效的排除故障原因所在。比如在摸排故障时候使用同型号仪表的相同电路板或元器件替换原来的器件，就可判断出故障仪表的电路板或元器件是否发生故障，进而采取措施。