論文(智能儀表)

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1、智能型儀表可靠性設(shè)計(jì)與研究王秋珍(牡丹江第二發(fā)電廠黑龍江牡丹江157015)摘要：通過對(duì)智能儀表和常規(guī)儀表的具體工作情況的分析，我認(rèn)為智能儀表可靠性設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的工作是進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)。文中分析了T?擾來源和抗干擾方法，重點(diǎn)分析了瞬間斷電時(shí)的干擾過程和具冇良好抗干擾性能的復(fù)位電路。關(guān)鍵詞：可靠性設(shè)計(jì)；智能儀表；抗下擾0引言隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，它已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用于各種儀表，構(gòu)成智能儀表，使其性能得到很大改善，例如：提高精度、擴(kuò)展最程、增加功能、方便使用等，因此智能儀表受到廣泛的歡迎。它在我

2、廠應(yīng)用已經(jīng)有較長(zhǎng)一段時(shí)間了，在具體應(yīng)用中，我發(fā)現(xiàn)了一些問題.例如,在我廠#5機(jī)組的運(yùn)行過程中，用智能巡檢儀表測(cè)量發(fā)電機(jī)靜子線圈溫度時(shí)，在機(jī)組停運(yùn)的情況下,都能止常顯示溫度值，而當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)時(shí),所有顯示溫度值都比實(shí)際溫度值高很多,超出誤差允許的使用范圍，經(jīng)過反復(fù)校驗(yàn)通道，查找原因，發(fā)現(xiàn)還是市于現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)過大造成的，因此，如何捉高解能儀表的nJ靠性是一個(gè)不容忽視口急待解決的課題。通過實(shí)踐與研究，我認(rèn)為由于智能儀表與常規(guī)儀表的工作機(jī)理不同，在進(jìn)行智能儀表可靠性設(shè)計(jì)時(shí)特別重要的是進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)。以卜?將對(duì)此問題

3、進(jìn)行探討。1智能儀表進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)的必要性首先，我們來分析一下常規(guī)儀表可靠工作的過程。如圖1所示，F(xiàn)(x)是儀表的運(yùn)算電路，x是廣義的輸入信號(hào)，它不僅包括各測(cè)量對(duì)象的信號(hào)，還包括供電電源；y是儀表輸出信號(hào)，對(duì)于常規(guī)儀表而言，如果將儀表各部分看成一個(gè)申聯(lián)系統(tǒng)，則只要元?dú)饧旰?，各單元正常，則系統(tǒng)能有正確輸出，且保證y二F(x)的正確運(yùn)算。如果發(fā)生下擾，x成為X’,儀表仍進(jìn)行F(x‘)的運(yùn)算，輸出發(fā)生錯(cuò)謀；一旦干擾消失，只要儀表中各元器件完好，儀表輸出就會(huì)恢復(fù)正常?？梢姡瑢?duì)于常規(guī)儀表而言，儀表可靠性工作的關(guān)

4、鍵是構(gòu)成儀表的各個(gè)元器件均可靠工作。XY>F(x)?圖1常規(guī)儀表工作原理對(duì)于智能儀農(nóng)而言，情況就不完全一樣，?？梢姷揭恍┲悄軆x衣不能長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行,但是儀表的元器件并沒有損壞。為了研究造成這種情況的原因，下面就以Intel8031為核心的典型稠能儀表為例分析其工作過程。作者簡(jiǎn)介：王秋珍(1968)女，畢業(yè)于黑龍江電視大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)，現(xiàn)從事熱工儀表檢修工作，工程師。圖2智能儀表工作過程智能儀表由于內(nèi)直單片機(jī)，實(shí)際上是一種單片機(jī)系統(tǒng)。T作時(shí)它依據(jù)CPU中程序存儲(chǔ)器的程序指令進(jìn)行工作：CPU中的程序計(jì)數(shù)器PC

5、給出將要執(zhí)行的指令地址，該地址反映在A1——A15,16條地址線上選通程序存儲(chǔ)器中該地址的指令，指令內(nèi)容通過DO——D7八條數(shù)據(jù)線送入CPU執(zhí)行相應(yīng)的操作，其中還有若干條控制線進(jìn)行控制。這樣一個(gè)指令操作僅需幾u(yù)s的時(shí)間。一般智能儀表的一個(gè)工作循環(huán)要執(zhí)行兒千至兒萬條這樣的指令，才能完全一次從采樣到輸出的測(cè)量任務(wù)。從以上分析可見，對(duì)于智能儀表而言，要使其工作止常，必須耍按止確的順序運(yùn)行每一條指令，止確運(yùn)行指令的每一個(gè)環(huán)節(jié)，即16條地址線、8條數(shù)據(jù)線、若干條控制線上的信號(hào)必須準(zhǔn)確無誤，不允許出現(xiàn)哪怕是短暫到幾

6、個(gè)us的錯(cuò)誤。如此短暫時(shí)間的錯(cuò)誤在常規(guī)儀表中幾乎是無礙大局的，大都可以被濾波網(wǎng)絡(luò)濾掉；而在科能儀表中如執(zhí)行了若干條錯(cuò)誤指令就可能造成災(zāi)難性的后杲，比如地址總線上給出一個(gè)錯(cuò)謀的地址，該地址上恰是一條輸出指令，輸出結(jié)果必然是錯(cuò)謀的，而儀表的輸出可能在控制著一個(gè)工藝過程，必然導(dǎo)致生產(chǎn)的混亂。対于單片機(jī)系統(tǒng)而言，一個(gè)錯(cuò)誤指令的執(zhí)行就很nJ能完全打亂程序止確運(yùn)行的順序而落入死循環(huán)，單片機(jī)是十分敏感的。nJ見時(shí)能儀表Z所以造成工作失誤的原因只能有兩種町能：一為元器件損壞，二為外界干擾。集成電路芯片可以認(rèn)為具有較長(zhǎng)的

7、使用壽命，在元器件損壞Z前造成工作不町靠，只能是由于干擾而使單片機(jī)系統(tǒng)不能止常工作，故對(duì)解能儀表而言，全面嚴(yán)格的進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)是提高其運(yùn)行可靠性的重要手段。2智能儀表復(fù)位電路研究工作現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境惡劣，現(xiàn)場(chǎng)T擾因索很多，如電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲、人型設(shè)備的強(qiáng)電磁場(chǎng)T-擾、溫度、濕度的變化等都會(huì)造成對(duì)單-片機(jī)系統(tǒng)匸作的干擾。我在多年的實(shí)踐工作中認(rèn)為:在諸多干擾源中，來自于電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、尖脈沖干擾、瞬間斷電對(duì)于單片機(jī)的工作是一個(gè)很重要的干擾源，它使單片機(jī)不能連續(xù)正常工作。圖3昔通單片機(jī)豆位電路及時(shí)序t由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的

8、智能儀表人都要求上電后自動(dòng)進(jìn)入狀態(tài)，所以一般均采用上電自動(dòng)復(fù)位電路，其工作原理是：上電時(shí)rh于電容的耦合，使rst端出現(xiàn)足夠長(zhǎng)時(shí)間的高電平，單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)，隨著電容充電過程的完結(jié)，RST端變?yōu)榈碗娖?，程序?jì)數(shù)器指箱000H地址開始執(zhí)行程序。若電源Vcc突然出現(xiàn)一個(gè)短脈沖的瞬間斷電，由于脈沖時(shí)間太短，電容沒有完全放電，因此RST端仍為低電平，單片機(jī)沒有復(fù)位，仍處于工作狀態(tài)，然而在td期間，Vcc已為低電平，前文敘述的各地址線，、數(shù)據(jù)線、控