系统电子电路故障

系统电子电路故障（精选12篇）

系统电子电路故障 第1篇

关键词：电子点火系统,分类,故障检修

一、电子点火系统的分类

1. 磁感应式电子点火系统

组成:磁感应电子点火系由电源、点火开关、点火模块、点火线圈、带磁感应信号传感器的分电器总成、高压导线、火花塞等组成。如图所示:

工作原理:发动机运转时, 发动机曲轴带动分电器轴转动, 分电器里的磁感应传感器产生感应信号, 此信号输出给点火模块。由于感应信号比较弱且不规则, 必须经过点火模块内部电路进行信号放大、脉冲信号整形, 输出给大功率三极管, 此晶体三极管的集电极和发射极接在点火线圈的初级电路上。当分电器里的信号传感器转子、定子爪极互相接近时, 信号传感器输出正极性信号给点火模块, 使点火模块内晶体三极管导通, 从而接通点火线圈初级电路, 点火线圈储存磁场能。当转子、定子爪极相互对正后趋向离开时, 信号传感器输出负极性信号, 此信号输送给点火模块后, 使晶体三极管截止, 从而切断点火线圈初级电流;点火线圈的突然消失使得次极感应出20000—25000V的电动势;配电器在转动过程中准时将产生的高电压按点火顺序分配给工作缸火花塞跳火。

2. 霍尔式电子点火系统

组成:霍尔式信号发生器、点火控制器组成。如图所示:

工作原理:触发叶轮转动时, 每当叶片进入空气隙, 磁场被旁路, 霍尔元件不产生霍尔电压, 集成电路输出端三极管截止, 信号发生器输出高电位;当触发叶轮离开空气隙, 永久磁铁的磁通通过霍尔集成块, 构成回路, 霍尔集成器产生霍尔电压, 集成电路输出端三极管导通, 信号发生器输出低电位。叶片不停地转动, 信号发生器输出一个矩形波信号, 作为控制信号给点火器。由点火器控制初级电路的通断。

二、电子点火系统的故障检修

1. 磁感应式电子点火系统故障检查方法

(1) 拆下分电器盖和分火头。

(2) 拔下分电器盖中央插孔的高压线, 并使其端头距发动机缸体5—7mm。

(3) 接通点火开关, 并用旋具断续短接任意一个磁头与转子爪极。若高压线端头与缸体之间跳火, 说明点火系统工作正常, 故障可能发生在油路;若不跳火, 则点火系统有故障。检查电子控制器和传感器线束连接器插头是否插牢、检查点火线圈上的导线端子有无松脱, 若线路正常, 但仍不跳火, 说明某个总成有故障, 可继续进行检查。

2. 点火电源故障检查

(1) 断开点火开关, 拆下点火线圈“—”端子或“1”端子上的导线。

(2) 拔出分电器盖上的中央高压线, 并使其端头距发动机缸体5—7mm。

(3) 另取一根跨接线, 将其一端接点火线圈“—”端子或“1”端子, 另一端间接搭铁 (注意搭铁时间不得超过1s, 因为电子点火系统的初级电流较大, 搭铁时间过长易烧坏点火线圈) 。

(4) 接通点火开关, 当跨接线离开搭铁部位时, 如高压线端头与缸体之间无火花跳火, 说明点火线圈低压电路有故障, 应分别进行检修;如有火花跳火, 说明点火线圈和低压电路良好, 故障发生在传感器或电子控制器ECU, 可继续进行检查。

3. 传感器与控制器故障检查

(1) 拔下传感器线束插头。

(2) 将万用表的功能转换开关拨到交流电压ACV×10V档, 两只表笔分别连接传感器插座上的紫色与橙色导线端子。

(3) 接通启动机使发动机转动, 此时如万用表指示2V以上电压, 说明传感器良好, 故障发生在控制器;如万用表指示电压为0, 说明传感器有故障, 应予检修或更换。检修传感器时, 可用万用表R×1档检测传感线圈电阻进行判断。

三、电子点火系统的检修实例

1. 怠速触点IDL常开 (节气门关闭时, IDL触点不能闭合)

故障现象:一辆桑塔纳2000GSi发动机怠速在800-1000R MIN之间波动, 在怠速工况下开空调, 开前大灯, 打转向盘等增加负荷时, 发动机不提速, 但加速时正常。

故障原因分析:在怠速工况下IDL触点常开, ECU收到的是加速工况的信号, 就按加速工况进行燃油控制, 而发动机此时却在怠速工况工作, 进气量较少, 造成混合气过浓, 转速上升。当ECU收到氧传感器反馈的“混合气过浓”信号时, 减少喷油量, 增加ISC阀的开度, 又造成混合气过浓, 转速当然又上升……如此如此游车。

故障检测排除:此现象的故障出现, 自诊断, 一般没故障码记录。拔下TP插头看故障现象不变化。用一节导线短接插头端的IDL端与搭铁端子, 故障现象消失。

2. 怠速触点IDL (节气门打开时, IDL触点仍然闭合)

故障现象:一辆桑塔纳2000GSi发动机怠速稳定, 加速时转速在1500—2000r/min之间上下泼动, 加速无力。

故障原因分析:ECU按错误信号采用“急减速断油程序”控制, 发动机实际处于加速工况, 但ECU收到的信号却是怠速工况。当发动机加速到2000r/min时, 达到怠速断油转速, ECU实施断油的存储程序;当转速下降到1500r/min时, 又恢复供油, 又至2000r/min时又断油。如此如此重复, 就叫游车。节气门打开时, IDL触点仍然是在闭合中。

故障检测排除:自诊断无DTC记录。拔下TPC插头后加速时, 故障现象消失。在检查节气门开度大于5度时, 可用万用表测节气门位置传感器的IDL端子与打铁端子之间的电阻为0时, 故障排除。

3. 点火过迟

故障现象:一辆桑塔纳怠速游车, 加速无力。

故障原因分析:发动机点火过迟, 可使气缸中的可燃混合气燃烧不充分, 有时延至排气管内燃烧, 使氧传感器检测到“混合气过浓”的故障信号并传到ECU, ECU据此信号减少供油量, 造成混合气过稀, 氧传感气检测到“混合气过稀”的信号又传到ECU, ECU据此信号又增加供油量, 如此反复, 就造成了怠速游车的现象。同时, 由于点火过迟, 可燃混合气燃烧不完全, 发动机功率下降, 加速表现出无力。

故障检测排除:调取故障码。用检测仪器读取点火提前角, 符合标准检查曲轴位置传感器安装是否正确, 发现曲轴位置传感器松动。紧固曲轴位置传感器, 试车, 发动机工作正常, 故障排除。

4. 节气门关闭不严

故障现象:一辆桑塔纳发动机怠速在1000—2000r/min游车。

故障原因分析:电喷发动机在怠速时, 节气门应该处于关严不漏气状态 (旁通空气怠速控制式) , 若节气门在怠速工况时, 其关闭不严造成漏气, ECU是无法对其进行控制的。因而造成发动机进气量大, 空气流量计的VS信号增大, ECU增加喷油量使转速增加。但此时的节气门位置 (TPS) 的怠速触点 (IDL) 还处于闭合状态, ECU又根据IDL信号按怠速程序供油, 减少喷油量, 又使转速下降。节气门脏卡时, 关闭不严引起的怠速上下变化

故障检测排除:拔下怠速控制阀 (ISCV) 插头, 发动机怠速不下降, 检查节气门体做透光检查, 发现节气门脏卡, 清洗节气门, 试车, 发动机工作正常, 故障排除。

参考文献

[1]金洪卫.汽车概论.中国劳动社会保障出版社, 2006.

[2]赵奇.汽车发动机构造与维修.中国劳动社会保障出版社, 2004.

[3]申容卫.汽车电子技术.机械出版社, 2004.

电力电子系统故障诊断技术研究论文 第2篇

摘要：在高科技技术这一行列中，电力电子技术是很重要的一类。这项技术对人才的专业素养要求较高。也就是当出现故障的时候，只有专业人才才能维修。随着高科技技术的发展，故障的维修方式也更加多种多样。但是，发展中总会存在问题，高科技技术也不例外。该文章针对故障检修方式进行了全面深入的分析与探究。

关键词：电力电子技术;故障;检修技术

1探究的作用

电力电子技术在诸多方面如教学、医学、环保等行业都有大量运用。但电力电子设备本身却非常需要使用者的细心保养，不然随着时间的流逝，设备所带来的问题也越来越明显。这些问题逐渐扩大到了一定程度就会导致设备报废，而因此造成的财产经济损失也是一笔庞大的支出。当设备故障时，单单只靠维修人员个人的努力是无法完成故障排除的。寻找问题根源并以快速便捷的方式维修好严重故障的设备，这不是单靠维修人员的主观能动性就能解决的问题。拥有电力电子系统故障的维修技术是维修人员能够寻找问题根源并完成设备维修的客观条件。与此同时，维修人员的经验也相当珍贵。如果缺少工作经验，那么哪怕拥有电力电子系统故障的维修技术，想要快速的找到问题所在并及时解决也比较困难。只有在维修人员经验丰富的前提下，才能在故障发生时及时处理解决。这样既避免了财产损失，又能在不影响设备运行的前提下完成修缮。这就要求维修人员们不仅要掌握而且要熟练运用电力电子系统故障的维修技术。

2电力电子系统探究的前景

现如今，由于电力电子技术的优越性与便利性，电力电子设备已在市场上被广泛运用，因此当电力电子设备的故障发生时，快速检修与排除就成为了减小损失、降低成本的重要一环。如何及时的发现原因，解决问题，则是电力电子系统中需要突出注意的一点。与此同时，故障发生时的及时处理与应对也是它与普通的模拟电路的根本区别，这才是电力电子系统突出的特点。电力电子器件与普通模拟电路相比之下更加复杂，细小的零件数不胜数，其相对于普通模拟电路而言维修的困难可想而知。但是，电力电子技术可以在当故障发生时及时的定位，让经验丰富的维修员工及时的解决问题，从而缩短故障时间，提高产率。所以，电力电子技术的发展是具有广阔的发展前景的。且电力电子故障检修技术包含以下两个方面:

2.1电路系统故障的信息体现

在电力电子系统出现故障的时候，它所自带的信息发送装置，可以快速的发送故障位置，方便检修人员进行及时的检修。其中，故障发生的原因的可能性比较繁多。检修人员在进行分析时，要多方位的分析处理，寻找原因，才能得出正确的故障位置并处理。

2.2电路系统故障的位置寻找

大量的数据分析，原因探究，与不同处理故障的检修方法的同时作用可以排除不少不可能的原因和位置。从而快速的找到故障位置，分析出故障原因，从而及时地检修故障位置，解决故障带来的严重后果。因此，可以将对故障解决方式的原因分析作为理论指导进行有效的判断并作为检修的依据。检修方法分为以下五个方面:谱分析检修法、故障树检修法、人工智能检修法、波形分析检修法和参数模型检修法。以下是对五种检修方法的简单介绍:

(1)谱分析检修法:这种检修方式是针对于噪声而言的。当故障发生时，电力电子设备所产生的噪声是不同于正常运作时其所产生的声音的。由此，维修人员可以利用设备去寻找信号源，发现噪声产生的方位。利用谱分析法解决此类产生噪声的问题是最方便快捷的，可以高效率地排除无关的故障原因。

(2)故障树检修法:该类检修方式主要适用于小范围精细的查找。当故障发生时，设备会主动判断故障方位以及故障原因。设备系统会根据检测到的结果制作出一张明细的逻辑图，也就是所谓的故障树。在逻辑图的.指引下，寻找故障地点就变得相当容易了。维修人员通过故障树排除各种无关故障可能性之后就可以很快找到最佳解决方式。虽然故障树灵活多变，但其工作量小容易出错也是此法不可忽视的短板。

(3)人工智能检修法:该法又细分为三类，专家系统检修法，模式识别检修法，人工神经检修法。专家系统检修法，指的是专家与计算机网络技术的连接，用计算机代替专家的经验，从而做出相应的措施。而模式识别检修法的使用必须具备一个前提，即把可能发生的故障方式进行分类，再根据数据走势确定是哪种故障模式再进行相应的处理解决。模式识别主要分两步，第一，是对故障特点的认证，根据不同特点进行分类，第二部是故障检修，根据对不同故障特点的分析，通过已有的设备模型进行相应的诊断。

(4)波形分析检修法:该法是利用波形分析出故障的原因从而进行检修，这种检修方法与上诉几种方法的不同之处在于，不同的故障会产生不同的波形。而依据不同的波形，就可以找出确定的故障原因并做出相应的检修。总体来说这种检修方法更普遍和准确。

(5)参数模型检修法:参数模型检修法主要是针对有模型的故障问题。这里既包括方法也包括参数预计。该类方法主要是通过对比模型进行有效的数据分析。共分为三个步骤:比较产生残次、故障类型检测、分析类型及原因。

3结语

通过几种检修方法的对比，我们不难看出电力电子系统技术的发展快速以及无限前景。在经过一代代人不断的研究之后，电力电子技术将会发展地越来越完善和合理。虽然电力电子技术目前仍有缺憾，但同时也要看到他的优势促进作用。

参考文献:

[1]任磊，韦徵，龚春英，沈茜.电力电子电路功率器件故障特征参数提取技术综述[J].中国电机工程学报，(12):3089～3101.

[2]李再华，刘明昆.电力系统故障的智能诊断综述[J].电气技术，(08):21～24.

[3]王洪亮.常用的电力电子系统故障诊断方法[J].电子技术与软件工程，(20):173.

汽车电子仪表显示系统的故障检修 第3篇

1.电子仪表显示系统检修注意事项

汽车电子仪表显示系统在检修中，需注意以下事项：

(1)汽车电子化仪表比较精密，对检修技术要求较高，检修时应遵照各汽车实用维修手册中的有关规定，必要时，电子化仪表装置应送专业维修单位检修。

(2)汽车电子化仪表显示板与母板(逻辑电路板)不仅较容易损坏，而且价格也较贵，因此，在使用与检修时应多加小心。除非有特殊说明，否则不能将蓄电池的全部电压加在仪表板的任何输入端。在检查电压、电阻时，应使用高阻抗仪器(不能使用简易仪表)，若检修汽车仪表时使用不当，常常会造成微机电路的严重损坏，因此，进行仪表检修时应特别注意这一点。

(3)对需要检修的电子仪表板，拆卸时首先应切断电源，而后按拆卸顺序进行拆卸。应特别注意拆卸时不能敲打、振动，以防损坏电子元器件。

(4)在拆装仪表板总成之前，脱开连接器或端子时，应先脱开蓄电池端子。更换电子仪表元器件时，应小心静电造成元器件的损坏。

(5)发动机运行时不能将蓄电池断开，因为这会引起瞬间的反电势，导致仪表损坏。

(6)在处理电子式车速/里程表的电路板时，必须使用原来的塑料盒，以免因静电感应而损坏。若不慎碰触电路板的接头时，将会使仪表的读数消除，此时就必须送专业维修后才能使用。

2.电子仪表板常用的检测方法

汽车的很多电子仪表板都是由微机进行控制，同时具有自检功能。只要给出指令，电子仪表板的电子控制器便对其主显示装置进行系统的检查，若出现故障，便以不同的方式警告驾驶员，显示系统出现故障，同时将出现故障部位故障码储存，以便维修时将故障码调出，指出故障部位。当确认仪表板有故障时，应进行检测。

(1)用快速检测器进行检查

快速检测器能发出模拟各种传感器信号，用它能够迅速测出故障的部位。如在使用测试器向仪表板输入信号时，仪表板能够正常显示，说明传感器或其电路有故障。若显示器仍不能显示，再将测试器直接接在仪表板的有关输入插座上，此时若显示器能正常显示，说明线束和连接器有故障，否则表明仪表板有故障。

(2)用电脑快速测试器

这种测试器能够模拟燃油的流量和车速传感器的信号，同样把测试器所发出的信号从不同部位输入，即可检验传感器、线束对号电脑和显示装置工作是否正常。

(3)用液晶显示仪表测试器检查

该测试器在测试时接在仪表板上，能为仪表板和信息中心提供参照输入信号，这就可检测出信息中心的工作状态。这种测试的目的是，对仪表板有无故障做进一步的验证。

3.电子仪表板常见故障的检测

汽车电子仪表显示系统的故障，一般都出在传感器、连接器、导线、个别仪表及显示器上。检修时应先将传感器电路断开或拆下，用检测设备对它们进行逐个检查。

(1)传感器的检测

首先将传感器的电路断开或拆下传感器，用仪器进行逐个检查。对各种电阻式传感器的检查，通常是采用测量其电阻值的方法来判断它的好坏，即把所测得的电阻值与其规定的标准电阻值相比较，判断传感器有无故障，若所测的值小于规定的数值，表明传感器内部短路。传感器一般是不可拆、不可维修的元件，若有故障只能更换新件。

(2)连接器的检查

采用电子仪表的汽车，往往需要很多连接器把电线束连到仪表板上去。这些连接器一般都采用不同颜色，以便辨认它属于哪一部分的连接。为保证其连接可靠、牢固，连接器上都设有闭锁装置。检查时可用眼看或手摸的方法进行，连接器装置要齐全、完好，插头、插座应接触可靠、无锈蚀。仪表电路工作中用手触摸连接器，应没有明显的温度感觉，若温度过高，说明该连接器接触不良，应查明原因予以排除。

(3)个别仪表故障诊断

若电子仪表板上个别仪表发生故障，应检查与此仪表相关的各个部分。首先应检查各导线的连接状况，包括各连接器的接触状况，线路是否破损、搭铁、短路或断路等。然后再用检测设备分别对该仪表及传感器进行检测，查明故障原因，予以修复，必要时更换新的元件。

(4)显示器故障检修

一旦电子仪表板上的显示装置部分笔划、线路出现故障，应将仪表板上显示器件调整到静态显示状态，仔细观察是否还有别的故障，就此时出现的故障，使用检测设备对与此相关的电路或装置进行认真检查。若仅有一二笔划或线段不发亮或不显示，则说明逻辑电路板通过多路传输的脉冲信号正确，可能是显示装置的部分线段工作不正常，遇此情况应作进一步检查，属于接触不良的应加以紧固，确保其电路畅通；若是电子器件本身的问题，通常应更换显示器件或电路板。

4.电器仪表故障的诊断方法

一般来说，使用电子化仪表的汽车都采用电子控制，其中包括对电子化仪表系统的控制，即来自各种传感器信号处理和仪表的显示都是由微机控制的。使用微机控制的汽车一般都具有故障自诊断系统，包括对电子化仪表系统进行自检，检查电子仪表系统功能是否正常，并对其故障进行诊断，对于多数车辆来说，只要按下计算机上的相应按扭，即开始对汽车进行自检，若有故障，就可以读出故障码，然后，通过查阅有关手册，就可以了解故障码代表的故障原因，找出相应的处理方法。

对于汽车仪表装置的故障诊断，除了依靠车载计算机自诊断系统进行自诊断以外，还可以使用专门的检测设备，对其进行检测和诊断。这些检测设备属于外接设备，可以直接插入汽车微机的相应插槽内使用。

现在汽车上的电器仪表的作用越来越大，随之产生的故障也相应增多，现介绍几种诊断故障的简易方法:

(1)拆线法

当汽车电器仪表读数异常，通过分析，推断可能是传感器内部或传感器与指示仪表间的导线存在搭铁故障时，常采用拆线法进行检查。即通过拆除有关接线上的导线，来判断故障的原因及部位。以电磁式燃油表为例，当传感器内部搭铁或浮子损坏，以及传感器与燃油表间的导线搭铁时，无论油箱内油量多少，接通点火开关后，燃油表指针总指向"0"。此时可采用拆线法进行检查。首先，拆下传感器上的导线，若此时燃油表指针向"I"处移动，为之传感器内部搭铁，或浮子损坏;若指针仍指向"0"，则应拆下燃油表上的传感器接线柱导线，若仪表指针向"I"移动；为燃油表至传感器间的导线搭铁；若指针仍不动，则可能是燃油表内部损坏或其电源线断路。

(2)搭铁法

当汽车电器仪表读数异常，通过分析、推断可能是传感器搭铁不良或损坏，以及传感器与指示仪表间的导线存在断路故障时，常采用搭铁法进行检查。通过用导线将有关接线柱搭铁，可判断故障的原因及部位。

接通点火开关后，对于电磁式燃油表无论油箱存油多少，燃油表指针均指向"I"，对于双金属片式燃油表，燃油表指针则均指向"0"，以上情况均说明相应仪表传感器可能搭铁不良、损坏，或者是传感器与指示仪表间的导线存在断路故障。可利用搭铁法进行检查。首先，将传感器与导线相连的接线柱搭铁，若指针转动，说明传感器损坏或搭铁不良；若指针不转动，可用导线将指示仪表上接传感器的线柱搭铁，若指针转动，为之传感器与指示仪表间的导线存在断路故障;若指针仍不转动，则说明指示仪表内部损坏或其电源线断路。

(3)短接法

在其它电器仪表工作均正常，只有与稳压器相连的仪表(燃油表、电磁式水温表)不工作时，可利用短接法进行检查。用短接导线将稳压器的输入、输出端短接，这时与稳压器相连的仪表指针若立即偏转，为之稳压器内部存在故障。

(4)对比法

系统电子电路故障 第4篇

TCAS系统是现代飞机的重要机载电子设备,其复杂的系统交联和内部构造,对系统维护和故障排除提出了很高的要求。TCAS系统对信号的灵敏度和精度有很高的要求,大量的数据计算是其提供高精度电子识别的基础,再加上机上复杂恶劣的电磁环境,造成了各型飞机上TCAS系统故障率相对较高的情况。TCAS系统主要由TCAS处理器、上下两部天线、TCAS/ATC控制盒、E-FIS系统、音响警告系统等部件构成,TCAS计算机的计算需要其他系统提供许多信息,如IRS的姿态和气压高度数据、RA的无线电高度信号、EFIS控制板、TCAS/ATC控制板、S模式应答机、最大空速数据、空地逻辑信号、起落架手柄信号等等,因此它的排故也是一个比较复杂的过程。通过对它的常见故障的分析,一般有电源故障、线路故障和组件损坏等。

1 硬件设计及实现

故障诊断系统硬件部分采用工控机和数集采集卡构成模拟量输入通道,通过测量电压和电阻为程序的故障诊断提供依据。这里使用的是凌华PCI-9812 20 MHz同步4通道模拟量输入卡,有20 MHz采样频率,由香农采样定理可知最大无失真处理10 MHz的信号,足够检测TCAS上400 Hz的交流电源。由于TCAS上电源是115 V400 Hz交流电,远超过PCI-9812的A/D转换器输入范围,因此必须通过图1所示调理电路处理。

由于线路的电阻,如继电器、接触器、按钮、开关等触点的接触电阻常是毫欧(1.5~150 mΩ),而天线连接的电阻的阻值也很低,这里使用恒流源四引线法测量电阻[2],如图2所示。

2 故障分析及模型设计

2.1 故障分析

TCAS有电源、天线、模拟、离散接口和程序销钉,还有数字接口,因为数字接口通过ARINC 735A标准定义,而物理连接是ARINC429高速输入通道,这里只检测TCAS系统中的电源、天线、模拟、离散接口和程序销钉等部分。TCAS计算机自检时能给出一些检测信息[3],常见故障如表1所示。

分解关系如表2所示,此外,抑制总线检测故障直接检测连接TCAS计算机、ATC应答机和DME测距机这几套设备的抑制线电阻。

2.2 模型及算法设计

电源质量直接关系到TCAS系统能否正常运行,电压、电流、频率是三个基本参数,此外,还有一谐波含量等参数需要得到,这里通过间接测量获得。频率和谐波含量分析采用离散傅里叶变换获得:

由于直流脉动的频率范围很宽,为了防止频域混叠,比较准确测量这些数据,需要使用数字滤波器进行滤波(防脉冲干扰滤波算法)[4]:

特征提取需获取频率中心C和频率纯度W,分别定义为:

电源质量检测处理过程如图3所示。

通过检测电源质量的特征提取、电压或电阻的测量,能获取器件的状态,进一步的故障判断是通过基于统计的贝叶斯决策方法判断。设e表示故障,s表示正常,f表示建议更换,并且先验概率p(e)、p(s)和p(f)通过经验获取。由于条件概率p(x|e)、p(x|s)和p(x|f)各类的值都较多分布在均值周围,设它们是正态分布,并通过参数估计得出。判别函数为:

则判别规则为:

通过上面算法可以判断单个器件的故障。从前面对TCAS常见故障的分析可知,需要一个故障推理机制逐个排除故障。从上面分析可知,它们具有树状组织结构,并且为了可扩展性,使用面向对象的决策树结构进行组织。将各个决策树节点的属性和方法进行封装,如图4所示。

处理流程如图5所示。

2.3 检测流程

检测过程是通过决策树进行故障部位的推理,而决策树处理中需要一些测量数据支持,因此系统处理流程如图6所示。

3 软件设计及实现

软件设计编程主要涉及三个层面的问题:底层驱动接口、应用层和人机界面层。底层驱动接口主要对数据采集卡控制及数据获取;应用层是完成数据集的存储和处理;人机界面层就是设计友好的交互界面。这里采用VC2005.net作为开发工具,并采用MFC框架的SDI框架设计。该系统采用模块化设计,结构如图7所示。

软件界面设计方式是按照向导模式设计,能使故障隔离和排除过程更加友好和便捷。为了便于决策树的维护,这里将整个决策树的数据存储于面向对象的轻量级数据库XML文件中,数据存储ORM图如图8所示。其中Test节点是测试函数内容,type属性是指测试内容是测电压或电阻或等待用户输入,而script属性通过脚本能提供更加灵活的控制策略。通过XML储存文件可以很容易地扩展和修改决策树。

本文通过对TCAS系统常见故障的分析,采用工控机和凌华PCI-9812采集卡,使用防脉冲干扰滤波算法、离散傅里叶变换和特征提取实现了对电源数据和电阻的采集和处理。而后统一通过基于统计的贝叶斯决策,实现器件的故障识别,并使用面向对象的决策树,实现了TCAS系统故障的定位和隔离。

这里采用模块化设计方法,向导方式的排故界面,提供友好的交互界面,并通过XML文件存储面向对象的决策树,以提供较强的可扩展性和维护性,并且使用基于统计的故障诊断,并可在排故同时检测可能的隐患,实现了以工业控制机为主机的TCAS电子系统故障诊断系统。

参考文献

[1]周其焕.交通警戒和避撞系统的技术特点和发展现状[J].航空电子技术,1999(2):10-16,27.

[2]李岩,姜衷山,鲁芳.高精度航空低电阻测量仪的设计研究[J].海军航空工程学院学报,2009,24(1):109-111.

[3]郭晓静,罗云林.基于故障树与神经网络的飞机TCAS故障诊断研究[A].中国控制与决策学术年会论文集,2006.

[4]王艳芳,张泾周,张应民,等.基于虚拟仪器的航空电源性能参数测试系统[J].计算机测量与控制,2007,15(12):1695-1697.

[5]董健康,耿宏.飞机排故方法模糊与统计综合评估算法的研究[J].航空学报,2004,25(3):258-262.

系统电子电路故障 第5篇

专家系统和神经网络在道岔控制电路故障诊断中的应用

我国铁路目前尚无对道岔控制电路实施行之有效的自动监测手段,而故障道岔的维修占用了较多的运营时间.在此,利用一定的故障数据,运用专家系统和神经网络技术相结合的`方法,采用Visual C++和Matlab联合编程技术,设计了一套可行的方案.与传统的监测手段相比,本系统能更快速、更有效地处理不同方面反馈来的故障信息,从而大大提高了故障的诊断效率.

作 者：曹宏丽 岳丽丽 杨福元 作者单位：兰州交通大学,自动化与电气工程学院,硕士研究生,甘肃,兰州,730070刊 名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(1)分类号：U2关键词：专家系统 神经网络 道岔控制电路 故障诊断

系统电子电路故障 第6篇

【关键词】电子电路；电路检测；故障；调试

随着科学技术的发展，电子技术已越来越多地渗透到各个领域，电子技术的发展直接推动了自动化发展。电子技术是自动化技术的基础，电子电路则是电子技术的核心。电子电路故障检测，是指当电子电路发生故障时，采用各种方法，通过测量、分析、判断，确定故障部位，找到故障点的过程。本文给合工作实践经验，对电子电路故障产生原因及检测方法与运用技巧进行了详细分析，供广大电子工程工作者参考。

1.常见故障现象及成因

电子电路故障现象种类繁多，一般的现象有：稳压电源无电压输出，或输出电压不能调整，或输出稳压性变坏、输出电压不稳定等；放大电路没有输入信号，而有输出波形；放大电路有输入信号，但没有输出波形，或者波形异常；振荡电路不产生振荡；计数器输出脉冲波形不稳，或不能正确计数等。

故障是不可避免的电路异常工作状况。故障产生的原因很多，情况也很复杂，有一种原因引起的简单故障，有多种原因相互作用引起的复杂故障。

（a）设计错误引发的故障。此类错误，应在电路设计过程中通过仔细周全的考虑而避免，如晶体管的选择和电源的配合，阻值选择不当等。

（b）对于初样的电路来说，故障原因可能是：实际电路印制板等与设计的原理图不符；元器件使用不当而损坏；连线发生短路或断路、错线、二极管、三极管、集成器件和电解电容极性连接有误等。

（c）对于定型产品出现的故障，故障的原因可能是元器件损坏，连接发生短路或断路，如焊点虚焊、接插件接触不良等，或使用条件发生变化，如电网电压波动，过冷或过热的工作环境等，影响电路的正常运行。

（d）仪器使用不正确引起的故障，如示波器使用不正确而造成的波形异常或无波形，接地问题处理不当而引入干扰等。

2.检测故障的方法

电子电路的故障检测，是指当电子电路发生故障时，根据故障现象，通过分析确定故障部位，找出故障点的过程。检测电子电路故障的方法有很多种，应根据电子电路的繁简程度、装配方法、仪器设备的情况来选择。

2.1直接观察法

直接观察法是指不用任何仪器，也不改动电路接线，利用人的视、听、嗅、触等作为手段来发现问题，寻找和分析故障的方法。不通电时检查仪器的选用和使用是否正确；电源电压的等级和极性是否符合要求；电解电容的极性、二极管和三极管的引脚、集成电路的引脚有无错接、漏接、互碰等情况；印刷版有无断路或短路；电阻、电容有无烧焦和炸裂等。通电时观察元器件有无发烫、冒烟，变压器有无焦味，示波管灯丝、LED是否亮，有无高压打火等。此方法简单有效，可对不隐蔽的故障作初步检查。

2.2参数测试法

参数测试法是借助于仪器来发现问题，寻找故障的方法。这种方法又分为断电测试法和通电测试法两种。断电测试法是在电路断电的情况下，用万用表的欧姆档来测量电路或元器件电阻值，判断故障。如检测电路中的连线、焊点等是否断路或短路；电路的供电系统，半导体三极管、集成块的直流工作状态、线路中的元器件是否参数漂移等。当测得值与正常值存在一定程度差异时，经过分析可确定故障点。通电测试法是在带电的条件下，借助于仪器测量电路中各点电压或支路电流，进行分析，寻找故障所在。如检查管子静态工作电压是否正常，集成器件的静态参数是否符合要求等。顺便指出，静态工作点也可以用示波器“DC” 输入方式测定。用示波器的优点是：内阻高，能同时看到直流工作状态和被测点上的信号波形以及可能存在的干扰信号及噪声电压等，更有利于分析故障。

2.3信号寻迹法

信号寻迹法是在电路输入端加入一定幅度、适当频率的信号，按照信号由前级到后级，用示波器逐级观察波形及幅值的变化情况的方法。如果哪一级异常，则故障就在该级。检查时也可以从输出级向输入级倒退进行。应当指出，在反馈环内，只要有一个元器件出故障，则往往整个回路中处处存在故障现象。寻找故障的方法是先把反馈回路断开，使系统成为一个开环系统，然后再接入一适当的输入信号，利用信号寻迹法逐一寻找发生故障部位。

2.4对比法

某电路是否存在问题时，可将此电路的参数与工作状态相同的正常电路的参数，或理论分析的电流、电压、波形等，进行一一对比，从中找出电路中的不正常情况，进而分析故障原因，判断故障点。

2.5替换法

有些故障比较隐蔽，器件是否失效不明显，如电容器漏电、集成电路性能下降等，这时手头有与故障器件同型号的器件时，可以将仪器中的部件、元器件等替换为相应部件，以便于缩小故障范围，进一步查找故障点。

2.6旁路法

当电路中有自激振荡或寄生振荡现象，可以利用适当容量的电容，选择适当的检查点，将电容临时跨接在检查点与参考接地点之间，如果振荡消失，就表明振荡是发生在此附近或前级电路中。否则就在后面，再移动检查点寻找。这种方法还可以用来检查电源滤波和去耦电路的故障。

2.7分割测试法

此法是将整个电路按电路结构或功能分割成若干相对独立的电路，分别测试，先找出有故障的部分，再找出故障的具体位置。对于有反馈的电路，它们各级的工作状况有牵连，可采用分割环形电路的方法，将反馈环去掉。然后逐级检查，快速找出故障。此法是一种使故障怀疑点逐步缩小范围，对检查短路故障最有效的方法。

实际寻找故障原因的方法多种多样，以上仅列举了几种常用的方法。这些方法的使用可根据电路故障的具体情况，选择合适的检测方法，排除故障。对于简单的故障用一种方法即可查找出故障点，但对于较复杂的故障在需要采取多种方法互相补充、互相配合，才能找出故障点。

3.排除故障应注意的问题

检测故障结果是否准确，很大程度受检测方法正确与否和检测精度的影响。特别是软故障，为了保证检测的效果，必须减小测量误差，提高检测精度。为此，需注意以下几点：

（a）正确使用测量仪器的接地端。凡是使用地端接机壳的电子仪器进行测量，仪器的接地端应和放大器的接地端连接在一起，否则仪器机壳引入的干扰不仅会使放大器的工作状态发生变化，而且将使测量结果出现误差。

（b）测量方法要方便可行。需要测量某电路的电流时，一般尽可能测电压而不测电流，因为测电压不必改动被测电路，测量方便。

（c）检测故障过程中，不但要认真观察和测量，还要善于记录。只有有了大量的可靠的实际记录并与理论结果加以比较，才能发现电路上的问题。

（d）调试时出现故障，要认真查找故障原因，切不可一遇到故障解决不了就拆掉线路重新安装。因为重新安装的线路仍可能存在各种问题，如果是原理上的问题，即使重新安装也解决不了（下转第209页）（上接第78页）问题。所以应当把查找故障，分析故障原因，看成一次好的学习机会，通过它来不断提高自己分析问题和解决问题的能力。

【参考文献】

[1]杨晓雁，张天知.电视机装配调试与维修技能训练[M].北京：中国劳动出版社，1998.

[2]蔡国清.TA 两片集成电路彩色电视机原理与维修[M].北京：人民邮电出版社，1991.

[3]王为民，段华炜，姬铁兰.电子电路的故障检测[J].科技情报开发与经济，2004（5）：256-257.

电子评标系统常见故障分析与处理 第7篇

国内电力行业评标会议规模逐步扩大,电子商务平台的应用日益广泛,评标进程逐步加快。为避免评标过程中出现一些人为因素干扰,评标现场需要完全封闭并与外界隔离,所有评标专家、评委与外界信息沟通手段需要完全中断,包括内外网、手机、 电话等。

在全国电力行业的大型评标会议中,电子评标系统承担着评标现场的信息采集、传送并永久保存的作用。因此,保持电子评标系统的安全、稳定、可靠运行,对于电网企业至关重要。

1电子评标系统简介

1.1基本概况

电子评标系统在重大评标会议过程中可综合利用各种信息通信资源进行数据采集,快速建立起评标现场与评标指挥中心的音频、视频、数据联络,保证评标指挥中心与各评标现场之间评标指令下达、 信息上报的及时性和准确性,承担着及时、准确地传递第一手信息的角色,是评标过程中迅速解答评标问题的基础手段。

1.2主要功能

国家电网公司电子评标系统利用视频会议系统、 视频监控系统将采集的评标现场的语音、图像进行数据汇集,并上传至评标指挥中心,可满足评标指挥中心与评标现场互动指挥、视频会议等需要,一般从功能上可划分为传输通道和业务应用系统2个部分。

1.2.1传输通道

主要是指承担评标现场与评标指挥中心之间语音、视频及数据业务传送的通道,传输通道要求具有承载能力强、运行稳定等特点,目前主要应用VPN、 综合数据网等技术实现。

1.2.2业务应用系统

业务应用系统主要完成评标现场语音、图像或数据的采集工作,并将其传送至视频监控服务器,业务应用系统应包括但不限于以下几部分内容。

1)视频会议系统。当评标现场的问题经过现场汇总,需汇报至国家电网公司评标指挥中心时,利用视频会议系统召集会议。

2)视频监控系统。用于评标现场与视频监控服务器及视频监控服务器与评标指挥中心之间图像、 语音信息的实时传送。

3)数据网络系统。用于实现评标数据的下载、查看、传送、保存等。

4)其他系统。包括门禁系统、音视频显示系统等。

2常见故障分析与处理

电子评标系统是由多种技术、多种设备集成的系统,其应用形式与行政会议、应急会议、机动应急通信系统略有不同,只在大型集中评标过程中使用, 要求保障人员在系统故障情况下具备快速定位故障点并迅速排障的能力。电子评标系统常见故障归纳如下。

2.1视频会议系统常见故障

2.1.1视频和双流图像有黑边,无法满屏显示

1)故障现象。登录进入电子评标视频会议系统后,可与国家电网公司系统正常连接,但图像无法满屏显示。

2)分析与处理。该故障的产生是由于智能控制终端中的参数设置与屏幕分辨率不匹配导致的。可登录视频会议智能控制终端对系统进行设置:1视频图像有黑边时,调整高清视频播放终端RGB参数即可;2双流图像有黑边时,调整高清视频播放终端VGA参数即可;3视频图像、双流图像均有黑边时,需分别调整高清视频播放终端RGB参数和高清视频播放终端VGA参数。需要注意的是,在连线状态下,视频会议智能控制终端不支持本地参数调整, 因此在进入视频会议智能控制终端之前必须先断开会议,然后才能调整本地参数;在参数调整过程中, 需仔细观察屏幕图像显示,若参数调整过大,图像铺满屏幕后会变形、发虚,因此参数调整幅度应适宜[1]。 视频和双流图像有黑边、无法全屏显示故障处理如图1所示。

图1 视频和双流图像有黑边、无法全屏显示故障处理 Fig.1 Fault of video display

2.1.2视频会议系统双流传送故障

1)故障现象。当加入会议后,本地用户在用PPT汇报发言时,其他用户只能听到声音,但看不到PPT图像。

2)分析与处理。产生该故障后,可重点检查3处可能的故障点:1检查本地电脑VGA连线是否松动;2检查中控触摸屏桌插信号至双流信号的切换是否正确;3如VGA连线、信号切换均无问题,则检查视频会议智能控制终端中的会议管理,点击共享桌面按钮后其他用户才能看到本地PPT图像。视频会议系统双流传送故障处理如图2所示。

2.2视频监控系统常见故障

2.2.1监控客户端中某一摄像头黑屏故障

1)故障现象。双击监控客户端软件中某一会议室摄像头,显示黑屏,无法显示会议室图像。

2)分析与处理。首先用客户端电脑ping此摄像头的IP,IP地址在客户端设备参数中可以找到, 若不能ping通,可能是由于摄像头断电初始化导致的,可用笔记本电脑在视频监控汇聚交换机上找到这台摄像头对应的网线,连接笔记本后配置此摄像头的出厂IP,将IP地址修改为视频监控电子评标VPN网段下分配的本省IP地址,故障即可排除; 若可以ping通,则通过客户端计算机登录故障摄像头,找到视频设置选项,此时仍然显示黑屏,将黑屏下方视频屏蔽按钮前的对勾去掉,图像即可正常显示。

2.2.2本地所有摄像头无法远程传送图像故障

1)故障现象。在本地客户端中,观看本地的每个摄像头,图像均正常,但在国家电网公司监控服务器中无法远程调用本地图像。

2)分析与处理。由于本地客户端可以正常观看摄像头,本地客户端与摄像头之间均采用IP连接方式,表明本地监控服务器、本地摄像头、本地客户端、 VPN网络IP设置均无问题,问题应出在本地监控服务器的配置上。首先打开监控服务器,在配置中查看国家电网公司服务器的IP地址是否正常,如不正常则重新输入,如正常则关闭此按钮,进入监控服务器相应目录查看本地所有摄像头配置信息是否丢失,若丢失,需要对每个摄像头逐个配置,并将指向地址配置为本地监控服务器的IP。需要特别注意的是,在桌面配置中地址指向的是国家电网公司监控服务器地址,监控服务器相应目录下摄像头配置中的指向地址是本地监控服务器,进行上述操作后故障即可排除[2]。

2.3网络通道常见故障

2.3.1VPN备用通道故障

1)故障现象。在日常检查通道过程中,将2个用户边缘(Customer Edge,CE)设备之间、2个接入交换机之间、主用通道接入交换机与汇聚交换机之间的网线和尾纤拆除后,只使用备用通道传输,发现监控客户端计算机无法登录监控服务器。

2)分析与处理。首先用监控客户端计算机ping本地监控服务器地址、国家电网公司监控服务器地址,发现均无法ping通;用网线连接视频监控汇聚交换机,ping国家电网公司视频监控IP地址,依旧不能ping通。此时需要逐级查看网络问题,目前各省电力公司的CE均由通信调度网管员实时监控,可以采取自上而下的排除法。首先用笔记本超级终端登录本地CE,在CE中ping国家电网公司监控服务器地址,可以ping通;然后用SSH远程直接登录接入交换机,如能正常登录,则CE与接入交换机直联无问题,在接入交换机中ping国家电网公司监控服务器,若无法ping通,则检查接入交换机路由表配置,如路由表配置有问题,需将路由表重新配置,故障即可排除,如路由器配置无问题,则将路由器重新发布,故障即可排除[3]。

2.3.2评标现场内网正常登录OA故障

1)故障现象。由于评标过程中严禁评标专家与外界联系,因此评标场所的笔记本电脑是不能登录OA发邮件的,但评标专家自带的笔记本电脑却可以正常登录OA发邮件。

2)分析与处理。此故障的原因是由于内网核心交换机访问列表的配置问题,以思科3750交换机为例,要想进行访问控制,需要建立访问列表,评标系统的访问列表设计只能借助内网通道访问电子商务平台网站与电子白板服务器,其他网站一概不准访问[4],基于此基本思路,需在配置模式下进行配置,代码如下:

完成上面的配置后,将访问列表引入核心交换机接入端口,配置如下[5]:

上述配置完成后,访问列表才会生效。在此配置下,核心交换机下的任何交换机所连接的笔记本电脑都无法访问除电子商务平台与电子白板之外的网站。

3结语

本文研究分析了电子评标系统日常运维保障中的几种常见故障,提出了快速排查和解决故障的方法,这种排查和处理故障的思路有利于提高电子评标系统运行的安全可靠性,使运维人员可以快速应对突发故障,可为国家电网公司系统内其他网省公司评标系统运维人员提供借鉴和参考。

摘要：为提升电力行业电子评标系统的应用安全性,使该系统的日常运维工作程序化、规范化、标准化,文章对电力行业电子评标会议保障过程中常见的故障进行了梳理和归纳,重点对内网系统、VPN专网系统、视频会议系统、视频监控系统、电子白板系统以及门禁系统等常见故障进行了分析,提出了常规的排查和处理方法,可为提升电子评标系统的运维水平提供借鉴和参考。

系统电子电路故障 第8篇

虚拟维修在装备保障和维修训练中已经得到广泛的应用, 并产生了一定的经济效益。目前虚拟维修研究主要面对机械部件虚拟维修, 重点在虚拟装配和拆卸领域应用。虚拟维修训练系统中很少有面向电路故障的应用, 针对电路故障进行的虚拟维修训练研究也较少。

而目前一些复杂的装备包合复杂的电子线路, 其故障主要表现在电子元件、电子线路的损坏及性能的变化。针对这种情况, 本文研究了如何构建针对于电路的虚拟维修训练系统。

2 虚拟维修模型

虚拟维修模型是虚拟维修训练系统的基础, 由元件级、板级和部件级模型三个层级构成。

每一级模型包含电路逻辑信息和物理逻辑信息。物理逻辑信息包括正常状态物理逻辑信息和故障状态物理信息;电路逻辑信息包括正常状态逻辑信息和故障状态逻辑信息。

正常状态物理逻辑信息主要描述元件、电路板和部件的物理结构和特性, 需要利用三维建模软件进行建模。故障状态物理逻辑信息主要描述元件、电路板和部件在故障时可能的物理结构和特性, 包括短路状态、短路状态、失效状态、性能异常状态和其它故障状态。

元件级模型是装备电路的最基本模型。正常状态电路逻辑信息包含元器件电气特性、连接特性。故障状态电路逻辑信息主要描述元件可能的故障状态电路逻辑, 包含短路状态、断路状态、失效状态等。

板级模型以装备电路板为基本单元。其正常状态电路逻辑信息包含电路板电气特性、连接特性、电路结构信息, 根据这些信息构建一定的逻辑模型, 构建一定的输入输出函数模型, 模拟真实电路特征。其故障状态电路逻辑信息主要描述电路板可能的故障状态电路逻辑, 包括性能异常状态和其它故障状态等, 依据电路板常见故障, 构建状态函数模型。

部件级模型是装备电路的最大基本单元。其正常状态电路逻辑信息包括部件电气特性、连接特性、节点电气性能参数等, 根据这些信息构建一定的逻辑模型, 将部件当做黑盒子, 构建一定的部件级输入输出函数模型, 模拟部件真实电路特性。其故障状态电路逻辑信息主要描述部件的可能的故障状态电气逻辑, 依据装备部件常见故障, 构建故障状态输入输出函数模型。

3 虚拟维修过程构建

3.1 电路逻辑关系构建

装备电路的工作原理是比较复杂的, 各电路之间有着严谨而又繁复的交叉、引用和控制关系, 构建电路逻辑的过程是较复杂的工作。其中, 有一种方法, 可以根据装备真实的工作过程来梳理电路逻辑, 以工作过程为依托对电路逻辑进行简化, 能够化繁为简。并且能够根据此逻辑较好地模拟电路故障。根据维修训练的等级需要, 可以构建元件级维修电路逻辑、板级维修电路逻辑、部件级电路维修逻辑, 分别对应装备维修的三个等级。

依据装备元件级、板级和部件级的正常状态电路描述、信号关系描述, 构建装备电路正常仿真模型。

电路逻辑构建的对象是虚拟维修模型所提供的电路描述语言、装备电路描述、故障描述等信息, 依据模型提供的数据, 模拟电路工作过程编写仿真程序。将正常工作状态和每一种故障状态单独描述成一个文件, 并根据仿真程序再单独生成各自的仿真结果文件, 每一个文件保存描述各节点信号特性的仿真结果数据。电路逻辑主要在后台运行, 并与物理逻辑信息相关联。

3.2 物理逻辑关系构建

物理逻辑应展示装备逼真的外形与物理特征, 如三维模型、光照、纹理与材质等。物理逻辑构建包括几何属性、物理属性和行为属性的构建。

几何属性主要通过读取虚拟维修的物理逻辑信息获取, 获得装配约束、部件的质量、材质等基本信息。其包括三维模型的几何元素、派生零部件、特征数据以及几何部件之间的多种约束关系数据。几何属性模型是建立物理属性、行为属性的基础, 几何属性模型的好坏将直接影响后续建模的过程, 以及整个虚拟维修仿真环境的质量。

物理属性将装备的模型简化为刚体部件, 将时间、长度、质量、力等物理量进行抽象处理后, 根据位置、方向、运动属性、能量属性构建函数, 输出物体的动力学特性行为。

行为属性构建的任务就是按照虚拟维修的需要, 构造出较真实的虚拟行为过程, 使行为能够尽可能模拟虚拟对象在工作过程中的行为, 尽可能贴近实际。用户要与虚拟实体对象进行实时交互, 这就要求虚拟对象的行为必须具备较强的自适应性。

3.3 人机交互过程构建

虚拟维修仿真中, 需要虚拟人和虚拟维修部件间的直接交互, 也需要虚拟人通过虚拟维修工具和虚拟维修部件间的交互。

在真实的装备故障排除过程中, 要经过故障现象观察、故障分析、故障检测、故障修复等过程。故障分析是由操作者根据自己的知识和经验完成的, 可以不在此过程进行模拟。而故障现象观察、故障检测、故障修复等过程则需要进一步仿真。故障现象观察时操作者要进行装备操作, 反复观察故障现象, 准确获取故障现象信息。故障检测时, 操作者要利用各种仪器 (万用表、示波器、逻辑笔等) 对装备的各个节点进行测量, 在此过程中有可能拔下电缆插头, 拆卸各部件、电路板等。在故障修复过程中, 可以对损坏部位进行更换, 也可以利用各种工具进行修复。

这些操作过程的仿真要调用电路逻辑关系进行后台运算, 实时更新电路逻辑状态, 调用物理逻辑关系进行约束运算, 最后在人机交互界面进行显示。人机交互仿真过程中, 要模拟出操作过程、检测工具, 使训练人员能身临其境地实时测量、故障排除等维修作业。在装备电路虚拟故障排除训练中, 应用虚拟的策略设备 (例如万用表的表笔) 对虚拟场景中的电路节点进行测量, 并在虚拟仪器中进行显示。操作人员通过显示结果进行更换或修复操作。系统根据操作结果更新电路逻辑状态和物理状态, 从而模拟了真实的装备故障排除过程。

4 结束语

本文提出了一种面向装备电路的虚拟维修训练系统的设计方法, 为提高电子电路含量较高的装备故障排除训练提供了一种有益的途径。

摘要：针对装备电路的虚拟故障排除, 本文提出了相应的虚拟维修系统设计方法。虚拟维修模型是由元件级、板级和部件级模型三层构成, 每一层包含电路逻辑、物理逻辑信息和正常状态、故障状态信息两个维度。通过电路逻辑关系、物理逻辑关系和人机交互过程构建三个层次建设虚拟维修训练系统。

系统电子电路故障 第9篇

电子电路分为模拟电路和数字电路两种, 相较于数字电路而言, 模拟电路广泛应用于各类电子设备当中, 但其故障率却居高不下, 进而给电子设备造成的损害十分巨大。现阶段, 我国电子电路诊断以及监测技术经过多年的发展已经取得了明显的进步, 但进步主要集中在数字电路的故障诊断方面, 模拟电路的故障诊断以及监测特别是故障定位问题依然还具有较大的难度, 而这些都给电子设备的正常应用和维修处理造成了不便。

与数字电路相比, 模拟电路的故障模型更为复杂, 尤其是因元器件数据容差错误导致的故障模糊性较强, 因此有必要采用更加先进的故障诊断监测技术。笔者结合自己多年的工作实践经验, 就模拟电路故障诊断监测系统的模块划分以及实现形式进行了一些有意义的探讨, 希望对模拟电路的故障诊断与检测工作能够有所借鉴。

2 模拟电路故障的特点

模拟电路主要负责模拟信号的传输, 而模拟信号与数字信号不同, 它是随着时间进行连续变化的信号, 因而造成模拟电路的故障复杂度也较数字电路更高, 具体则具有以下特点: (1) 模拟电路的输入激励和输出响应都是连续量, 所以难以对其进行简单的量化分析, 导致模拟电路的故障模型也相对更为复杂; (2) 模拟电路的电器元件参数具有较大的容差, 一般也都允许在规定范围内的轻微故障, 而这就造成模拟电路的故障十分模糊, 难以准确对故障位置进行定位; (3) 实际应用中的模拟电路将不可避免的存在非线性问题, 即输出和反馈之间往往并非严格的线性关系, 这就增加了模拟电路故障诊断、测试的难度, 使其故障模型的复杂度进一步提高; (4) 模拟电路的频率范围较大, 其低频和高频之间可能差多个数量级, 使得故障诊断监测也变地更加困难; (5) 模拟电路因为受到其自身结构的影响, 用于故障监测的节点数量有限, 进而导致可作为故障诊断的信息不充分, 故障定位具有较大的模糊性。

3 模拟电路故障诊断监测系统的模块划分

3.1 故障诊断模块

对于模拟电路的故障诊断监测系统而言, 其主要可以划分为诊断模块和监测模块。其中, 诊断模块的核心就是故障诊断技术。以往应用较多的传统诊断方法已经难以适应诊断工作发展的需要, 而基于人工智能的一些新型诊断技术却相继被提出, 这些技术和方法提高了模拟电路故障诊断的效率和准确度, 并且也具有较高的可靠性。以下就现阶段应用较多的一些新型诊断技术进行简要介绍。

(1) 专家系统。专家系统是一种基于产生式规则的故障诊断技术, 它首先需要专家根据其知识及经验将模拟电路的故障诊断规则归纳表示出来, 从而形成知识库, 一旦遭遇故障, 就根据监测到的故障特征利用知识库中的规则进行推理, 从而实现对故障类型的诊断甚至是定位。这种技术在实际应用过程中可以不断进行扩充, 具有便于解释、擅于分析常见故障以及交互性较强等优势, 但故障诊断规则的总结和归纳是该技术应用的瓶颈, 特别是对于一些复杂故障的推理效率较低、时效性较差等问题制约了该技术在实践中的应用。

(2) 神经网络。神经网络 (如图1 所示) 可以被认为是当前人工智能领域应用比较广的一种技术, 它的核心思想是利用计算机对人脑结构以及人类认知过程的模拟来实现对故障信息的处理, 进而实现对模拟电路的故障诊断。在实际应用该技术进行模拟电路的故障诊断时, 首先需要技术人员对故障特征和故障类型的对应关系进行归纳总结;然后将故障特征作为输入, 将故障类型作为输出, 从而完成对神经网络的训练;最后, 当模拟电路发生故障时, 将监测到的故障特征输入到已经训练好的神经网络模型当中, 根据网络输出结果完成对模拟电路故障的诊断。这种技术与专家系统相比, 其最大的优势就是诊断效率较高, 可以对具体的诊断过程进行忽视, 不再需要提取并建立复杂的诊断规则, 特别是对于处理非线性关系的故障具有较大的优势。神经网络技术缺点是需要不断根据新故障特征及类型的对应关系进行重新训练, 并且因为其故障诊断过程被忽视的原因, 使得其透明性较差, 对电路故障的解释能力不高。

(3) 模糊理论。因为模拟电路的元器件具有容差特性, 进而使得故障类型与特征之间存在一定的模糊关系, 所以应用模糊理论进行电路故障诊断也成为了近年研究的一个热点。模糊理论对模糊关系具有较强的处理能力, 它能够将监测到的故障特征通过模糊映射关系来推理得到新的故障类型组合, 并能够依据一定的判断阈值实现对具体故障元器件的定位。与神经网络不同, 应用模糊理论来进行故障诊断往往可以得到多个可能的故障类型组合方案, 并将这些方案依据模糊隶属度值的高低进行先后排列, 从而给故障诊断技术人员提供了丰富的参考。但这种技术在实际应用过程中还存在不少问题, 特别是在模糊映射关系的建立方法上还存在诸多有待完善之处, 还需要相关人员做进一步的研究。

3.2 故障监测模块

上面对模拟电路的故障诊断模块进行了探讨, 而要实现故障诊断, 首先要做的就是对故障特征进行监测, 只有及时监测发现一些故障征兆, 才能为故障的诊断工作提供有效依据。现阶段, 对于故障监测的研究还处于起步阶段, 在实际中应用较多的是一些基于启发信息的搜索算法, 例如通过利用启发式的图搜索算法来进行模拟电路的故障监测。应用这些算法的关键在于建立可靠性的启发函数, 并通过函数计算来推导出最佳的节点扩展搜索方案, 从而找出最优的测点集, 并通过对测点集内节点的监测来实现对故障征兆的及时发现和处理。

4 模拟电路故障诊断监测系统的实现形式探讨

传统的故障诊断监测系统一般都需要在外部建立专门的平台, 但随着嵌入式技术的发展和进步, 如果将诊断监测系统嵌入到电子设备中, 对电子设备中的模拟电路进行实时的信号采集和故障诊断, 那么就可以极大地提高故障的诊断和监测效率。同时, 采用嵌入式的系统实现形式还利于对故障进行准确定位, 这对故障的及时排除也具有积极意义。笔者认为, 采用嵌入式的系统实现形式能够最大限度地提高电子设备的可靠性, 这也是未来电路诊断监测系统实现形式的一个最主要的发展趋势。

5 结束语

总之, 与数字电路相比, 模拟电路的故障诊断监测则较为复杂和困难, 必须打破传统技术的局限性, 通过采用新型的诊断技术和监测方法, 再辅以嵌入式的系统实现方案, 才能最大限度地提高故障诊断监测的质量和效率。

参考文献

[1]高昕, 王厚军, 刘震.线性模拟电路软故障建模与诊断策略[J].电子科技大学学报, 2015 (3) :397-402.

[2]韩宝如, 崔蕾.基于集成模糊神经网络的容差模拟电路故障诊断方法[J].现代电子技术, 2013, 36 (4) :133-135.

[3]孙必伟, 潘强.模拟电路故障诊断的BP神经网络方法研究[J].现代电子技术, 2011, 34 (14) :148-150.

配料电子皮带秤系统计量故障及处理 第10篇

某公司年产120万t的球团厂试产过程中,配料皮带秤出现了一些不正常现象:皮带秤校验、计量误差较大,且需要反复校准;校准后运行不稳定,每个星期至少需要校验一次;空皮带运行时瞬时流量不为零,有较大偏差;运行中给定量无明显变化时,积算器瞬时流量显示数据不稳定,累积流量显著偏大;配料皮带秤运行时,集控室PLC系统报警等。

1 电子皮带秤配料系统工作原理

电子皮带秤配料系统是一种集散控制系统,它集计算机管理技术、过程控制技术、网络通信技术、自动控制技术、计量技术、新传感器技术于一体,充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制,吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点,采用标准化、模块化、系统化设计,配置灵活、组态方便。实际生产中电子配料皮带秤是一个比例调节的闭环控制系统,如图1所示。电子皮带秤对圆盘给料机输送的铁精矿粉及膨润土

进行计量,由积算器接收称重信号和速度信号,经处理后转化为累计值和瞬时流量信号;再由RS-485接口传送给集控室的工业控制机(上位机),并以4～20mA的模拟电流信号传送给AI调节器。AI调节器将该信号与内部设定值进行比较运算后输出4～20mA的模拟信号给变频器,再由变频器去调节圆盘给料机的转速(在流量增大时降低转速,反之提高转速),从而使物料的流量和阶段累计量均保持在设定的范围内,进而得到合适配比的生球原料并保证可靠稳定的造球质量。

2 电子皮带秤的特点及工作环境

电子皮带秤是一种适用于皮带物料传送系统的称重设备,它具有结构简单、使用稳定、操作方便、维护量少的优点。但由于其工作环境具有高粉尘、振动、潮湿、强磁场等特点,皮带秤传感器工作的稳定性及输出信号的准确度必将受到干扰,因此皮带秤计量的准确性很难满足要求。如何保证皮带秤的称量精度和稳定性成为一大难题。

3 电子皮带秤故障原因分析

(1)电子皮带秤校验误差大,校准后运行不稳定,总体显示值偏大。电子皮带秤运行过程中,皮带运行不平稳有颤动现象,影响称重传感器的输出;下料不均匀使得皮带偏离中心位置,纠偏托辊对皮带产生的纠偏作用力通过皮带传到称重桥架,对载荷传感器产生附加作用力,使载荷传感器输出信号增大,从而使称量结果偏大;秤架有铁精矿粉以及其它灰尘堆积,皮带重力张紧装置不能上下灵活滑动,以及皮带跑偏等导致电子皮带秤自动调零重复性差、变化大。

(2)设计缺陷、施工不规范引入的外界干扰导致系统抗干扰性能差,故障频繁。电磁干扰(EMI)可能扰动或损坏信息技术系统、信息技术设备以及有电子器件的设备。雷击、开关操作、短路和其它电磁现象产生的电流可引起过电压和电磁干扰,而其中效应最严重的为存在较大金属闭环和不同布线系统沿同路由敷设,线路中的感应电压值取决于干扰电流的变化率和闭环的大小。降低电磁干扰的措施有:对电磁干扰敏感的电气设备设置电涌保护器和滤波器;将电缆的金属护套与共用联接网(CBN)连接;将电力、信号、数据电缆布置在同一路径时,宜避免形成封闭感应环;电力和信号电缆宜保持分隔,且在实际可能时相互直角交叉;为降低在保护导体中的感应电流,宜采用同心电缆;调频驱动的变频器与电机之间的电气连接采用对称布置的多芯电缆,包括含有单独保护导体的屏蔽电缆;根据制造商规定的电磁兼容(EMC)要求采用信号和数据电缆;在没有防雷装置的场所,电力和信号电缆应与防雷装置(LPS)引下线隔开适当距离或使用屏蔽电缆,最小间距应由防雷装置(LPS)设计者依据GB/T 2174.3确定,电力和信号电缆的金属护套或铠装可根据GB/T 2174.3和GB/T 2174.4雷电防护要求做联结;使用信号和数据屏蔽电缆时,宜限制来自电源线路的通过信号电缆和数据电缆接地的屏蔽层或芯线故障电流,附加加强屏蔽作用的旁路等电位导体;信号和数据屏蔽电缆为几座TT系统供电的建筑物共用时,宜采用截面积为16mm2以上的铜旁路等电位联结导体,等电位联结宜尽可能低阻抗且尽量短;接地母线提供建筑物内重要信息技术装置等电位联结系统时,可设置接地闭环母线。

球团厂配料车间载荷传感器输出的毫伏信号以及测速传感器输出的脉冲信号均为弱电信号,极易受到外界电磁场的干扰,而该球团厂配料车间现场的施工极差,虽然设计了PLC控制系统的隔离电源,但未设计信号隔离器和皮带秤电机变频器的隔离电源、进线电抗器、出线电抗器。施工时布线极不规范,称重传感器到积算器之间的连接电缆与皮带秤电机、圆盘给料机电机的动力电缆敷设在同一桥架内,并排平行敷设达150m之多,而且皮带秤电机、圆盘给料机电机的动力电缆既没有采用变频器专用电缆,也没有采用屏蔽电缆,而是采用普通的橡胶电缆。与PLC控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信号之外,总会有外部干扰信号侵入。一部分是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽略;另一部分是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。由信号线引入的干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤;对于隔离性能差的系统,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动和死机、I/O模件损坏等。电子皮带秤运行时动力电缆周围存在很强的电磁场,该电磁场必将对并行敷设的弱电信号产生干扰,使其偏离正常输出值,加上电力网络、电气设备暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备、变频器高次谐波等产生的空间辐射电磁场(EMI)的干扰,以及现场配料秤电控部分线缆与动力线缆敷设在一起且部分线缆有接头,用万用表测量仪表侧屏蔽线竟有超过50V的感应电压,严重时会使PLC系统产生EXTF外部故障报警。

(3)由接地系统混乱及接地不良造成的故障。①接地系统混乱造成的故障。接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一,正确的接地既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地反而会引入严重的干扰信号,将使PLC系统无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等,接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。规范规定电缆屏蔽层必须一点接地,但若电缆屏蔽层两端都接地,则存在地电位差,将有电流流过屏蔽层,当发生异常状态并有雷击时,地线电流将更大。此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储,造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动。该球团厂配料车间现场PLC、仪表系统没有专设单独的接地,仪表、PLC、DCS、计算机系统等电子设备的保护接地直接接至厂区电气系统接地网,工作接地(信号回路接地、屏蔽接地)应设置单独的PLC、仪表接地系统,且接地电阻要求小于1Ω。②接地不良造成的故障。称重传感器到积算器之间的连接电缆屏蔽层和积算器外壳采用缠绕的方式与接地带相连,接地电阻测量值在23Ω以上,接地效果较差,导致外界电磁干扰不能有效屏蔽;同时,接触电阻大,设备内部感应电荷不能及时通过接地电阻放尽而存在悬浮电位,加之传感器输出信号为弱电信号,必然受到干扰而偏离正常值,使皮带秤计量准确度降低。

4 电子皮带秤故障的处理

查找故障时,怀疑问题最可能出在变频器产生的高次谐波上;而控制线路有电机起停控制、近控调速、仪表调速等控制信号(如图2所示),故怀疑问题出在动力线路对控制线路特别是电机起动、准备就绪、跑偏信号、故障信号、调速信号等干扰上。为确定故障所在,拆除#2膨润土除尘灰电机和#5皮带秤电机变频器至现场电机的出线,将一段2m的电缆直接接至备用星型给料机电机上,再逐一开启配料系统,并单独对#2膨润土除尘灰电机和#5皮带秤电机进行试车,结果配料系统运行正常,PLC再未报警,由此判定问题出在变频器至现场电机的线路上。基于此,首先对所有控制信号在进PLC之前加装信号隔离器,恢复原线路以先维持生产;之后在停产检修时陆续采取了以下整改措施:

(1)针对电子皮带秤的秤体安装不牢固问题,增加了支撑并加固;控制圆盘给料机的下料量,使其均匀下料,及时清理秤架上的铁精矿粉和积灰,调整皮带重力张紧装置使其能上下灵活滑动。

(2)针对设计缺陷和施工、布线不规范引入外界干扰导致系统抗干扰性能差的问题,完善了设计,增加了隔离电源、进线电抗器、出线电抗器、信号隔离器等器件;对施工不规范之处进行整改,重新敷设控制线缆并与动力线缆分开,将动力电缆更换为屏蔽电缆,在仪表侧做好屏蔽线接地。这样就消除了感应电压,使给定信号与反馈信号恢复正常。

(3)针对接地系统混乱及接地不良造成的故障,将球团厂配料车间仪表、PLC、DCS、计算机系统等的保护接地直接接至厂区电气系统接地网,对这些电子设备的工作接地(信号回路接地、屏蔽接地)设置单独的PLC、仪表接地系统;考虑到该地土质较为干燥,开挖长宽均为2.5m、深为3.5m的接地坑,钉入3m长的镀锌角钢,在四个角的角钢上面铺焊用镀锌扁钢制作的接地网片,坑内填石墨粉和高效降阻剂,同时对电缆屏蔽层和积算器外壳与接地系统采用螺栓压接,对接触面搪锡以防止氧化导致的接触电阻增大。单独的接地系统做好后,经测试接地电阻为0.9Ω,满足接地电阻小于1Ω的规范要求。以上措施消除了悬浮电位,提高了电子皮带秤计量精度,使系统得以稳定运行。

5 结束语

经过近两个多月的试生产,配料电子皮带秤计量准确,仪表、PLC系统运行稳定。为保证设备自动控制系统安全、稳定运行,不仅要完善设计,消除设计缺陷,更要规范施工,正确安装、调试、标定,精心维护、检修,找出故障原因并采取相应措施提高系统抗干扰能力、计量精度和稳定性,确保系统高效稳定运行。

摘要：介绍球团厂配料皮带秤的工作原理和特点,针对试产过程中控制系统出现的故障,找出原因并采取相应措施。实践证明,整改后的配料秤的准确度和运行稳定性得到了提高。

系统电子电路故障 第11篇

【摘 要】故障诊断是一门综合性技术，它涉及现代控制论、信号处理与模式识别、计算机科学、人工智能、电子技术、统计数学等学科。现代故障诊断技术已有30多年的发展历史，但作为一门综合性的新学科——故障诊断学。

【关键词】电路；故障；诊断

1.电力电子电路故障诊断特点

电力电子电路的实际运行表明，大多数故障表现为功率开关器件的损坏，即晶闸管的损坏，其中以功率开关器件的开路和直通最为常见，属于硬故障。但是，电力电子电路的故障诊断与一般的模拟电路、数字电路的故障诊断还有一个重要的差别：故障信息仅存在于发生故障到停电之前的数毫秒到数十毫秒之间，因此，需要实时监视、在线诊断。

1.1电力电子电路故障诊断的目的

电力电子设备一旦发生故障，小则造成电器产品损坏、交通阻塞、工矿企业停产，大则会威胁人民生命、财产安全，甚至造成重大的人员伤亡或灾难事故，影响国民经济的正常运行。所以，对电力电子设备进行故障检测和诊断显得日趋重要。

长期以来，人们采取两种维修对策：（1）等设备坏了再进行维修，称为事后维修。这种办法的问题是经济损失很大。（2）定期检修设备，称为预防维修。这种方法有一定的计划性和预防性，但其缺点是如无故障，则经济损失较大。

电力电子设备由很多部分组成，包括电力电子主电路、电动机、发电机和各种应用电路。对电力电子设备进行故障诊断就是要对所有的这些电路进行故障检测和诊断。电力电子电路是整个电力电子设备中最关键的部分，对其的故障检测和诊断就显得尤其重要。

1.2电力电子故障诊断的作用

（1）实现早期预报，防止事故发生。

（2）预知性维修，提高设备管理水平。

（3）方便检修，缩短了维修时间，提高设备利用率。

（4）对提高设备的设计制造水平，改善产品质量有指导意义。

2.电力电子电路故障诊断方法

电力电子电路故障诊断技术包括两方面的内容：（1）故障信息的检测：以一定的检测技术，获取故障发生时的所需故障信息，供故障分析，推理用；（2）故障的诊断：依据检测的故障信息，运用合适的故障诊断方法，对故障进行分析、推理，找出故障发生的原因并定位故障发生部位。传统的故障诊断方法在电力电子电路故障诊断中也得到的广泛应用，如故障字典法、故障树、专家系统等。

2.1故障字典法

把一组典型的测量特征值和故障值以一定的表格形式存放，通过比较测量值和特征值，判断故障。先用计算机对电路正常状态和所有硬故障状态模拟，建立故障字典。然后对端口测试进行分析，以识别故障，即将选定节点上测出的电压与故障字典中电压比较，运用某些隔离算法查出对应故障。

故障字典法对于模拟电路和数字电路故障诊断具有很大的实用价值，但字典法只能解决单故障诊断，多故障的组合数大，在实际中很难实现。

2.2故障树法

故障树诊断法就是对可能造成系统失效的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素）进行分析，画出逻辑框图，即故障树，从故障树的顶事件进行搜索从而找出故障原因的方法。故障树表达了系统内在联系，并指出元部件故障与系统之间的逻辑关系。

故障树诊断直观、灵活、通用，但建树工作量大，繁琐易错，对诊断故障空间较小的问题比较合适。

2.3残差法

残差法是一种基于解析模型的故障诊断方法。即通过研究实际系统与参考模型特征输出量间的残差来进行电力电子装置主电路在线故障诊断和故障定位的过程。该方法同样适用于逆变器主电路的故障诊断，参考模型法用于电力电子电路的故障诊断具有检测量少、判据简单且与输出大小无关的特点。特别是在复杂电力电子电路的故障诊断中该法的优势更加明显。

2.4直接检测功率器件两端电压或桥臂电流的方法

通过检测各功率器件两端的电压，或检测各桥臂电流，得到功率器件的工作方式，再与触发脉冲进行时序逻辑比较，从而判断被诊断对象是否故障，此方法需要检测每个被诊断器件的电压和电流，所需测点较多，需要专门的检测电路和逻辑电路。该方法还可以通过测量电路的输入输出来实现故障诊断。正常工作时，电路的输入输出在一定的范围内变动，当超出此范围时，可认为故障已经发生。另外，还可以测量输入输出变量的变化率是否超出范围来判断是否发生故障。该方法虽然简单，但抗干扰性差。

2.5专家系统诊断的方法

专家系统就是利用计算机推理能力和领域专家的丰富经验，以及系统内部因果关系和人工智能的机器学习功能，设计出的一种智能计算机程序系统，解决复杂的系统故障诊断问题。专家系统对经验性的诊断知识进行形式化描述，突破个人局限广为传播，有利于存储和推广专家的经验，发挥专门人才作用，开辟了综合利用专家知识的新途径，比人类专家更可靠、灵活，不受环境影响。专家系统的知识结构中知识库与推理控制相对独立，可重写增删，可以结合其它诊断方法，构成知识结构的应用程序，拥有人机联诊功能，充分发挥了现场技术人员的主观能动性，并能逐步积累经验日趋完善，因此是很有生命力的故障诊断法。

专家系统诊断的基本思想是：先通过实验或仿真建立起一个可靠的知识库，该知识库包含了电路的环境知识、系统知识和一个规则库，其中知识库反映了系统的因果关系，具体到故障诊断系统中就是系统变量和故障类型、故障点之间的因果关系：然后通过人机接口得到实际运行中的特征变量值；将它应用到规则库进行推理，就得到了电路的基本工作状态和故障信息。该方法的缺点是知识库建立困难，特别是知识库庞大时更是如此。传统的故障诊断专家系统，大多是基于规则的专家系统，它将领域知识编成一系列产生式规则（表示形式为IF…，THEN…）。这种专家系统可以解决许多系统的故障诊断问题，但是由于对复杂的系统要利用大量的产生式规则（这种规则主要依赖人工编写），因而故障诊断专家系统运行很慢，很难适应实时环境的要求；另外，当遇到未见过的新故障或新信息时，如此建立的专家故障诊断系统往往不能正确处理，会因推理能力弱而出现“匹配冲突”、“组合爆炸”及“无穷递归”等问题。要解决这些问题，除非不断进行规则更新，可是新规则与原有规则很有可能相互牵连，这必然导致在规则添加和删除时遇到难以处理的困难。总之，专家诊断系统存在知识获取“瓶颈”问题、难以维护、应用面窄以及诊断能力弱和不适应模糊问题等缺点。

【参考文献】

[1]周莉.论电工技术模块化教学趋势.安徽.淮南，2001，23.

[2]王素玉，刘桦.模块化教学的应用设计与实践.山东工业大学学报社会科学版.

系统电子电路故障 第12篇

随着信息化装备的发展, 嵌入式系统应用日益广泛, 其故障排查成为装备质量监督工作的重要内容。嵌入式系统是以应用为中心, 以计算机技术为基础, 并且软硬件可裁剪, 适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统[1]。一般而言, 嵌入式系统的构架可以分成四个部分:处理器、存储器、输入输出 (I/O) 和软件。嵌入式系统包含了硬件和软件两大部分, 任何一部分出问题都将造成嵌入式系统故障[2]。“双五归零”准则是在航天领域长期的工程实践中, 探索并总结出来的解决质量技术问题和管理问题的一种科学思路和程序。“双五归零”包括技术归零和管理归零。所谓技术归零, 是指针对质量问题的技术原因进行归零。它包括定位准确、机理清楚、问题复现、措施有效、举一反三五条具体要求。定位准确, 是要求确定质量问题的准确部位。机理清楚, 是要求通过理论分析和试验等手段, 确定问题发生的根本原因。问题复现, 是要求通过试验或其它验证方法, 确定问题发生的现象, 验证定位的准确性和机理分析的正确性。措施有效, 是指针对发生的质量问题, 制定并采取可行的纠正措施, 保证产品质量问题得到解决。举一反三, 是指把发生的质量问题信息反馈给本型号、本单位和其它单位、其它型号, 并采取预防措施[3]。

1 故障现象

某型嵌入式电子设备在进行-40℃低温工作测试时, 出现系统时标计时出错的故障。恢复至常温工作测试, 系统能够正常运行, 进行55℃高温工作测试, 系统也能正常运行。再次进行-40℃低温工作测试, 故障现象复现。

2 故障定位

2.1 系统的组成和工作原理

系统时是由设备的DSP处理器对半时隙脉冲信号进行计数产生的, 系统时标电路的组成框图如图1所示。

半时隙脉冲信号是由外部信号处理板产生的3.901 25 ms脉宽的高电平脉冲, 通过逻辑驱动器74LVC245增加驱动能力后接入FPGA, FPGA直接将该信号输出给DSP的中断4。DSP的中断4设定为下降沿中断触发模式, DSP对中断进行计数, 系统通过读取计数寄存器的值从而获得系统时。系统时标计时中断程序流程图如图2所示。

2.2 故障定位分析

从系统时的计时工作原理可知, 系统时出错是由于DSP对中断计数出错导致的。将设备放入-40 ℃的低温箱, 使故障复现, 首先从软件角度出发, 利用DSP仿真器检查DSP中断程序, 在一定时间内对DSP接受的外部半时隙脉冲进行计数, 发现计数寄存器的值比正常情况下明显增多。然后从硬件角度出发, 利用示波器检查DSP中断口的半时隙脉冲, 发现半时隙脉冲存在较多的毛刺, 利用示波器观察, DSP中断口的半时隙脉冲信号的毛刺宽度大概在10 ns到20 ns, DSP处理器的工作频率为200 MHz, 中断采用下降沿触发模式, 脉冲宽度大于15 ns就可以触发中断。由此可以判断, 系统时计时故障是由于半时隙脉冲信号产生毛刺, 导致中断误触发, 从而引起中断计数增多造成的。

3 故障机理

在低温时, 沿着半时隙脉冲信号的传输路径, 逐个向上检测, 发现半时隙脉冲信号在FPGA的输出和输入口均有毛刺, 在74LVC245 驱动器的输出和输入口没有发现毛刺。半时隙脉冲信号是由外部信号处理板产生的脉冲信号通过连接器输入给74LVC245 驱动器, 经过驱动器增加驱动能力后, 经过较长的印制板走线后接入FPGA, 由于脉冲信号的走线区域含有高速信号, 总线频率达到333 MHz, DSP处理器的工作时钟达到200 MHz, 由于电路板上的信号串扰和地线噪声干扰, 导致脉冲信号经过电路板这些高速信号区域传输到FPGA时出现了毛刺干扰, 从而影响了中断计数, 导致系统时计时故障。

在常温时, 对比观察半时隙脉冲信号, 发现DSP中断口的半时隙脉冲信号也有毛刺存在, 只是毛刺的脉宽在5 ns左右, 幅值小于1.5 V, 因为脉宽太窄, 不能触发DSP中断, 所有系统工作正常。

综上所述, 系统时计时故障, 是由于低温下半时隙脉冲信号产生了较多的毛刺干扰, 导致DSP中断响应增多, 中断计数错误。

4 故障复现

设备在常温下工作正常, 观察DSP中断口半时隙脉冲信号, 没有毛刺干扰。将设备恢复至-40℃低温工作, 系统时计时故障复现, 观察DSP中断口半时隙脉冲信号出现较多毛刺干扰。

5 采取措施

半时隙脉冲在接入DSP中断前接入了FPGA, 在FPGA中没有对半时隙脉冲信号做任何处理。因此, 可以在FPGA中设计软件滤波, 对半时隙信号进行滤波处理。外部输入的半时隙脉冲周期为3.90125 ms, 低电平脉宽为3.2 us。示波器观察到的毛刺信号为10 ns~20 ns的脉冲, 考虑更为复杂的电磁环境下的信号干扰, 滤波处理设计为100 ns的低通滤波器, 即将小于100 ns的毛刺信号全部滤除。

FPGA修改程序后重新进行低温、常温、高温试验, 使用示波器检测DSP中断信号, 发现毛刺消除, DSP中断正常响应, 系统时标计时正常, 措施能够有效抑制干扰对系统的影响。

6 举一反三

和半时隙脉冲使用同一连接器输入FPGA的信号还有一组并行总线信号, 经过板上走线后接入了CPLD。该组总线信号由地址线、数据线和读写控制线组成, 为低速总线, 使用电平触发模式, 有效电平宽带在100ns以上, 经反复分析且验证存在毛刺信号不会影响总线数据传输, 使用示波器观察发现没有明显毛刺存在。

7 结束语

嵌入式系统是一种软硬件紧密结合的电子系统, 硬件是基础, 软件是灵魂, 在对嵌入式系统进行故障分析时, 要将软件和硬件综合考虑, 且注意从以下几个方面进行技术分析:

(1) 分析系统的组成和工作原理。

(2) 对于复杂故障, 进行故障树分析。

(3) 分析软件流程, 通过仿真器检测软件运行是否正常。

(4) 分析与软件运行相关的硬件电路, 测试信号连接是否正常, 必要时使用示波器、逻辑分析仪等设备对信号进行深入分析。

参考文献

[1]Raj Kamal.嵌入式系统——体系结构、编程与设计[M].陈曙晖, 等译.北京:清华大学出版社, 2005.

[2]黄建生.GPS导航定位设备测试技术研究[J].电子技术与软件工程, 2013, 10 (13) :36-37.