1 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
該系統(tǒng)的核心是由8098單片微型計算機(jī)構(gòu)成，主要完成電液位置伺服控制，系統(tǒng)框圖如圖1所示。
為滿足控制性能和可靠性的要求，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，單片機(jī)與輸入／輸出通道之間均采取了嚴(yán)格的隔離措施。在輸入通道中采用了雙線采樣、儀表放大器(AD624)差動輸入、線性隔離放大器(AD202)隔離放大和4個有源濾波等措施，有效地抑制了外部干擾?？刂破鞯目刂屏枯敵霾捎酶呔鹊母咚佥敵鯤SO.0來獲得PWM輸出，經(jīng)光電耦合，再經(jīng)有源濾波器獲得直流控制電壓，送往伺服放大器，最終達(dá)到對被控對象的控制。
2 故障診斷過程的實施
系統(tǒng)中設(shè)置有CPU、程序執(zhí)行、RAM、EPROM、輸入／輸出通道、伺服放大器等故障診斷功能。在CPU無故障的前提下系統(tǒng)故障測試框圖見圖2。
2.1 CPU故障診斷
CPU程序執(zhí)行故障診斷是利用單片機(jī)本身提供的信號和功能，配以簡單電路組成故障診斷系統(tǒng)對其進(jìn)行檢測。
CPU工作正常與否直接由硬件故障診斷模塊對芯片的信號進(jìn)行監(jiān)視。在CPU工作正常時，不斷交替進(jìn)行讀寫操作，該信號呈現(xiàn)出高低電平的交替變化。無電平變化，則CPU工作異常，此時診斷模塊輸出故障信號。
程序執(zhí)行故障由軟故障診斷模塊來檢測CPU芯片的RESET信號的變化。在正常工作時，該信號處于高電平，只有在上電復(fù)位、溢出、指令RST復(fù)位的情況下，該信號方被鉗位到低電平。在系統(tǒng)中設(shè)置了特征標(biāo)志，以區(qū)別正常復(fù)位和故障復(fù)位。其方法是：通過特征標(biāo)志發(fā)現(xiàn)是正常復(fù)位，則清除記錄數(shù)據(jù)；發(fā)現(xiàn)是故障復(fù)位，則保留記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)達(dá)N次后，軟故障診斷模塊輸出故障信號。
2.2 輸入通道故障診斷
模擬輸入信號的A／D通道是分時多路開關(guān)，采用多路開關(guān)(4052)來選擇模擬輸入信號。所有的模擬輸入信號共享8098單片機(jī)內(nèi)的A／D轉(zhuǎn)換器[1>。模擬輸入通道故障包括A／D轉(zhuǎn)換器故障、隔離放大器故障、差分放大器故障和多路開關(guān)故障。如果對這些故障一一檢測會使硬件增加較多，系統(tǒng)變得十分復(fù)雜。為避免系統(tǒng)過于復(fù)雜，對整個輸入通道實行統(tǒng)一測試。測試方法是在輸入通道的最前端，即多路開關(guān)的輸入端加2個特殊的信號(5V、0V)，通過對這2個特殊情況轉(zhuǎn)換結(jié)果的測試，判斷模擬輸入通道是否正常，測試框圖見圖3。RAM、EPROM故障診斷用軟件完成[2>。
2.3 位置傳感器故障檢測
如果電位器出現(xiàn)短路、斷路故障或與之相連的連接線出現(xiàn)短路、斷路，系統(tǒng)將不能正常工作，因此對此故障實施實時診斷是十分必要的。
按照電位器具體的安裝工藝，在線路和電位器正常時，電位器的輸出電壓不可能出現(xiàn)0V和5V這2個電壓等級。只有在電位器和連線出現(xiàn)故障時，才會產(chǎn)生0V和5V這2個電壓等級。如果在工作中，在輸入通道無故障的情況下，測得輸入電壓為0V或5V，就說明出現(xiàn)了傳感器故障。當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障時，就可以采取必要的措施及時維修。測試框圖見圖4。
2.4 輸出通道和伺服放大器故障診斷
輸出通道和伺服放大器出現(xiàn)故障將導(dǎo)致比例閥的損壞，故要設(shè)計輸出通道和伺服放大器故障診斷電路。具體設(shè)計方案如下：
模擬輸出信號由8098的高速輸出(HSO.0)端輸出，輸出通道和伺服放大器的電氣參數(shù)調(diào)整好后，HSO.0的每一輸出值對應(yīng)一基本固定的負(fù)載電流。當(dāng)HSO.0以一定占空比輸出時，通過測量通道檢測負(fù)載電流是否在相應(yīng)的范圍內(nèi)，若不在范圍之內(nèi)，說明模擬輸出通道或伺服放大器出現(xiàn)故障，測試框圖見圖5。
文中設(shè)計的診斷系統(tǒng)已于1996年用于電爐煉鋼電液位置伺服控制系統(tǒng)硬件故障診斷系統(tǒng)中，具有一定的準(zhǔn)確性、可靠性，有推廣價值。
（轉(zhuǎn)載）
