智能儀表中由于引入了微型計算機后,雖然儀表的功能大大加強,但也給診斷故障和排除故障增加了一定的困難。這就要求智能儀表的使用、維護人員必須具備一定的故障診斷、檢修及維護的知識。智能儀表在平時使用中,常見故障類型一般可分為硬件故障和軟件故障兩大類:
一、常見的硬件故障
1、邏輯錯誤
儀表硬件的邏輯錯誤通常是由于設計錯誤、加工過程中工藝性錯誤或使用中其他因素所造成的。這類錯誤主要包括:錯線、開路、短路、相位出錯等幾種情況,其中短路是最常見的也較難排除的故障。智能儀表在結構設計上往往要求體積小,從而使印刷電路板的布線密度高,使用中異物等常常造成引線之間的短路而引起故障。開路故障則常常是由于印刷電路板的金屬化孔質量不好,或接插件接觸不良所造成的。
2、元器件失效
元器件失效的原因主要有兩個方面:一是元器件本身已損壞或性能差,諸如:電阻、電容的型號、參數不正確,集成電路已損壞,器件的速度、功耗等技術參數不符合要求等;二是由于組裝原因造成的元器件失效,如:電容、二極管、三極管的極性錯誤,集成塊的方向安裝錯誤等。
3、可靠性差
系統不可靠的因素很多,例如:金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統時好時壞,經不起振動;內部和外部的干擾、電源的紋波系數過大、器件負載過大等都會造成邏輯電平不穩定;另外,走線和布局的不合理等情況也會引起系統可靠性差。
4、電源故障
若智能儀表存在電源故障,則通電后,將造成器件損壞。電源的故障包括:電壓值不符合設計要求;電源引出線和插座不對應;各檔電源之間短路;變壓器功率不足,內阻大,負載能力差等。
二、常見的軟件故障
1、程序失控
這種故障現象是以斷點連續方式運行時,目標系統沒有按規定的功能進行操作或什么結果也沒有。這是由于程序轉移到沒有預料到的地方或在某處循環所造成的。這類錯誤產生的原因有:程序中轉移地址計算有誤、工作寄存器沖突等。在采用實時多任務操作系統時,錯誤可能在操作系統中,沒有完成正確的任務調度操作;也可能在高優先級任務程序中,CPU在出現死循外。
2、中斷錯誤
(1)不響應中斷:CPU 不響應任何中斷或不響應某一個中斷。這種錯誤的現象是連續運行時不執行中斷服務程序的規定操作。當斷點設在中斷入口或中斷服務程序中時反而碰不到斷點。
造成錯誤的原因有:
中斷控制寄存器(1E、IP)初值設置不正確,使CPU 沒有開放中斷或不允許某個中斷源請求;對片內的定時器、串行口等特殊功能寄存器的擴展I/O 口編程有錯誤,造成中斷沒有被激活;
某一中斷服務程序不是以RETI 指令作為返回主程序的指令,CPU 雖已返回到主程序,但內部中斷狀態寄存器沒有被清除,從而不響應中斷;由于外部中斷的硬件故障使外部中斷請求失效。
(2)循環響應中斷:這種故障是CPU 循環地響應某一個中斷,使CPU 不能正常地執行主程序或其他的中斷服務程序。這種錯誤大多發生在外部中斷中。若外部中斷以電平觸發方式請求中斷,那么當中斷服務程序沒有有效清除外部中斷源時,或由于硬件故障使得中斷一直有效,此時CPU 將連續響應該中斷。
3、輸入/輸出錯誤:這類錯誤包括輸入操作雜亂無章或根本不動作。錯誤的原因有:輸出程序沒有和I/O 硬件協調好;時間上沒有同步;硬件中還存在故障等。
總之,軟件故障相對比較隱蔽,容易被忽視,查找起來一般很困難,通常需要測試者具有豐富的實際經驗。
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