[摘要]  隨著生產過程自動化水平的提高，過程儀表的維護和故障診斷技術發展到了一個新的階段，如何在線對過程儀表進行故障檢測并診斷故障，減少甚至防止事故的產生是儀器儀表智能化要解決的一個重要問題。本文將闡述目前已經有實際應用的電子皮帶秤雙秤架法的原理、功能及其在故障在線自診斷中所起的作用。

1概述

       隨著生產過程自動化水平的提高，過程儀表的維護和故障診斷技術發展到了一個新的階段，維護工作以往是儀表出了故障才維修或定期維修，而儀表出故障時影響生產過程正常運行，甚至已經造成巨大的損失。因此如何在線對過程儀表進行故障檢測并診斷故障，減少甚至防止事故的產生是儀器儀表智能化要解決的一個重要問題。

       以作者較為熟悉的pH計為例，在線自診斷功能包含的內容很多，主要有接線自診斷功能、被測環境（溶液）自診斷功能、傳感器自診斷功能等等。接線自診斷功能主要是相關接線的開路、短路診斷；被測環境（溶液）自診斷功能主要是溫度、pH值超限診斷；而pH計在線自診斷功能中最重要且最復雜的是傳感器自診斷功能，這項功能的診斷重點有以下四項：玻璃電極阻抗的測定、參比電極阻抗的測定、pH傳感器靈敏度的測定、pH傳感器響應時間的測定。

       與pH計相比較，電子皮帶秤有很多診斷內容是相似的，電子皮帶秤至少也應該包括接線自診斷功能，被測環境自診斷功能、傳感器自診斷功能等等。接線自診斷功能主要是相關接線的開路、短路診斷，這完全可以照搬；被測環境自診斷功能如環境溫度等參數可以檢測，除了可能出現高溫的應用場合外，實際應用意義不大，這可以省去；傳感器自診斷功能則非常重要，對皮帶秤來說也是最重要且最復雜的，pH計所測的幾個參數，與皮帶秤對應的應該是稱重傳感器阻抗的測定、測速傳感器阻抗的測定、稱重傳感器靈敏度的測定、稱重傳感器響應時間的測定，這些應該是可以做到的。

       在一些電子衡器產品中，上述功能有的已經實現，比如美國哈帝（Hardy）公司的稱重控制器具有IT?專利-故障智能診斷功能，由于IT芯片是直接安裝在接線盒里，可讀出每只稱重傳感器的電壓信號，可以對系統中任何一個稱重傳感器進行診斷，當需要進行診斷時，芯片會發指令對每個稱重傳感器進行一一查看，并發出mV信號對儀表進行系統診斷。通過持續監視稱重系統，對稱重系統進行診斷，如果發現故障可給出故障信息及其發生的部位，從而節省了故障查找和檢修的時間。江蘇賽摩集團6000系列皮帶秤二次儀表帶

       有較完善的故障自診斷功能，可對多路稱重傳感器故障、測速傳感器故障、系統內部（CPU、存儲器、顯示器等）故障等進行自診斷。當然，電子皮帶秤也有其特殊的地方，需要采取一些與常規儀器儀表不同的故障檢測辦法，本文將闡述目前已經有一些應用的雙秤架法的原理、功能及其在故障在線自診斷中所起的作用。

2 雙秤架法的早期應用

       雙秤架法就是在一條皮帶輸送機上安裝兩臺電子皮帶秤的秤架，現有資料中能查到的最早出現雙秤架的是1984年建成的挪威納爾維克海港高精確度電子皮帶秤貿易計量系統，在該港口大噸位皮帶輸送機上，同時裝有兩臺8組稱重托輥的計量電子皮帶秤，皮帶寬度2000mm，長度60m，額定輸送量是11000t/h。這兩臺計量電子皮帶秤有各自獨立的秤架、信號通道、記錄指示儀表和操作選擇器等，而在兩臺秤之間還有一臺差分計數器，可對兩臺計量電子皮帶秤的稱重結果隨時進行比較，要求偏差在±0.25%以內。當兩臺計量電子皮帶秤的稱重結果的偏差達到±0.25%時，要停機進行檢查或調整，檢查或調整后再經物料試驗，所得到計量電子皮帶秤與標準靜態料斗秤的計量結果相差小于±0.1%才算合格，也才能繼續投入計量工作。對高精確度電子皮帶秤貿易計量系統來說，精度超差就代表了故障發生了，因此，當出現精度超差時發出對系統進行檢查或調整的信號，就代表了一個故障的檢測和診斷過程。

       在1982-1984年，幾乎是在挪威納爾維克海港1984年建成高精確度電子皮帶秤計量系統的同時，當時的上海港七區（現為上海港煤炭裝卸公司）進行了一場兩個廠家電子皮帶秤產品的比拼，一家是上海衡器廠生產的DBC-II型單托輥秤，一家是上海工業自動化儀表研究所研制的GGP-50型多托輥雙杠桿秤，兩家的產品裝在同一條皮帶輸送機上，以求客觀條件大體相同。這樣做的目的，是雙方都要爭誰的產品質量好、穩定性好、精度高。作為業主的上海港七區的技術人員，一方面從兩個產品的“比拼”中學到了很多東西，悟出了很多道理，另一方面又發覺如果只有一臺秤，很多電子皮帶秤初期出現的問題可能遲遲難以發現，往往要等到問題嚴重時才能察覺出來，而兩臺秤裝在一起有很多優點，稱量得到的數據有個比較，有個參照物，可以及時發現秤的運行狀況是否良好。

       在此之后的二十多年，上海港七區就一直采用雙秤架的技術用于港口煤炭的商業貿易計量（見圖1），與早期“產品比拼”不同的是，兩臺秤架的結構形式、托輥組數都是一樣的。上海港采用的比較方式是對每一條船裝載完成后的兩個累計數值進行比較，在港區控制室的操作員站上隨時可以查到這些數據。當兩個累計值之間的誤差百分比值超過規定值(如1.0%)時，要對稱量系統進行檢查或校驗。由于船主通過水尺等方式可以判斷輪船已裝運煤炭的大致數量，所以任何一次計量不準都將引起異議。商業貿易計量的電子皮帶秤投運初期，曾發生過數起爭執，船主從自身利益最大化出發，希望多裝煤炭少交錢，常常有意挑起糾紛。糾紛的解決辦法是認可船主的數字（往往比計量數據少百分之一二十）或復秤（即將已裝入輪船的煤炭全部卸到岸上，再用汽車裝車一車車送汽車衡重新計量）。如果只有單秤架，計量人員心中無底，往往無奈接受船主的數字。而有了雙秤架，計量人員胸有成竹，堅決采用復秤的方式，幾次復秤證明了雙秤架電子皮帶秤計量結果是完全正確的。在此之后，船主們承認了雙秤架商業貿易計量電子皮帶秤的權威性。但計量人員也知道，權威性是需要堅實的技術實力作保證的，而雙秤架電子皮帶秤就是技術實力中最關鍵的部分。

                                                                                                   圖1 在上海港煤炭裝卸公司碼頭使用的雙秤架技術

                                                                                                                   1-秤架1；2- 秤架2

         在智能化儀器儀表和控制系統的應用技術中，提高儀器儀表和系統可靠性的重要方法是采用冗余技術，即同一部件雙重化配置甚至多重化配置，這通常是為了保障重要系統設備不停止運轉而采取的一種技術措施。當正常運行時，一個部件投入運行，而冗余配置的部件處于熱備用狀態；當該部件發生故障時,冗余配置的部件自動接入并承擔故障部件的工作,由此可減少系統的故障時間。

        雙秤架技術與冗余技術有類似之處，即雙秤架技術是一種冗余技術，他對秤架部件作了雙重化配置