| 标题 | 智能仪表可靠性优化设计方法分析 |
| 范文 | 杜伟东 摘 要：本研究主要针对智能仪表可靠性问题进行分析，实现可靠性优化方案的构建。阐述仪表优化方法，开发优化设计软件，融入抗干扰技术。研究所论述的可靠性优化设计适用各类仪表，具备高度可靠性、安全性特点，并且成本较低，在市场竞争中具备较大优势，社会效益明显。 关键词：智能仪表；可靠性；优化设计 智能仪表为单片机、嵌入式系统多功能测量设备，该类设备需具有智能量测、数据分析、数据传递、功能多样等优势。在工业等领域具有不可替代作用，主要作用于检测、抄表等需求范围。国际、国内智能仪表应用普及，我国大力推进相关产业发展。但智能仪表与国外对比质量存在明显不足，主要原因为国内企业产品可靠性设计水平较低，缺乏系统性优化设计方法。该研究针对智能仪表可靠性不足缺点，针对性解决其问题，利用新型优化方案，使相关企业实现成本与可靠性双赢的目的。 1 智能仪表与普通仪表可靠性分析 将F（x）设定为仪表运行电路，x作为输入信号，包括电源信号、测量对象信号；y表示输出信号，普通仪表各部分设定为串联系统，元器件并无损伤，单元正常，系统可正常运行，F（x）可以正确运算。若产生干扰，x转换为x，一般继续进行F（x）运算，输出产生错误，干扰消失后元器件正常，输出恢复正常。所以仪表可靠性对仪表运行具有重要意义，依靠各个元器件。若为智能仪表，则可将In18031核心智能仪表为案例，对工作过程进行分析。见下图。 智能仪表流程图 2 智能仪表可靠性优化方案 在可靠性设计优化过程中，应利用可靠性相关理论，将智能优化方式作为基础，计算机智能技术为铺垫，将智能仪表优化所需条件满足，产品应具有较高性能参数，最终所开发的仪表具备可靠性高、体积小等特点。在设计流程中，首先需要对仪表设计可靠性进行分析，并明确电子元器件的边界，依据相应条件构建数学模型，其中需涵盖变量、目标、评价等内容，主要应用算法为蚁群算法，在此算法基础上对仪表可靠性进行深入开发，并设计出相应的优化软件，对主要依靠的技术进行分析，具体内容如下： 2.1 可靠性评价方案 智能儀表可靠性评价为判定仪表组件可靠性的方法，也是可靠性评价的主要方式。本次研究采取寿命分析方式，对优化后的仪表可靠性进行评价，其评价内容为产品结构及功能可靠性、数学模型稳定性、科学性。对实验数据及现场使用数据进行相应处理，使数据处理方法与产品寿命分布契合，进而开展拟合优化检测。根据数理统计原则，将产品所需参数提取，并根据相关公式进行计算，据寿命分布关系，将所需参数结果计算。 2.2 可靠性优化建模 将优化设计方法作为架构，可靠性设计原则为约束条件构建模型。①据所设定的可靠性优化目标，规划生产流程所需数学函数。②据行业仪表电子元件相关标准，划分电子元器件边界约束条件。③据智能仪表在生产过程中所需可靠性函数，规划电子元器件对应限制条件。④与其他约束条件结合，将其中所需变量等罗列，据上述条件构建优化数学模型。 2.3 可靠性优化计算方式 数据模型构建后，需选择适当优化计算方式。智能仪表可靠性优化设计实质内容为：在满足智能仪表所需优化条件后，设计好组件间的组配方式。针对组配问题需应用蚁群模拟算法开展，将所需结果计算。计算流程为：首先需据算法建立元器件数学模型；其次需根据相关条件及模型优化方式，构建蚂蚁路径矩阵等相关变量。第三，依靠节点活动概率等标准确定元器件选择方式。第四，依靠智能仪表所需可靠性组件，建设目标函数。第五，根据成本最优组配标准，对蚂蚁可能活动范围进行界定，并构建相应函数。第六，根据元器件组合相关标准，建设启发式因子信息素优化算法，收尾工作则是建设成功元器件可靠性优化模型。 3 智能仪表可靠性优化设计软件构建及抗干扰措施 3.1 智能仪表可靠性优化设计软件 应用上述方案，开发智能仪表可靠性优化软件，将所述优化方法进行功能性分析。在此优化软件中，需含有电子电子元件管理模块、仪表可靠性设计模块、可靠性分析模块、可靠性评价模块、仪表可靠性优化设计模块、结果仿真模块等，软件中所应用的设计脚本为C语言，并在Visual Studio 2012环境中将算法作为优化平台，下一步设定专项数据处理库。此优化软件可实现智能仪表可靠性优化工作，将电子元件表述信息做相应处理，实现全面目标优化。 3.2 抗干扰措施 电源净化：为防止程序正常运行，需进行抗干扰设计，电源干扰一般可通过其他渠道对单片机造成影响，导致程序失控，所以采取电源净化方式可使构建的智能仪表系统更具可靠性。完善的电源滤波为较好抗干扰方法，需在变压器左侧装置电源滤波器，在直流端进行CLCII型波净化。 光电隔离：智能仪表输入、输出与单片机系统采取光电隔离方式十分必要。可利用单片机系统与外界联系，抗干扰能力强。数字信号隔离属于简单光电隔离方式，直接利用光电耦合器实现。这种方式光电隔离方便，价格便宜。 4 结语 智能仪表应用可靠性做为生产企业长期关注的重点问题，所采取多种方式进行可靠性设计，但并未达到理想标准。在此背景下开展本次研究，并取得显著成果，将成本与可靠性关系有效处理，在实践中该仪表系统具有强大兼容性，可实现企业生产目标，在市场竞争中居于主动地位。 参考文献： [1]王兴贵，张明智，杜莹.Modbus RTU通信协议在智能仪表与工控机通信中的应用[J].低压电器，2014（02）：811. [2]杨凤龙，唐明新，张丽芳，元云飞.基于Modbus协议的智能仪表与Eview触摸屏通信的研究[J].仪表技术，2016（05）：4547. [3]袁飞，程恩.基与Modbus规约的智能仪表与PC机通信技术实现[J].微计算机信息，2014（09）：5657+89. [4]汪美霞，汤晓兵，陈号.Mscomm与C在监控系统和智能仪表的串行通讯中的应用[J].山东建筑工程学院学报，2014（02）：1720. [5]王永华，郑安平.基于PLC和智能仪表的下位机群与上位机通讯的实现[J].制造业自动化，2015（09）：910+13. |
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