[摘要]  随着生产过程自动化水平的提高，过程仪表的维护和故障诊断技术发展到了一个新的阶段，如何在线对过程仪表进行故障检测并诊断故障，减少甚至防止事故的产生是仪器仪表智能化要解决的一个重要问题。本文将阐述目前已经有实际应用的电子皮带秤双秤架法的原理、功能及其在故障在线自诊断中所起的作用。

1概述

       随着生产过程自动化水平的提高，过程仪表的维护和故障诊断技术发展到了一个新的阶段，维护工作以往是仪表出了故障才维修或定期维修，而仪表出故障时影响生产过程正常运行，甚至已经造成巨大的损失。因此如何在线对过程仪表进行故障检测并诊断故障，减少甚至防止事故的产生是仪器仪表智能化要解决的一个重要问题。

       以作者较为熟悉的pH计为例，在线自诊断功能包含的内容很多，主要有接线自诊断功能、被测环境（溶液）自诊断功能、传感器自诊断功能等等。接线自诊断功能主要是相关接线的开路、短路诊断；被测环境（溶液）自诊断功能主要是温度、pH值超限诊断；而pH计在线自诊断功能中最重要且最复杂的是传感器自诊断功能，这项功能的诊断重点有以下四项：玻璃电极阻抗的测定、参比电极阻抗的测定、pH传感器灵敏度的测定、pH传感器响应时间的测定。

       与pH计相比较，电子皮带秤有很多诊断内容是相似的，电子皮带秤至少也应该包括接线自诊断功能，被测环境自诊断功能、传感器自诊断功能等等。接线自诊断功能主要是相关接线的开路、短路诊断，这完全可以照搬；被测环境自诊断功能如环境温度等参数可以检测，除了可能出现高温的应用场合外，实际应用意义不大，这可以省去；传感器自诊断功能则非常重要，对皮带秤来说也是最重要且最复杂的，pH计所测的几个参数，与皮带秤对应的应该是称重传感器阻抗的测定、测速传感器阻抗的测定、称重传感器灵敏度的测定、称重传感器响应时间的测定，这些应该是可以做到的。

       在一些电子衡器产品中，上述功能有的已经实现，比如美国哈帝（Hardy）公司的称重控制器具有IT®专利-故障智能诊断功能，由于IT芯片是直接安装在接线盒里，可读出每只称重传感器的电压信号，可以对系统中任何一个称重传感器进行诊断，当需要进行诊断时，芯片会发指令对每个称重传感器进行一一查看，并发出mV信号对仪表进行系统诊断。通过持续监视称重系统，对称重系统进行诊断，如果发现故障可给出故障信息及其发生的部位，从而节省了故障查找和检修的时间。江苏赛摩集团6000系列皮带秤二次仪表带

       有较完善的故障自诊断功能，可对多路称重传感器故障、测速传感器故障、系统内部（CPU、存储器、显示器等）故障等进行自诊断。当然，电子皮带秤也有其特殊的地方，需要采取一些与常规仪器仪表不同的故障检测办法，本文将阐述目前已经有一些应用的双秤架法的原理、功能及其在故障在线自诊断中所起的作用。

2 双秤架法的早期应用

       双秤架法就是在一条皮带输送机上安装两台电子皮带秤的秤架，现有资料中能查到的最早出现双秤架的是1984年建成的挪威纳尔维克海港高精确度电子皮带秤贸易计量系统，在该港口大吨位皮带输送机上，同时装有两台8组称重托辊的计量电子皮带秤，皮带宽度2000mm，长度60m，额定输送量是11000t/h。这两台计量电子皮带秤有各自独立的秤架、信号通道、记录指示仪表和操作选择器等，而在两台秤之间还有一台差分计数器，可对两台计量电子皮带秤的称重结果随时进行比较，要求偏差在±0.25%以内。当两台计量电子皮带秤的称重结果的偏差达到±0.25%时，要停机进行检查或调整，检查或调整后再经物料试验，所得到计量电子皮带秤与标准静态料斗秤的计量结果相差小于±0.1%才算合格，也才能继续投入计量工作。对高精确度电子皮带秤贸易计量系统来说，精度超差就代表了故障发生了，因此，当出现精度超差时发出对系统进行检查或调整的信号，就代表了一个故障的检测和诊断过程。

       在1982-1984年，几乎是在挪威纳尔维克海港1984年建成高精确度电子皮带秤计量系统的同时，当时的上海港七区（现为上海港煤炭装卸公司）进行了一场两个厂家电子皮带秤产品的比拼，一家是上海衡器厂生产的DBC-II型单托辊秤，一家是上海工业自动化仪表研究所研制的GGP-50型多托辊双杠杆秤，两家的产品装在同一条皮带输送机上，以求客观条件大体相同。这样做的目的，是双方都要争谁的产品质量好、稳定性好、精度高。作为业主的上海港七区的技术人员，一方面从两个产品的“比拼”中学到了很多东西，悟出了很多道理，另一方面又发觉如果只有一台秤，很多电子皮带秤初期出现的问题可能迟迟难以发现，往往要等到问题严重时才能察觉出来，而两台秤装在一起有很多优点，称量得到的数据有个比较，有个参照物，可以及时发现秤的运行状况是否良好。

       在此之后的二十多年，上海港七区就一直采用双秤架的技术用于港口煤炭的商业贸易计量（见图1），与早期“产品比拼”不同的是，两台秤架的结构形式、托辊组数都是一样的。上海港采用的比较方式是对每一条船装载完成后的两个累计数值进行比较，在港区控制室的操作员站上随时可以查到这些数据。当两个累计值之间的误差百分比值超过规定值(如1.0%)时，要对称量系统进行检查或校验。由于船主通过水尺等方式可以判断轮船已装运煤炭的大致数量，所以任何一次计量不准都将引起异议。商业贸易计量的电子皮带秤投运初期，曾发生过数起争执，船主从自身利益最大化出发，希望多装煤炭少交钱，常常有意挑起纠纷。纠纷的解决办法是认可船主的数字（往往比计量数据少百分之一二十）或复秤（即将已装入轮船的煤炭全部卸到岸上，再用汽车装车一车车送汽车衡重新计量）。如果只有单秤架，计量人员心中无底，往往无奈接受船主的数字。而有了双秤架，计量人员胸有成竹，坚决采用复秤的方式，几次复秤证明了双秤架电子皮带秤计量结果是完全正确的。在此之后，船主们承认了双秤架商业贸易计量电子皮带秤的权威性。但计量人员也知道，权威性是需要坚实的技术实力作保证的，而双秤架电子皮带秤就是技术实力中最关键的部分。

                                                                                                   图1 在上海港煤炭装卸公司码头使用的双秤架技术

                                                                                                                   1-秤架1；2- 秤架2

         在智能化仪器仪表和控制系统的应用技术中，提高仪器仪表和系统可靠性的重要方法是采用冗余技术，即同一部件双重化配置甚至多重化配置，这通常是为了保障重要系统设备不停止运转而采取的一种技术措施。当正常运行时，一个部件投入运行，而冗余配置的部件处于热备用状态；当该部件发生故障时,冗余配置的部件自动接入并承担故障部件的工作,由此可减少系统的故障时间。

        双秤架技术与冗余技术有类似之处，即双秤架技术是一种冗余技术，他对秤架部件作了双重化配置