CN117176199B - 一种hplc通信单元故障诊断方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信故障诊断技术领域，具体公开一种HPLC通信单元故障诊断方法及装置，该方法包括：硬件结构关联参数采集分析、软件关联信息分析评估和故障诊断反馈，本发明通过评定指定HPLC通信单元的硬件接触影响值，对硬件结构关联参数中的诊断检测电路数据和电路板运行数据分别进行检测，为后续综合判定指定HPLC通信单元的故障评定指数提供更加科学的数据支撑，同时通过对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈，将指定HPLC通信单元的硬件接触影响值和软件干扰影响值进行综合性计算，减少了通信中断、数据丢失或系统错误等现象，在较大程度上保障了数据的可靠传输和通信的稳定性。

Description

一种HPLC通信单元故障诊断方法及装置

技术领域

本发明涉及通信故障诊断技术领域，具体为一种HPLC通信单元故障诊断方法及装置。

背景技术

当前，通信技术应用于多个科学研究和工业生产领域，其中数据交换是保持通信稳定的重要因素之一，而HPLC通信单元的作用是负责与其他设备或系统进行数据交换和通信，若HPLC通信单元发生故障，则会导致通信中断、数据丢失或系统错误，因此需要对HPLC通信单元进行故障诊断，以便及时恢复通信的稳定性和可靠性。

现有技术在对HPLC通信单元进行故障诊断的分析过程中，仍存在较大的不足之处，这会影响到实时数据传输和系统的稳定性，因此，为了保持数据传输的正常运行，需要对HPLC通信单元的故障进行诊断分析，以此提高通信运行效率以及准确性。

如今，在HPLC通信单元故障诊断方面还存在一些不足，具体体现在以下层面：现有技术在对HPLC通信单元进行故障诊断时，往往只对HPLC通信单元对应的硬件方面进行检测，并没有考虑到软件的相关参数，而且没有对硬件方面的各电路相关参数进行针对性分析，若忽视其相关数据的诊断，则会使得诊断后的结果与实际故障数据存在一定程度的偏差，不仅影响到后续恢复HPLC通信单元的运行状态，且无法确保数据的可靠传输和通信的稳定性。

例如公开号为：CN111082836A的专利申请，公开了HPLC通信单元停上电智能检测装置及方法，装置包括服务器、第一检测装置、第二检测装置、协议分析仪、信号分析仪、第一电容测试仪和第二电容测试仪以及用于检测集中器本地HPLC通信单元或者电能表HPLC通信单元停电上报的程序模块，服务器、协议分析仪、信号分析仪和电容测试仪分别接收停电上报的信息并完成停电上报检测，其通过服务器、第一检测装置、第二检测装置、协议分析仪、信号分析仪、第一电容测试仪和第二电容测试仪以及停电上报检测模块等，实现了检测集中器本地HPLC通信单元或者电能表HPLC通信单元停电上报。

但本申请在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：对HPLC通信单元进行检测时，根据所设置的装置可以检测HPLC通信单元内部的电流、电压等参数，以此实现了检测集中器本地HPLC通信单元，达到基本的检测功能，但检测HPLC通信单元内部元件时，对硬件内部的各分支电路相关的数值参数没有进行细致分析，同时缺乏对HPLC通信单元软件相关参数的检测，使得最终得到的结果会与实际结果存在很大的误差，不仅影响后续诊断HPLC通信单元故障的及时性，且一定程度上会对数据的可靠传输和通信的稳定性造成负面影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种HPLC通信单元故障诊断方法及装置，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：本发明第一方面提供了一种HPLC通信单元故障诊断方法，包括：S1.设定关联诊断周期，采集指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数进行分析，评定指定HPLC通信单元的硬件接触影响值。

S2.分析指定HPLC通信单元的软件关联信息，评估指定HPLC通信单元的软件干扰影响值。

S3.综合判定指定HPLC通信单元的故障评定指数，由此对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈。

作为进一步的方法，所述指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数包括诊断检测电路数据和电路板运行数据，其中诊断检测电路数据具体包括差分运放电路数据、电阻采样电路数据、采样电流输出电路数据、预设电流值检测电路数据、输入保护电路数据和输出关断电路数据。

作为进一步的方法，所述采集指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数进行分析，具体分析过程为：将设定的关联诊断周期划分成各诊断时间点，根据差分运放电路数据，获取差分运放电路在各诊断时间点下对应的运放前电压值与运放后电压值，通过差值处理得到差分运放电路在各诊断时间点下对应的差分电压差，其中i表示为各诊断时间点的编号，/>，m表示为诊断时间点的数目。

从通信数据库中提取差分运放电路对应的适配差分电压差，计算指定HPLC通信单元的差分运放电路影响系数/>，计算公式为：/>，其中表示为预定义的差分电压对应的修正因子，e表示为自然常数。

根据电阻采样电路数据，检测电阻采样电路在各诊断时间点下流经的电流值与电压值，通过数值处理得到电阻采样电路在各诊断时间点下对应的电阻值，同时从通信数据库中提取电阻采样电路所属额定电阻值/>。

计算指定HPLC通信单元的电阻采样电路影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预定义的单位电阻偏差值对应的影响因子。根据采样电流输出电路数据，获取采样电流输出电路在设定的关联诊断周期内对应的最大滤波噪音强度值/>，同时从通信数据库中提取采样电流输出电路对应的许可滤波噪音强度值/>。

计算指定HPLC通信单元的采样电流输出电路影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预定义的滤波噪音强度值对应的修正因子。

同时经过数据分析处理分别计算指定HPLC通信单元的预设电流值检测电路影响系数、输入保护电路影响系数和输出关断电路影响系数。

作为进一步的方法，所述指定HPLC通信单元的预设电流值检测电路影响系数、输入保护电路影响系数和输出关断电路影响系数，具体分析过程为：

依据预设电流值检测电路数据，获取预设电流值检测电路在各诊断时间点下的电流值，同时提取预设电流值检测电路所属预设电流固定值，通过数值处理得到预设电流值检测电路在各诊断时间点下的电流差，并从通信数据库中提取预设电流值检测电路对应的许可电流差/>。

计算指定HPLC通信单元的预设电流值检测电路影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预定义的电流差对应的修正因子。

根据输入保护电路数据，获取输入保护电路所属电子功率开关在各诊断时间点下的表层温度，筛分得到输入保护电路所属电子功率开关对应的最高表层温度和最低表层温度，并通过差值处理得到输入保护电路所属电子功率开关对应的表层温度差，同时获取输入保护电路所属电子功率开关在关联诊断周期下的总热量/>。

从通信数据库中提取输入保护电路所属电子功率开关对应的适配热阻，计算指定HPLC通信单元的输入保护电路影响系数/>，计算公式为：/>，其中/>表示为预定义的热阻对应的修正因子。

根据输出关断电路数据，获取输出关断电路所属PMOS管在各诊断时间点下的输入电压值与输出电压值/>，同时从通信数据库中提取输出关断电路所属PMOS管对应的适合电压放大倍数/>。

计算指定HPLC通信单元的输出关断电路影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预定义的电压放大倍数对应的修正因子。

综合计算指定HPLC通信单元的诊断检测电路影响指数，计算公式为：，式中/>、/>、/>、/>、/>和/>分别表示为预设的差分运放电路影响系数、电阻采样电路影响系数、采样电流输出电路影响系数、预设电流值检测电路影响系数、输入保护电路影响系数和输出关断电路影响系数对应的权重因子。

作为进一步的方法，所述指定HPLC通信单元的硬件接触影响值，具体分析过程为：

根据电路板运行数据，获取电路板在设定的关联诊断周期内的时钟脉冲数以及振动次数/>。

计算指定HPLC通信单元的电路板所属频率影响系数，计算公式为：，式中/>表示为关联诊断周期的时长，/>和表示为通信数据库中的电路板对应的适配时钟频率和适合振动频率，/>和/>分别表示为预定义的时钟频率和振动频率对应的修正因子。

获取电路板在设定的关联诊断周期内的最高运作温度和最低运作温度，通过差值处理得到电路板的运作温度差，同时从通信数据库中提取电路板对应的许可运作温度差/>。计算指定HPLC通信单元的电路板所属运作温度影响系数/>，计算公式为：，其中/>表示为预定义的运作温度对应的修正因子。

综合计算指定HPLC通信单元的电路板影响指数，计算公式为：，其中/>和/>分别表示为预设的频率影响系数和运作温度影响系数对应的权值。

作为进一步的方法，所述所述指定HPLC通信单元的硬件接触影响值，具体计算公式为：，其中/>表示为指定HPLC通信单元的硬件接触影响值，/>和/>分别表示为预设的诊断检测电路影响指数和电路板影响指数对应的权重因子。

作为进一步的方法，所述分析指定HPLC通信单元的软件关联信息，具体分析过程为：

统计指定HPLC通信单元在各诊断时间点下的信号波特率，计算指定HPLC通信单元的波特率影响系数/>，计算公式为：/>。式中/>表示为通信数据库中的指定HPLC通信单元对应的参考波特率，/>表示为预定义的波特率对应的修正因子。

从通信数据库中提取指定HPLC通信单元的数据位所属许可误差次数，同时获取指定HPLC通信单元的数据位在设定的关联诊断周期内所属总误差次数/>。

计算指定HPLC通信单元的数据位影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预设的误差次数对应的修正因子。

作为进一步的方法，所述指定HPLC通信单元的软件干扰影响值，具体计算公式为：，其中/>表示为指定HPLC通信单元的软件干扰影响值，/>和/>分别表示为预设的波特率影响系数和数据位影响系数对应的权值。

作为进一步的方法，所述对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈，具体分析过程为：

根据指定HPLC通信单元的硬件接触影响值和软件干扰影响值/>，计算指定HPLC通信单元的故障评定指数/>，计算公式为：/>，其中/>和/>分别表示为预定义的硬件接触影响值和软件干扰影响值对应的权重因子。

将指定HPLC通信单元的故障评定指数与预设的故障评定指数阈值进行比对，若指定HPLC通信单元的故障评定指数高于故障评定指数阈值，则对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈。

本发明第二方面提供了一种应用如上述HPLC通信单元故障诊断方法的故障诊断装置，包括：

差分运放电路、电阻采样电路、采样电流输出电路、预设电流值检测电路、输入保护电路和输出关断电路。

所述差分运放电路、电阻采样电路、采样电流输出电路、预设电流值检测电路、输入保护电路和输出关断电路组成的检测电路用于与HPLC通信单元连接进行故障诊断。

所述输入保护电路与差分运放电路的3引脚和电阻采样电路相连。

所述电阻采样电路与差分运放电路的1引脚和3引脚相连。

所述采样电流输出电路与差分运放电路的1引脚相连。

所述预设电流值检测电路分别与采样电流输出电路和差分运放电路的1引脚相连。

所述差分运放电路的1引脚与输出关断电路相连。

电流传感器，用于采集电路中的电流值。

电压传感器，用于采集电路中的电压值。

温度传感器，用于获取输入保护电路所属电子功率开关在各诊断时间点下的表层温度和获取电路板在设定的关联诊断周期内的最高运作温度和最低运作温度。声级计，用于获取采样电流输出电路在设定的关联诊断周期内对应的最大滤波噪音强度值。

处理器，用于获取电流值、电压值、温度和最大滤波噪音强度值并分析处理，进而对HPLC通信单元进行故障诊断。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

（1）本发明通过提供一种HPLC通信单元故障诊断方法及装置，将指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数和软件关联信息进行综合性分析，为后续对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈提供更加具有科学性和可靠性的数据依据，通过多方面参数分析，减少了数值分析处理的误差，不仅可以确保HPLC通信单元数据传输的正常运行，同时有助于及时恢复通信使用的稳定性和可靠性。

（2）本发明通过采集指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数进行分析，并评定指定HPLC通信单元的硬件接触影响值，对硬件结构关联参数中的诊断检测电路数据和电路板运行数据分别进行检测，使得综合计算出的指定HPLC通信单元的硬件接触影响值更加具有精准性和科学性，并且为后续综合判定指定HPLC通信单元的故障评定指数提供更加科学的数据支撑。

（3）本发明通过分析指定HPLC通信单元的软件关联信息，并评估指定HPLC通信单元的软件干扰影响值，依次分析软件关联信息中的波特率和数据位，使得指定HPLC通信单元得到更加详细的参数评估结果，且有助于提高后续故障诊断的评定精准性。

（4）本发明通过综合判定指定HPLC通信单元的故障评定指数，由此对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈，将指定HPLC通信单元的硬件接触影响值和软件干扰影响值进行综合性计算，能够更加科学性地判定出指定HPLC通信单元的故障评定指数，且能够提高对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈的有效分析水平，同时减少通信中断、数据丢失或系统错误等现象，在较大程度上保障了数据的可靠传输和通信的稳定性。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的方法流程示意图。

图2为本发明的诊断检测电路原理图。

图3为本发明的预设电流值检测电路原理图。

图4为本发明的差分运放电路电路原理图。

图5为本发明的输出关断电路原理图。

附图标记：1、差分运放电路，2、电阻采样电路，3、采样电流输出电路，4、预设电流值检测电路，5、输入保护电路，6、输出关断电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1所示，本发明第一方面提供了一种HPLC通信单元故障诊断方法，包括：S1.设定关联诊断周期，采集指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数进行分析，评定指定HPLC通信单元的硬件接触影响值。

具体的，所述指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数包括诊断检测电路数据和电路板运行数据，其中诊断检测电路数据具体包括差分运放电路数据、电阻采样电路数据、采样电流输出电路数据、预设电流值检测电路数据、输入保护电路数据和输出关断电路数据。

进一步的，所述采集指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数进行分析，具体分析过程为：

将设定的关联诊断周期划分成各诊断时间点，根据差分运放电路数据，获取差分运放电路在各诊断时间点下对应的运放前电压值与运放后电压值，通过差值处理得到差分运放电路在各诊断时间点下对应的差分电压差，其中i表示为各诊断时间点的编号，，m表示为诊断时间点的数目。

需要解释的是，上述获取差分运放电路在各诊断时间点下对应的运放前电压值与运放后电压值，获取数据的设备为电压传感器。从通信数据库中提取差分运放电路对应的适配差分电压差，计算指定HPLC通信单元的差分运放电路影响系数/>，计算公式为：，其中/>表示为预定义的差分电压对应的修正因子，e表示为自然常数。

需要解释的是，上述计算指定HPLC通信单元的差分运放电路影响系数，差分运放电路的差分运放元件作用是对差分电压进行放大，通过分析差分运放前后的电压差值，能够为后续采样电流输出电路进行高频噪声滤波提供数据支撑。

根据电阻采样电路数据，检测电阻采样电路在各诊断时间点下流经的电流值与电压值，通过数值处理得到电阻采样电路在各诊断时间点下对应的电阻值，同时从通信数据库中提取电阻采样电路所属额定电阻值/>。

需要解释的是，上述检测电阻采样电路在各诊断时间点下流经的电流值与电压值，所使用的设备分别为电流传感器和电压传感器。

进一步需要解释的是，上述提取电阻采样电路所属额定电阻值，其中额定电阻值是指电阻采样电路内部的采样电阻大小。计算指定HPLC通信单元的电阻采样电路影响系数，计算公式为：/>，其中/>表示为预定义的单位电阻偏差值对应的影响因子。

需要解释的是，上述计算指定HPLC通信单元的电阻采样电路影响系数，当HPLC通信单元工作时，电流流经采样电阻，并在采样电阻两端产生一个电压差，若流经采样电阻两端形成的电阻值与实际采样电阻之间的偏差过大，则会对HPLC通信单元造成负面影响，甚至发生故障，因此需要对电阻采样电路的采样电阻进行分析，以此确保电阻采样电路的正常运行。

根据采样电流输出电路数据，获取采样电流输出电路在设定的关联诊断周期内对应的最大滤波噪音强度值，同时从通信数据库中提取采样电流输出电路对应的许可滤波噪音强度值/>。

需要解释的是，上述获取采样电流输出电路在设定的关联诊断周期内对应的最大滤波噪音强度值，所使用的设备为声级计。

计算指定HPLC通信单元的采样电流输出电路影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预定义的滤波噪音强度值对应的修正因子。

需要解释的是，上述计算指定HPLC通信单元的采样电流输出电路影响系数，采样电流输出电路作用是对一些无用的高频噪声进行滤波，通过对采样电流输出电路的低通滤波器进行分析，可以减少高频噪声对指定HPLC通信单元的干扰，以此提高后续对指定HPLC通信单元进行电流保护的分析。

同时经过数据分析处理分别计算指定HPLC通信单元的预设电流值检测电路影响系数、输入保护电路影响系数和输出关断电路影响系数。

具体的，所述指定HPLC通信单元的预设电流值检测电路影响系数、输入保护电路影响系数和输出关断电路影响系数，具体分析过程为：

依据预设电流值检测电路数据，获取预设电流值检测电路在各诊断时间点下的电流值，同时提取预设电流值检测电路所属预设电流固定值，通过数值处理得到预设电流值检测电路在各诊断时间点下的电流差，并从通信数据库中提取预设电流值检测电路对应的许可电流差/>。

需要解释的是，上述获取预设电流值检测电路在各诊断时间点下的电流值，获取方式为电流传感器。

进一步需要解释的是，上述提取预设电流值检测电路所属预设电流固定值，其中预设电流固定值是指指定HPLC通信单元本身设定的电流值。

计算指定HPLC通信单元的预设电流值检测电路影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预定义的电流差对应的修正因子。

需要解释的是，上述计算指定HPLC通信单元的预设电流值检测电路影响系数，通过分析预设电流值检测电路中的电流差，可以提高预设电流值检测电路中控制三极管导通以及PLC_STA引脚高低电平转换的运作效率，且为后续更细致的分析指定HPLC通信单元的故障诊断提供更细致性和科学性的数据依据。

根据输入保护电路数据，获取输入保护电路所属电子功率开关在各诊断时间点下的表层温度，筛分得到输入保护电路所属电子功率开关对应的最高表层温度和最低表层温度，并通过差值处理得到输入保护电路所属电子功率开关对应的表层温度差，同时获取输入保护电路所属电子功率开关在关联诊断周期下的总热量/>。

需要解释的是，上述获取输入保护电路所属电子功率开关在各诊断时间点下的表层温度，使用设备为温度传感器。

进一步需要解释的是，上述获取输入保护电路所属电子功率开关在关联诊断周期下的总热量，其中总热量的具体获取过程如下：通过电流传感器和电压传感器分别获取输入保护电路所属电子功率开关在各诊断时间点下的电流值和电压值，先进行相乘的数据操作，再经过求和就得到输入保护电路所属电子功率开关在关联诊断周期下的总热量。

从通信数据库中提取输入保护电路所属电子功率开关对应的适配热阻，计算指定HPLC通信单元的输入保护电路影响系数/>，计算公式为：/>，其中/>表示为预定义的热阻对应的修正因子。

需要解释的是，上述计算指定HPLC通信单元的输入保护电路影响系数，通过对输入保护电路中的电子功率开关的热阻进行分析，可以及时反应流经差分运放引脚的电流超过预设的电流值的状况，并关闭输入保护电路中的电源，以便后续输出关断电路对电源的使用功能。

根据输出关断电路数据，获取输出关断电路所属PMOS管在各诊断时间点下的输入电压值与输出电压值/>，同时从通信数据库中提取输出关断电路所属PMOS管对应的适合电压放大倍数/>。

需要解释的是，上述获取输出关断电路所属PMOS管在各诊断时间点下的输入电压值与输出电压值，所使用的设备为电压传感器。

计算指定HPLC通信单元的输出关断电路影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预定义的电压放大倍数对应的修正因子。

需要解释的是，上述计算指定HPLC通信单元的输出关断电路影响系数，输出关断电路的PMOS管作为HPLC通信单元12V电源的开关管，可以实现电源的开关使能，因此通过分析PMOS管的电压放大倍数，可以更精准的获取PMOS管的导通截止性能，并为后续电源开关输出提供更科学性的数据支撑。

综合计算指定HPLC通信单元的诊断检测电路影响指数，计算公式为：，式中/>、/>、/>、/>、/>和/>分别表示为预设的差分运放电路影响系数、电阻采样电路影响系数、采样电流输出电路影响系数、预设电流值检测电路影响系数、输入保护电路影响系数和输出关断电路影响系数对应的权重因子。

进一步的，所述指定HPLC通信单元的硬件接触影响值，具体分析过程为：根据电路板运行数据，获取电路板在设定的关联诊断周期内的时钟脉冲数以及振动次数/>。

计算指定HPLC通信单元的电路板所属频率影响系数，计算公式为：，式中/>表示为关联诊断周期的时长，/>和/>表示为通信数据库中的电路板对应的适配时钟频率和适合振动频率，/>和/>分别表示为预定义的时钟频率和振动频率对应的修正因子。

需要解释的是，上述计算指定HPLC通信单元的电路板所属频率影响系数，时钟脉冲频率越高，HPLC设备处理信息的速度就越快，但若时钟脉冲频率过高或过低，会导致HPLC通信单元的处理速度变慢，甚至发生故障，且不稳定的时钟脉冲可能导致数据传输错误，而电路板的振动频率过高时，会对电路元件产生破坏性的影响，甚至可能导致焊点断裂或电路板裂缝，会影响到HPLC通信单元的正常工作，因此对HPLC通信单元的电路板所属时钟脉冲频率以及振动频率进行分析，为后续诊断HPLC通信单元故障提供便捷性数据依据。

获取电路板在设定的关联诊断周期内的最高运作温度和最低运作温度，通过差值处理得到电路板的运作温度差，同时从通信数据库中提取电路板对应的许可运作温度差/>。

需要解释的是，上述获取电路板在设定的关联诊断周期内的最高运作温度和最低运作温度，使用设备为温度传感器。计算指定HPLC通信单元的电路板所属运作温度影响系数，计算公式为：/>，其中/>表示为预定义的运作温度对应的修正因子。

需要解释的是，上述计算指定HPLC通信单元的电路板所属运作温度影响系数，电路板过高温度下运行可能会导致元件过热，降低元件的生命周期，甚至元件发生损坏，而低温下运行会使得电路板性能下降，或者由于热应力，导致物理的损坏，因此分析电路板的运作温度，可以确保HPLC通信单元正常进行数据转换，以此保证通信的稳定性。

综合计算指定HPLC通信单元的电路板影响指数，计算公式为：，其中/>和/>分别表示为预设的频率影响系数和运作温度影响系数对应的权值。

具体的，所述指定HPLC通信单元的硬件接触影响值，具体计算公式为：，其中/>表示为指定HPLC通信单元的硬件接触影响值，/>和/>分别表示为预设的诊断检测电路影响指数和电路板影响指数对应的权重因子。

在一个具体的实施例中，本发明通过采集指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数进行分析，并评定指定HPLC通信单元的硬件接触影响值，对硬件结构关联参数中的诊断检测电路数据和电路板运行数据分别进行检测，使得综合计算出的指定HPLC通信单元的硬件接触影响值更加具有精准性和科学性，并且为后续综合判定指定HPLC通信单元的故障评定指数提供更加科学的数据支撑。

S2.分析指定HPLC通信单元的软件关联信息，评估指定HPLC通信单元的软件干扰影响值。

具体的，所述分析指定HPLC通信单元的软件关联信息，具体分析过程为：

统计指定HPLC通信单元在各诊断时间点下的信号波特率，计算指定HPLC通信单元的波特率影响系数/>，计算公式为：/>。

式中表示为通信数据库中的指定HPLC通信单元对应的参考波特率，/>表示为预定义的波特率对应的修正因子。

需要解释的是，上述计算指定HPLC通信单元的波特率影响系数，波特率过低，数据传输速度会减慢，可能导致数据传输时间延长，而波特率过高，可能会导致数据传输速度过快，从而造成数据丢失或传输错误，波特率过高或过低都会发生通信故障、数据不准确或不可靠，因此需要分析HPLC通信单元的波特率，有利于HPLC通信单元更高效的进行数据转换功能。

从通信数据库中提取指定HPLC通信单元的数据位所属许可误差次数，同时获取指定HPLC通信单元的数据位在设定的关联诊断周期内所属总误差次数/>。

计算指定HPLC通信单元的数据位影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预设的误差次数对应的修正因子。

需要解释的是，上述计算指定HPLC通信单元的数据位影响系数，若指定HPLC通信单元的数据位超过许可的误差次数，则会使得接收方无法正确解析数据，从而导致通信故障或数据不准确，且数据位设置过低，HPLC通信单元可能无法正确解析发送方发送的完整数据，导致数据丢失或传输错误，而数据位过高，HPLC通信单元可能会解析不正确的数据，从而导致数据解析错误或通信故障，因此对HPLC通信单元的数据位进行分析，目的为了确保HPLC通信单元解析出完整且正确的数据，以便保障通信使用的正常运行。

进一步的，所述指定HPLC通信单元的软件干扰影响值，具体计算公式为：，其中/>表示为指定HPLC通信单元的软件干扰影响值，/>和/>分别表示为预设的波特率影响系数和数据位影响系数对应的权值。

在一个具体的实施例中，本发明通过分析指定HPLC通信单元的软件关联信息，并评估指定HPLC通信单元的软件干扰影响值，依次分析软件关联信息中的波特率和数据位，使得指定HPLC通信单元得到更加详细的参数评估结果，且有助于提高后续故障诊断的评定精准性。

S3.综合判定指定HPLC通信单元的故障评定指数，由此对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈。

具体的，所述对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈，具体分析过程为：根据指定HPLC通信单元的硬件接触影响值和软件干扰影响值/>，计算指定HPLC通信单元的故障评定指数/>，计算公式为：/>，其中/>和/>分别表示为预定义的硬件接触影响值和软件干扰影响值对应的权重因子。

将指定HPLC通信单元的故障评定指数与预设的故障评定指数阈值进行比对，若指定HPLC通信单元的故障评定指数高于故障评定指数阈值，则对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈。

在一个具体的实施例中，本发明通过综合判定指定HPLC通信单元的故障评定指数，由此对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈，将指定HPLC通信单元的硬件接触影响值和软件干扰影响值进行综合性计算，能够更加科学性地判定出指定HPLC通信单元的故障评定指数，且能够提高对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈的有效分析水平，同时减少通信中断、数据丢失或系统错误等现象，在较大程度上保障了数据的可靠传输和通信的稳定性。

参照图2-5所示，本发明第二方面提供了一种应用如上述HPLC通信单元故障诊断方法的故障诊断装置，包括：

差分运放电路1、电阻采样电路2、采样电流输出电路3、预设电流值检测电路4、输入保护电路5和输出关断电路6。

差分运放电路1、电阻采样电路2、采样电流输出电路3、预设电流值检测电路4、输入保护电路5和输出关断电路6组成的检测电路用于与HPLC通信单元连接进行故障诊断。

输入保护电路5与差分运放电路1的3引脚和电阻采样电路2相连。

电阻采样电路2与差分运放电路1的1引脚和3引脚相连。采样电流输出电路3与差分运放电路1的1引脚相连。

预设电流值检测电路4分别与采样电流输出电路3和差分运放电路1的1引脚相连。

差分运放电路1的1引脚与输出关断电路6相连。

电流传感器，用于采集电路中的电流值。

电压传感器，用于采集电路中的电压值。

温度传感器，用于获取输入保护电路5所属电子功率开关在各诊断时间点下的表层温度和获取电路板在设定的关联诊断周期内的最高运作温度和最低运作温度。

声级计，用于获取采样电流输出电路3在设定的关联诊断周期内对应的最大滤波噪音强度值。

处理器，用于获取电流值、电压值、温度和最大滤波噪音强度值并分析处理，进而对HPLC通信单元进行故障诊断。

需要阐述的是，上述一种应用如上述HPLC通信单元故障诊断方法的故障诊断装置，其具体工作原理如下：

+VIN为输入保护电路5的12V电源输入端，12V_RTB为12V为输入保护电路5电源输出端，此部分电路做为整体电路的输入保护电路，防止后级电路故障时保护前级电路供电不受影响，当HPLC通信单元工作时，电流会流过采样电阻R121，并在R121两端产生一个电压差，这个过程是将电流值转换为电压值进行检测，此电压差的值为流过的电流值和电阻值的乘积，通过差分运放U14对R121两端产生的电压差进行放大，以达到AD采样的量程内，以此来提供采样精度，放大后的电压值不超过2.5V，此电压值通过限流电阻R120和去耦电容C171后输入到MCU进行AD采样，得到有效的电流检测值，同时对放大后的电压值进行电压比较，根据需要设定的预设电流值调整分压电阻R141和分压电阻R145的电阻参数，当HPLC通信单元的电流值超过预设值的电流值时，PLC_STA由高电平输出为低电平，当MCU检测到PLC_STA高电平变为低电平时，MCU控制RTB_PWR为低电平，通过输出关断电路6关断HPLC通信单元供电电源。

需要解释的是，上述差分运放电路1，包括差分运放U14，作用是对差分电压进行放大，C170做为差分运放U14电源引脚的去耦电容,C98、C99、C69、C96、为接地电容，用于稳定电路、减小噪音和干扰，以及提供安全性。

进一步需要解释的是，上述电阻采样电路2，由采样电阻R121、和去耦电容C162组成，当HPLC通信单元工作时，电流会流过采样电阻R121，并在R121两端产生一个电压差，R121采样电阻的作用是将电流值转换为电压值进行检测，此电压差的值为流过的电流值和电阻值的乘积。

需要阐述的是，上述采样电流输出电路3，由限流电阻R120和去耦电容C171组成，限流电阻R120和延时电容C171组成RC低通滤波器，对一些无用的高频噪声进行滤波。

进一步需要阐述的是，上述预设电流值检测电路4，由分压电阻R141和由分压电阻R145、控制三极管V17、上拉电阻R140和防反二极管VD13组成，当流过R121的电流值超过预设的电流值时，控制三极管的V17的Vbe电压超过0.6V，此时控制三极管的V17导通，此时PLC_STA引脚由高电平变为低电平。

需要解释的是，上述输入保护电路5，由U16电子功率开关、限流设置电阻R97组成，当流过U16的5引脚和1引脚的电流超过预设的电流值时，12V_RTB的电源会关断。

进一步需要解释的是，上述输出关断电路6，由延时电容C167、分压电阻R114、分压电阻R115、分压电阻R117、控制三极管V6、分压电阻R116组成和PMOS管V3组成，PMOS管做为HPLC通信单元12V电源的开关管，实现电源的开关使能，当电源开关使能RTB_PWR为高电平时，PMOS管V3导通，电源打开输出，当电源开关使能RTB_PWR为低电平时，PMOS管V3关闭，电源关闭输出。

在一个具体的实施例中，本发明通过提供一种HPLC通信单元故障诊断方法及装置，此装置中的电路结构简单、电路元器件少、生产成本低、可靠性高，将指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数和软件关联信息进行综合性分析，为后续对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈提供更加具有科学性和可靠性的数据依据，根据待检测HPLC通信单元电源异常或者器件出现损坏导致功耗剧增甚至出现电源短路的情况，设计一种能实时检测输入的电流，当电流超过预先设定的值时，及时通知MCU，MCU收到过流信息后，立刻关断电源开关，以此来保护整个故障检测设备免受死机或损坏的情况，通过多方面参数分析，减少了数值分析处理的误差，不仅可以确保HPLC通信单元数据传输的正常运行，同时有助于及时恢复通信使用的稳定性和可靠性。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种HPLC通信单元故障诊断方法，其特征在于，包括：

S1.设定关联诊断周期，采集指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数进行分析，评定指定HPLC通信单元的硬件接触影响值；

S2.分析指定HPLC通信单元的软件关联信息，评估指定HPLC通信单元的软件干扰影响值；

S3.综合判定指定HPLC通信单元的故障评定指数，由此对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈；

所述指定HPLC通信单元的硬件接触影响值，具体计算公式为：，其中/>表示为指定HPLC通信单元的硬件接触影响值，/>和/>分别表示为预设的诊断检测电路影响指数和电路板影响指数对应的权重因子，/>表示指定HPLC通信单元的诊断检测电路影响指数，/>表示指定HPLC通信单元的电路板影响指数；

所述指定HPLC通信单元的软件干扰影响值，具体计算公式为：，其中/>表示为指定HPLC通信单元的软件干扰影响值，/>和/>分别表示为预设的波特率影响系数和数据位影响系数对应的权值，/>表示指定HPLC通信单元的波特率影响系数，/>表示指定HPLC通信单元的数据位影响系数。

2.根据权利要求1所述的一种HPLC通信单元故障诊断方法，其特征在于：所述指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数包括诊断检测电路数据和电路板运行数据，其中诊断检测电路数据具体包括差分运放电路数据、电阻采样电路数据、采样电流输出电路数据、预设电流值检测电路数据、输入保护电路数据和输出关断电路数据。

3.根据权利要求2所述的一种HPLC通信单元故障诊断方法，其特征在于：所述采集指定HPLC通信单元的硬件结构关联参数进行分析，具体分析过程为：

将设定的关联诊断周期划分成各诊断时间点，根据差分运放电路数据，获取差分运放电路在各诊断时间点下对应的运放前电压值与运放后电压值，通过差值处理得到差分运放电路在各诊断时间点下对应的差分电压差，其中i表示为各诊断时间点的编号，，m表示为诊断时间点的数目；从通信数据库中提取差分运放电路对应的适配差分电压差/>，计算指定HPLC通信单元的差分运放电路影响系数/>，计算公式为：，其中/>表示为预定义的差分电压对应的修正因子，e表示为自然常数；

根据电阻采样电路数据，检测电阻采样电路在各诊断时间点下流经的电流值与电压值，通过数值处理得到电阻采样电路在各诊断时间点下对应的电阻值，同时从通信数据库中提取电阻采样电路所属额定电阻值/>；

计算指定HPLC通信单元的电阻采样电路影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预定义的单位电阻偏差值对应的影响因子；

根据采样电流输出电路数据，获取采样电流输出电路在设定的关联诊断周期内对应的最大滤波噪音强度值，同时从通信数据库中提取采样电流输出电路对应的许可滤波噪音强度值/>；

计算指定HPLC通信单元的采样电流输出电路影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预定义的滤波噪音强度值对应的修正因子；

同时经过数据分析处理分别计算指定HPLC通信单元的预设电流值检测电路影响系数、输入保护电路影响系数和输出关断电路影响系数。

4.根据权利要求3所述的一种HPLC通信单元故障诊断方法，其特征在于：所述指定HPLC通信单元的预设电流值检测电路影响系数、输入保护电路影响系数和输出关断电路影响系数，具体分析过程为：

依据预设电流值检测电路数据，获取预设电流值检测电路在各诊断时间点下的电流值，同时提取预设电流值检测电路所属预设电流固定值，通过数值处理得到预设电流值检测电路在各诊断时间点下的电流差，并从通信数据库中提取预设电流值检测电路对应的许可电流差/>；

计算指定HPLC通信单元的预设电流值检测电路影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预定义的电流差对应的修正因子；

根据输入保护电路数据，获取输入保护电路所属电子功率开关在各诊断时间点下的表层温度，筛分得到输入保护电路所属电子功率开关对应的最高表层温度和最低表层温度，并通过差值处理得到输入保护电路所属电子功率开关对应的表层温度差，同时获取输入保护电路所属电子功率开关在关联诊断周期下的总热量/>；

从通信数据库中提取输入保护电路所属电子功率开关对应的适配热阻，计算指定HPLC通信单元的输入保护电路影响系数/>，计算公式为：/>，其中表示为预定义的热阻对应的修正因子；

根据输出关断电路数据，获取输出关断电路所属PMOS管在各诊断时间点下的输入电压值与输出电压值/>，同时从通信数据库中提取输出关断电路所属PMOS管对应的适合电压放大倍数/>；

计算指定HPLC通信单元的输出关断电路影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预定义的电压放大倍数对应的修正因子；

综合计算指定HPLC通信单元的诊断检测电路影响指数，计算公式为：，式中/>、/>、/>、/>、/>和/>分别表示为预设的差分运放电路影响系数、电阻采样电路影响系数、采样电流输出电路影响系数、预设电流值检测电路影响系数、输入保护电路影响系数和输出关断电路影响系数对应的权重因子。

5.根据权利要求4所述的一种HPLC通信单元故障诊断方法，其特征在于：所述指定HPLC通信单元的硬件接触影响值，具体分析过程为：

根据电路板运行数据，获取电路板在设定的关联诊断周期内的时钟脉冲数以及振动次数/>；

计算指定HPLC通信单元的电路板所属频率影响系数，计算公式为：，式中/>表示为关联诊断周期的时长，/>和/>表示为通信数据库中的电路板对应的适配时钟频率和适合振动频率，/>和/>分别表示为预定义的时钟频率和振动频率对应的修正因子；

获取电路板在设定的关联诊断周期内的最高运作温度和最低运作温度，通过差值处理得到电路板的运作温度差，同时从通信数据库中提取电路板对应的许可运作温度差；

计算指定HPLC通信单元的电路板所属运作温度影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预定义的运作温度对应的修正因子；

综合计算指定HPLC通信单元的电路板影响指数，计算公式为：，其中/>和/>分别表示为预设的频率影响系数和运作温度影响系数对应的权值。

6.根据权利要求5所述的一种HPLC通信单元故障诊断方法，其特征在于：所述分析指定HPLC通信单元的软件关联信息，具体分析过程为：

统计指定HPLC通信单元在各诊断时间点下的信号波特率，计算指定HPLC通信单元的波特率影响系数/>，计算公式为：/>；

式中表示为通信数据库中的指定HPLC通信单元对应的参考波特率，/>表示为预定义的波特率对应的修正因子；

从通信数据库中提取指定HPLC通信单元的数据位所属许可误差次数，同时获取指定HPLC通信单元的数据位在设定的关联诊断周期内所属总误差次数/>；

计算指定HPLC通信单元的数据位影响系数，计算公式为：，其中/>表示为预设的误差次数对应的修正因子。

7.根据权利要求6所述的一种HPLC通信单元故障诊断方法，其特征在于：所述对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈，具体分析过程为：

根据指定HPLC通信单元的硬件接触影响值和软件干扰影响值/>，计算指定HPLC通信单元的故障评定指数/>，计算公式为：/>，其中/>和/>分别表示为预定义的硬件接触影响值和软件干扰影响值对应的权重因子；

将指定HPLC通信单元的故障评定指数与预设的故障评定指数阈值进行比对，若指定HPLC通信单元的故障评定指数高于故障评定指数阈值，则对指定HPLC通信单元进行故障诊断反馈。

8.一种应用如权利要求1-7中任意一项所述HPLC通信单元故障诊断方法的故障诊断装置，其特征在于：包括：

差分运放电路(1)、电阻采样电路(2)、采样电流输出电路(3)、预设电流值检测电路(4)、输入保护电路（5）和输出关断电路（6）；

所述差分运放电路(1)、电阻采样电路(2)、采样电流输出电路(3)、预设电流值检测电路(4)、输入保护电路（5）和输出关断电路（6）组成的诊断检测电路用于与HPLC通信单元连接进行故障诊断；

所述输入保护电路（5）与差分运放电路(1)的3引脚和电阻采样电路(2)相连；

所述电阻采样电路(2)与差分运放电路(1)的1引脚和3引脚相连；

所述采样电流输出电路(3)与差分运放电路(1)的1引脚相连；

所述预设电流值检测电路(4)分别与采样电流输出电路(3)和差分运放电路(1)的1引脚相连；

所述差分运放电路(1)的1引脚与输出关断电路（6）相连；

电流传感器，用于采集电路中的电流值；

电压传感器，用于采集电路中的电压值；

温度传感器，用于获取输入保护电路（5）所属电子功率开关在各诊断时间点下的表层温度和获取电路板在设定的关联诊断周期内的最高运作温度和最低运作温度；

声级计，用于获取采样电流输出电路（3）在设定的关联诊断周期内对应的最大滤波噪音强度值；

处理器，用于获取电流值、电压值、温度和最大滤波噪音强度值并分析处理，进而对HPLC通信单元进行故障诊断。