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某供应商供货批次的本地费控智能电能表由于软件程序设计缺陷，在频繁断电时会出现金额负跳变现象。 故障原因分析：电能表在掉电时使用电解电容的储能为ESAM供电，使用时钟电池为MCU供电。当电能表检测到掉电时，MCU发起指令对ESAM执行扣费操作，当ESAM扣费成功后，而电解电容储能恰于此时耗尽，ESAM未能将扣费结果返回MCU，MCU误认为ESAM扣费未成功。在电能表再次上电时，由于电能表软件程序设计存在缺陷，未读取ESAM的剩余金额进行判断，MCU再次发送ESAM扣费指令，导致对ESAM中金额重复扣费，造成ESAM中的剩余金额低于EEPROM的剩余金额。 1).电能表与ESAM设计基本原理 现有智能电能表CPU与ESAM之间一般采用7816接口总线连接，以实现两者之间的数据传输。基本原理图如下： 电源检测基本原理图 现有电能表电源检测一般分为两种： 1) 采用电源检测芯片，当表计上电工作电源VDD降低到某个阀值时,电源检测芯片输出管脚置低（低电平），当表计上电工作电源VDD高于某个阀值时，电源检测芯片输出管脚置高（高电平）。此时，表计CPU通过判断引脚电平，为低电平时，表计为掉电状态，高电平时，表计为上电状态。 2) 将变压器整流后的电压，通过电阻分压后，得到检测电压,该电压随着外部市电电压变化而变化，表计可设置某个阀值，并定时采样检测电压，当检测电压低于该阀值时，表计为掉电状态，当检测电压高于该阀值时，表计为上电状态。 一般更好合理采用后一种方式，以便更及时检测到掉电状态，CPU及时处理相关掉电程序，保证掉电处理任务完成。 2).造成故障原因深层次分析 造成故障的根本原因是程序设计和硬件设计配合，未充分考虑下电过程CPU供电和ESAM供电的协调，程序流程上不够完善，没有程序容错设计，本故障是典型的上下电程序缺陷和测试、试验不到位引起。 ①.硬件设计上： A、 系统电源设计余量不足，未能保证系统掉电过程所需电能； B、 两个电路不是同一个电源，导致CPU处理时序失效，CPU又未能容错造成； ②.软件设计上： A、软件设计流程上进行保证，下图给出一个错误的流程，解释错误原因。 下图给出一个正确流程图，解释预防的内容； 3).技术和管理防范措施 安全认证功能是电能表数据安全的核心功能，我公司基于二十多年的丰富设计经验，强调风险管控前置模式，对计量相关的故障预防经验丰富，措施有效，从研发设计上、设计测试上、工艺控制上多管齐下防患于未然。 ①.研发设计上 a) 硬件上设计中，对涉及相关计量部分电路，使用标准原理图库，经过市场充分运行验证；电路设计经过公司内部专家评审模式确认；设计采用统一标准，有效运用运行经验； b) 软件上：对涉及相关计量的软件有专用的共享函数库，采用经过运行充分验证的计量函数，结合的规范数据接口，严谨的处理流程和构架，确保计量程序无任何隐患。 ②.设计测试上 a) 硬件上提高标准等级进行测试，小批测试，中批抽样测试； b) 软件上采用大量的标准测试用例，自动化测试软件进行大规模数据加载测试；模拟计量加速测试；对于非标部分，多轮次测试； c) 可靠性测试：模拟现场大负载、程控上下电试验、快速上下电、慢上慢下电实验；及时发现设计和生产上产品缺陷。 模拟现场测试装置 d)载波、RS485通讯帧测试 电能表也容易在载波、RS485通讯帧测试时，由于现场干扰引起数据帧纷乱或限长度，导致程序堆 出错，程序飞走和用电数据出错。公司模拟通讯时非常态帧测试，保证程序可靠和稳定运行。 e)快速插拔CPU卡测试 对带CPU卡产品，由于不同插拔卡速度差异，影响CPU、ESM和CPU卡通讯可靠和数据可靠。公司制定了CPU卡的测试流程，严格进行常规测试和快速插拔等非常规测试，保证CPU卡、ESM和EEPROM数据，保障电能表可靠运行。 f) 成熟产品长期监控，定期抽检进行全性能试验； 3）③工艺质量管控上 a) 关键节点软件自动监控，系统及时预警，及时发现异常； b) 生产中的所有数据通过信息采集，系统自动分析监控； c）校表参数及预置参数经过多重比对，避免错误设定； d）常温和高温老化，系统自动实时监控比对，确保批量质量； |
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