DCS性能指标及工程设计规范.ppt

DCS性能指标与工程设计规范;第一部分 集散控制系统性能指标; 1．可靠性定义 （1）指机器、零件或系统，在规定工作条件下，在规定的时间内具有正常工作性能的能力。 （2）狭义的可靠性指一次性使用的机器、零件或系统的使用寿命。 （3）集散控制系统可靠性是指广义的可靠性。它是可修复的机器、零件或系统，在使用中不发生故障，一旦发生故障又易修复，使之具有经常使用的性能。因此，它还包含了可维修性。 ;2、衡量可靠性的指标 可靠度、MTBF、MTTR及故障率。 （1）可靠度（Reliability） 用概率来表示零件、设备和系统的可靠程度，具体定义是：指机器、零件或系统，从开始工作起，在规定的使用条件下的工作周期内，达到所规定的性能，即无故障正常状态的概率，用R（t）表示即： ; （2）MTBF（Mean Time Between Failures）：平均无故障时间指可以修理的机器、零件或系统，相邻故障期间的正常工作时间的平均值。（正常运行时间） 选择MTBF值高的产品，将给我们带来更高的竞争力。 （3） MTTR（Mean Time To Repair） 指设备或系统经过维修，恢复功能并投入正常运行所需要的平均时间。 （故障时间） ; （4）故障率（Failure Rate） 通常指瞬时故障率。它是指能工作到某个时间的机器、零件或系统，在连续单位时间内发生故障的比例，用λ（t）表示。又称失效率、风险率。 故障率等于 t以后的单位时间内失效元件数与t时刻仍然有效的元件数之比。 ;例3-1;假定：寿命服从指数分布;1、维修性（Maintenance）定义 指可修复的机器、零件或系统，发生故障后进行维修，使其恢复正常工作的能力。 2、维修的三要素 ①机器、零件或系统是否被设计得容易维修； ②进行维修的技术人员技能； ③维修所需的备品备件、设备。 这三者之间的相互联系关系到维修的速度快慢。;3、在集散控制系统中，采用接插板的方法使零件易于维修，通过自诊断系统的诊断及面板故障显示使对维修人员的技能要求降低，必需的备品贮备使更换变得方便，这些措施使集散控制系统的维修性大大改善。 ;4、衡量维修性的指标 常用的有维修度和平均修复时间 （1）维修度（Maintenabi1ity） 可修复的机器、零件或系统，在规定的条件（指维修三要素）下，在规定时间（0，τ）内完成维修的概率。用M（τ）表示。 ; （2） MTTR（Mean Time To Repair） 平均修复时间是故障发生后，需事后维修的时间的平均值。 ;三、提高可靠性的途径 ; 1．可靠性设计的准则 2．提高集散控制系统硬件可靠性措施 3．提高集散控制系统软件可靠性措施 ; 1．可靠性设计的准则 ; 2．提高集散控制系统硬件可靠性的措施 ;（1）冗余结构设计; 设计冗余结构的范围应与系统的可靠性要求、自动化水平及经济性一起考虑。为了便于多级操作，实现分散控制、集中管理的目标，在集散系统的应用时，越是处于下层的部件、装置或系统越需要冗余，而且冗余度也越高。 供电系统冗余、过程装置的冗余（分为装置冗余和CPU插板冗余两类）、通信系统冗余、操作站冗余。;（2）不易发生故障的硬件设计 ;2）接插卡件：接插卡件在集散控制系统组成中占很大比重。它的可靠性会直接影响全系统的正常运行。接插卡件的可靠性设计包括卡件本身的设计以及卡件和卡件座的接触部件设计。 集散控制系统中的接插卡件是在计算机控制的自动化流水线上生产的，采用了先进的制造工艺，例如波峰焊接、多层印刷板、镀金处理等。还采用了可靠性测试和检验，提高了接插卡件的可靠性。 卡件和卡件座的接触部位的设计既要有可靠性、又要有维修性的要求，通常采用插接、压接、螺丝固定、插脚和插座接触部位镀金等措施。 ;3）元器件：包括机械与电子元器件。选用名牌工厂生产的高性能、规格化、系列化的元器件，如大规模集成电路、超大规模集成电路、微处理器芯片、耐磨损传动器件等。 4）电路优化设计：采用大规模和超大规模的集成电路芯片，尽可能减少焊接点。; （3）迅速排除故障硬件设计; 2)硬件设计：易检修、更换、不易发生故障的硬件设计包括机械部件和电子线路的设计。通常，对需要常检修和更换的部件采用接插卡件的机械设计。在电子线路设计方面，采用各卡件自成系统，它的插入和拔出不影响其他卡件的运行，保险丝安装部件易于更换等措施。 3)专用诊断、检修设备：为了便于诊断和检修，大多数集散控制系统制造厂商还制造了专用设备，用于在线和离线检查和修理，有些设备还可以进行仿真运行。; 4)售后服务和备品备件：通常，集