【2017年整理】微机控制技术八计算机控制系统的可靠性保证.ppt

第八章 计算机控制系统的可靠性保证 § 8-1 控制系统可靠性的基本概念 控制系统可靠性：在规定的工作条件下和规定的时间内，这个系统正确完成规定功能的能力。 一、可靠性的基本概念;二、系统故障的来源 造成计算机控制系统故障的因素： 内部因素和环境因素。 三、提高系统可靠性的措施 提高硬件可靠性的措施： 1、改进元、部件的可靠性 ? 老化筛选 ? 选用优质器件 ? 按照器件手册所提供的参数、指标设计、使用集成电路芯片。 ? 适当地降级使用元件。 ;2、低使用应力水准 3、简化系统结构 4．采用冗余设计 冗余设计的形式： ? 热备份 ? 冷备份 5．提高维护技术 ;提高软件可靠性的措施： 1、分析掌握软件设计要求 2、选择合适的程序设计语言及其开发软件 3、采用正确的编程方法 ? 采用模块化结构 ? 尽量避免程序结构语句、语法上的错误。 ? 程序应有详尽的注释 ? 调试程序应有完整的记录，便于发现潜在问题。 ? 程序应具有良好的抗干扰能力。 4、仔细检查，测试，试运行。 5、正确选用软件的存储介质 。 ;§ 8-2电磁干扰的屏蔽与滤除 系统设计应遵循的三个原则： ? 抑制干扰源，直接消除干扰产生的原因； ? 切断或衰减电磁干扰的传递途径，以消除干扰源和受扰系统之间的耦合； ? 加强受扰系统抵抗电磁干扰的能力，降低系统对干扰信号的敏感度。 ;一、干扰源及其和电路间的耦合 经常遇到的干扰源有： ? 工业电器设备产生的电火花 ? 各种半导体变流电路 ? 大功率电力负荷在电流发生变化时，引起的周围磁场的变化。 ?电源自身产生的干扰。 ?电路之间通过分布电容的耦合产生的干扰。 ?设备的机械振动产生的干扰。 ?不同金属接触或联结，因热电效应产生的电压干扰。 ?接头间接触不良。 ?电阻器的热噪声。;常见的电路耦合形式： 1、阻容耦合 ; 二、系统抗电磁干扰的措施 1、 电源电路的抗干扰措施 ? 采用交流稳压器;?采用电源滤波器 ;?采用高性能的稳压电源 ?执行元件供电变压器和计算机供电变压器分开 ?供电系统的配线采取防干扰措施 ?电源部分应尽可能安放在距电源引进口很近的地方。 ?电源引进线尽量选用粗导线。 ? 电源后面的一段布线的距离尽可能短且应采用扭绞线。;2、 良好的接地措施 1）放大器与信号源的接地;2）电路及电路板的接地 接地措施：信号线的接地方式采用一点接地 。 串联接地： ;3、 信号线的屏蔽 1）对静态耦合的屏蔽;2）对磁耦合的屏蔽;4、 印刷电路板的抗干扰措施 1）引线阻抗 应尽量加粗并缩短引线。 2）地线设计 ?在设计多层电路板时，可把一层或几层平面整个作为地线。 ?在单面或双面电路板中，可以把地线设计成网格状。 3）滤波 电源进入电路板时，加滤波电容，可以消除各板之间的相互干扰。;4）抑制引线间的相互干扰 ? 避免线与线之间长距离平行走线； ? 加大线间距离； ? 对一些敏感的信号线，可在其两侧设置地线以屏蔽干扰。;§ 8-3 控制系统的故障诊断 控制系统故障诊断研究包括如下五个方面： ? 故障建模 ? 故障检测 ? 故障分离 ? 故障评定 ? 故障补偿 ;计算机控制系统在线故障检测方法： 1、程序监视器 —— 看门狗 (Watch Dog) ? 看门狗的工作原理 ; 2．奇偶校验 ;3．D／A、A／D转换器故障检测