Автоматизация технологических процессов и производств (46642)

Посмотреть архив целиком

Министерство образования РФ

Иркутский государственный технический университет










«Надежность систем автоматизации»

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

для студентов заочного факультета

спец. 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств»













ИрГТУ 2003 г.



ПРЕДИСЛОВИЕ


Вопросам надёжности систем управления (САУ), особенно на стадии проектирования АСУ ТП с каждым годом уделяется всё большее внимание. Важность проблемы надежности САУ обусловлена их повсеместным распространением фактически во всех отраслях промышленности.

Основы теории надежности, применительно к описанию технических систем управления, разработаны Б.Г. Гнеденко, Ю.К. Беляевым, А.Д. Соловьевым и др. В нашей стране теория надежности начала интенсивно развиваться с 50-х годов, и к настоящему времени сформировалась в самостоятельную дисциплину, основными задачами которой являются:

  • Установление видов показателей надежности технических систем;

  • Выработка аналитических методов оценки надежности;

  • Упрощение оценки надежности САУ;

  • Оптимизация надежности на стадии эксплуатации системы.

Несмотря на то, что по теории надежности издано множество фундаментальных монографий, прослеживается недостаток специальной литературы для студентов.

Подготовка конспекта лекций по курсу теории надежности продиктована важностью данной дисциплины для студентов, специализирующихся в области автоматизации и управления.

В конспекте рассмотрены теоретические основы теории надёжности, методы расчета надежности технических систем, виды отказов САУ и ТСА, методы повышения надежности, а также причины, вызывающие отказы САУ.

Основной целью конспекта является формирование у студента представления о надежности системы управления как совокупности надежности комплекса технических средств, управляющей вычислительной машины, программного обеспечения и оперативного персонала.

Представленный конспект лекции является результатом многолетнего изучения и преподавания теории надежности на кафедре «Автоматизация производственных процессов».

Конспект лекции предназначен для целенаправленного изучения студентами специальности «Автоматизация технологических процессов и производств» теории надежности САУ, но не исключает самостоятельной работы студентов с дополнительными литературными источниками.

Конспект лекций «Надежность технических систем» предназначен для студентов очной и заочной форм обучения специальности 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств», а также может быть использован студентами соответствующих специальностей.


СОДЕРЖАНИЕ


ПРЕДИСЛОВИЕ 3

Лекция 1 5

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАДЕЖНОСТИ 5

АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ 5

Лекция 2 12

ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ 12

Лекция 3 18

ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ СИСТЕМ 18

Лекция 4 22

ПРИНЦИПЫ ОПИСАНИЯ НАДЕЖНОСТИ АСУ ТП. 22

ОТКАЗЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ 22

Лекция 5 27

НАДЕЖНОСТЬ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АСУТП 27

Лекция 6 31

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ РАБОТЫ 31

АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ 31

Лекция 7 35

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ 35

АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ. 35

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ 35

Лекция 8 38

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ. 38


Лекция 1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАДЕЖНОСТИ

АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ


Для оценки поведения автоматической системы в эксплуата­ционных условиях используется понятие надежности системы. При эксплуатации автоматическая система может подвергаться воз­действию: механических нагрузок (вибраций, ударов, постоянного ускорения); электрических нагрузок (напряжения, электриче­ского тока, мощности); окружающих усло­вий (температура, влажность, давление).

Влияние указанных факторов проявляется в виде отклонений параметров системы от номинальных (расчетных) значений. Эти отклонения могут быть настолько значительными, что система становится непригодной к использованию, так как возникновение больших отклонений па­раметров от расчетных значений при эксплуатации системы при­водит к аварии или к появлению брака в выпускаемой продук­ции.

Когда система перестает удовлетворять предъявляемым к ней требованиям, систему считают отказавшей. Сле­довательно, надежность является одной из характеристик каче­ства системы, поэтому она, как и другие характеристики системы (точность, быстродействие), должна оцениваться количественно на основе анализа технических параметров системы в экс­плуатационных условиях.

Так как на отдельные технические параметры системы ока­зывают влияние различные факторы (схемные, конструктивные, производственные и эксплуатационные) и учесть их аналити­чески при детерминированном подходе к анализу системы невоз­можно, то количественная оценка надежности системы возможна только на основе теории вероят­ностей или ее специальных разделов (теории случайных процессов и математической статистики).

Надежностьсвойство системы сохранять во времени и в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность системы выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации.

Функции системы определяются целевым ее назначением. Автоматизированная система управления – это многофункциональная система. Вследствие воздействия возмущающих воздействий система может находиться в разных состояниях, обеспечивающих выполнение заданных ей функций. Однако, в каждом таком состоянии качество выполнения системой функций не будет одинаковым. Например, чем больше отклонение выходных параметров, характеризующих выполняемую функцию от заданных, тем менее качественно работает система, т.е. система менее эффективна. Под эффективностью системы понимают вероятность выполнения системой заданных функций при определенном значении параметра.

Таким образом, надежность автоматической системы с учетом возможных ее состояний должна определяться по формуле полной вероятности.

Если система может находиться в счетном множестве состоя­ний, то надежность определяется формулой:

; (1.1)

где: Hi( tf )— вероятность i-го состояния системы при условиях эксплуатации f;

E(Hi)— эффективность i-го состояния;

t — требуемый интервал времени выполнения задачи;

K — число состояний.


В некоторых работах оценка качества автоматической системы разделяется на две задачи — исследование точности и надежности. Ту или иную за­дачу можно решить соответ­ствующим выбором функции эффективности состояния системы.

Надежность, в сущности, является характеристикой эффек­тивности системы. Если для оценки качества автоматической си­стемы достаточно характеризовать ее надежностью выполнения системой функций в различных состояниях, то на­дежность совпадает с эффективностью системы.

Обобщенное количественное значение надежности системы в большинстве случаев трудно непосредственно получить из пер­вичной информации, кроме того, она не позволяет оценить влия­ние различных этапов разработки и эксплуатации системы, поэтому надежность целесообразно рассматривать по трем главным составляющим, которые являются свойствами системы и могут характе­ризоваться как качественно, так и количественно:

-безотказность;

-восстанавливаемость (ремонтопригодность);

-готовность;


Безотказностьсвойство системы сохранять работоспособность в течение требуемого интервала времени непрерывно без вынужденных перерывов.

Безотказность системы является одной из главных и определяю­щих составных частей надежности автоматической системы.

Для фиксированного интервала времени безотказной работы и заданных условий эксплуатации автоматическая система может находиться в одном из двух состояний: работоспособном (состояние, при котором значения параметров, характеризующих способность системы выполнять заданные функции, находятся в пределах, установленных нормативно-технической документацией) и неработоспособном (состояние системы, при котором значение хотя бы одного параметра не находится в указанных пределах).

Эти состояния системы представляют противоположные события, поэтому для них спра­ведливо равенство, которое будем в дальнейшем называть основ­ным статическим уравнением безотказности системы:

P+Q=1 (1.2)


где: Р безотказность (надежность) системы;

Q — вероятность возникновения отказа системы.


Как известно, автоматическая система представляет собой комплекс отдельных приборов, не связанных между собой на заводе-изгото­вителе сборочными и монтажными операциями, но имеющих общее эксплуатационное назначение. Систему в целом можно представить рядом более простых подсистем.

Безотказность автоматической системы может служить лишь общей характеристикой системы, не позволяющей проследить влия­ние безотказности отдельных ее частей на безотказность автоматиче­ской системы в целом. Для того чтобы иметь возможность прово­дить такой анализ, введем понятия элемента и системы.

Эле­мент - составная часть системы, имеющая определенное назначение и выполняю­щая требуемые функции и которая рассматривается без дальнейшего разделения как единое целое.

Система – совокупность элементов, взаимодействующих между собой в процессе выполнения заданных функций.


Случайные файлы

Файл
4641-1.rtf
123917.rtf
149314.doc
60954.rtf
66033.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.