第八章_计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术详解.ppt

第八章 计算机控制系统的抗干扰 与可靠性技术;本章要点： 干扰源与抗干扰耦合方式 空间抗干扰措施 过程通道的抗干扰措施 系统供电与接地的抗干扰措施 采用监控定时器的Watchdog的抗干扰措施 提高计算机控制系统的可靠性措施;所谓干扰，就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。 抗干扰的方法有硬件措施、软件措施，还有软硬件结合的措施。;8.1 干扰源与抗干扰耦合方式;8.1.1 干扰来源;8.1.1 干扰来源;8.1.1 干扰来源;8.1.1 干扰来源;8.1.2 干扰信号的耦合方式;8.1.2 干扰信号的耦合方式;8.1.2 干扰信号的耦合方式;8.1.2 干扰信号的耦合方式;8.1.2 干扰信号的耦合方式;8.2 空间抗干扰的措施;8.2.1 屏蔽技术;8.2.1 屏蔽技术;8.2.2 电气布线技术;8.3 过程通道的抗干扰措施;8.3 过程通道的抗干扰措施;8.3 过程通道的抗干扰措施;8.3 过程通道的抗干扰措施;8.3 过程通道的抗干扰措施;8.3 过程通道的抗干扰措施;8.4.1系统供电的抗干扰措施;8.4.1系统供电的抗干扰措施;8.4.1系统供电的抗干扰措施;8.4.1系统供电的抗干扰措施;8.4.2 系统接地的抗干扰措施;8.4.2 系统接地的抗干扰措施;8.4.2 系统接地的抗干扰措施;8.4.2 系统接地的抗干扰措施;8.4.2 系统接地的抗干扰措施;8.4.2 系统接地的抗干扰措施;8.4.2 系统接地的抗干扰措施;8.4.2 系统接地的抗干扰措施;8.5 采用监控定时器Watchdog的抗干扰措施;8.5 采用监控定时器Watchdog的抗干扰措施;8.5 采用监控定时器Watchdog的抗干扰措施;8.5 采用监控定时器Watchdog的抗干扰措施;8.5 采用监控定时器Watchdog的抗干扰措施;8.6 提高计算机控制系统的可靠性措施;? MTBF(Mean Time Between Failures)：平均故障时间指可修理机器、零件或系统，相邻故障期间的正常工作时间的平均值。 ? MTTF(Mean Time To Failures)：到发生故障的平均时间指不能修理的机器、零件或系统，至发生故障为止的工作时间的平均值，即指不可修理产品的平均寿命。 ?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。 设N个同类型元件，到t时刻有Ns个元件仍正常工作，NF＝N—Ns个元件失效。则? 上式表明，故障率λ(t)等于t以后的单位时间内失效元件数与t时刻仍有效的元件数之比。;1. 可靠性设计的准则 在可靠性设计时，遵循下列准则： ①有效地利用以前的经验； ②尽可能减少零件件数，尤其是故障率高的零件数； ③采用标准化的产品； ④检查、调试和互换容易实现； ⑤零件互换性好； ⑥可靠性特殊设计方法，例如，可靠度合理分配、冗余设计、安全装置设计、可靠性预测等。 ;日本横河公司对集散系统的可靠性设计提出了三个准则。 ①系统运行不受故障影响的准则 冗余设计可以使系统某一部件发生故障时能够自动切换。 多级操作可以使系统某一部件发生故障时能够旁路或者降级使用。 ②系统不易发生故障的准则 从系统的基本部件着手，提高系统的MTBF。 ③迅速排除故障的准则 是一条维修性设计准则。包括故障诊断、系统运行状态监视、部件更换等设计。; (1)冗余结构设计 冗余分类: 按冗余部件、装置或系统的工作状态，可分为工作冗余(热后备)和后备冗余(冷后备)两类。 按冗余度的不同，可分为双重化冗余和多重化(n:1)冗余。 集散系统的供电系统、通信系统、I/O插卡部件、上位机可以组成冗余结构。 (2)不易发生故障的硬件设计 ①对元部件进行严格筛选，使用可靠的单个元件，并对元件进行多道老化和严格检验, 按可靠性标准检查全部元器件； ②充分重视元部件安装的机械强度，以使机械运动(如振动)不会引起导线或焊接区的断裂。此外，对必要的元部件应机械加固； ③对组件采取涂漆和浇注处理可进一步提高机械紧固性； ④插座是发生故障的最常见因素，因此，应尽量少用插座，并采用大的插座； ⑤抗温升保护，多数电子器件对温度变化比较敏感，设计足够的通风系统和采用温度补偿措施。 ; (1)分散结构设计 把整体的软件设计分散成各子系统的设计，各自独立，又共享资源。 (2)容错技术 在软件设计中的容错技术是指在软件设计时，对误操作不予响应的技术。 (3)指令冗余 多采用单字节指令，并在关键的地方人为地多插入一些单字节指令(NOP)或将有效单字节指令重复书写，这便是指令冗余. (4)信息冗余 信息冗余就是