PLC由于具有功能强、程序设计简介,维护方便等优点,特别是高可靠性、较强的适应恶劣工业环境的能力,目前广泛应用于机械、冶金、化工、轻工、电力、汽车等行业领域。PLC的应用使得其所控制的设备、系统的效率与可靠性相对于单纯的继电器控制系统大大加强。虽然PLC具有很高的可靠性,并且有很强的抗干扰能力,但在过于恶劣的环境或安装使用不当等情况下,都有可能引起PLC内部信息的破坏而导致控制混乱,甚至造成内、外部元件损坏,影响系统的正常工作。为了提高PLC系统运行的可靠性,使用时应注意以下几个方面的问题。
一、适合的工作环境
1.环境温度适宜--各生产厂家对PLC的环境温度都有一定的规定。通常PLC允许的环境温度约在0~55℃。因此,安装时不要把发热量大的元件放在PLC的下方;PLC四周要有足够的通风散热空间。
2.环境湿度适宜-PLC工作环境的空气相对湿度一般要求小于85%(无凝露),以保证PLC的绝缘性能。湿度太大也会影响模拟量输入/输出装置的精度。因此,不能将PLC安装在结露、雨淋的场所。
3.注意环境污染--不宜把PLC安装在有大量污染物(如灰尘、油烟、铁粉等)、腐烛性气体和可燃性气体的场所,尤其是有腐蚀性气体的地方,易造成元件及印刷线路板的腐蚀。如果只能安装在这种场所,在温度允许的条件下,可以将PLC封闭;或将PLC安装在密闭性较高的控制室内,并安装空气净化装置。
4.远离振动和冲击源--安装PLC的控制柜应当远离有强烈振动和冲击场所,尤其是连续、频繁的振动。必要时可以采取相应措施来减轻振动和冲击的影响,以免造成接线或插件的松动。
5.远离强干扰源--PLC应远离强干扰源,如大功率晶闸管装置、高频设备和大型动力设备等,同时PLC还应该远离强电磁场和强放射源,以及易产生强静电的地方。
二、合理的安装与布线
1. 注意电源安装
电源是干扰进入PLC的主要途径。PLC系统的电源有两类:外部电源和内部电源。PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵御能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中,可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰。还可以在隔离变压器二次侧串接LC滤波电路。同时,在安装时还应注意以下问题:
1) 隔离变压器与PLC和I/O电源之间最好采用双绞线连接,以控制串模干扰;2) 系统的动力线应足够粗,以降低大容量设备起动时引起的线路压降;3) PLC输入电路用外接直流电源时,最好采用稳压电源,以保证正确的输入信号。否则可能使PLC接收到错误的信号。
2. 远离高压
PLC不能在高压电器和高压电源线附近安装,更不能与高压电器安装在同一个控制柜内。在柜内PLC应远离高压电源线。
3. 合理的布线
1) I/O线、动力线及其它控制线应分开走线,尽量不要在同一线槽中布线。2) 交流线与直流线、输入线与输出线最好分开走线。3) 开关量与模拟量的I/O线最好分开走线,对于传送模拟量信号的I/O线最好用屏蔽线,且屏蔽线的屏敝层应一端接地。4) PLC的基本单元与扩展单元之间电缆传送的信号小、频率高,很容易受干扰,不能与其它的连线敷埋在同一线槽内。5)PLC的I/O回路配线,必须使用压接端子或单股线,不宜用多股绞合线直接与PLC的接线端于连接,否则容易出现火花。6) 与PLC安装在同一控制柜内,虽不是由PLC控制的感性元件,也应并联RC或二极管消弧电路。
三、正确的接地
良好的接地是PLC安全可靠运行的重要条件。为了抑制干扰,PLC一般最好单独接地,与其它设备分别使用各自的接地装置,如图1(a)所示;也可以采用公共接地,如图1(b)所示;但禁止使用如图1(c)所示的串联接地方式,因为这种接地方式会产生PLC与设备之间的电位差。
良好的接地可以抑制加在电源及输入端、输出端的干扰,避免偶然发生的电压冲击对PLC的危害。PLC的接地线应尽量短,使接地点尽量靠近PLC。同时,接地电阻应是越小越好,接地电阻要小于10Ω。另外,PLC的CPU单元必须接地,若使用了I/O扩展单元等,则CPU单元应与它们具有共同的接地体,而且从任一单元的保护接地端到地的电阻都不能大于10Ω。有条件的可以给PLC专用的接地线。
四、必须的安全保护环节
1.短路保护
当PLC输出设备短路时,为了避免PLC内部输出元件损坏,应该在PLC外部输出回路中装上熔断器,进行短路保护。最好在每个负载的回路中都装上熔断器。
2. 互锁与联锁措施
除在程序中保证电路的互锁关系,PLC外部接线中还应该采取硬件的互锁措施,以确保系统安全可靠地运行,如电动机正、反转控制,要利用接触器KM1、KM2常闭触点在PLC外部进行互锁。在不同电机或电器之间有联锁要求时,最好也在PLC外部进行硬件联锁。采用PLC外部的硬件进行互锁与联锁,这是PLC控制系统中常用的做法。
3.失压保护与紧急停车措施
PLC外部负载的供电线路应具有失压保护措施,当临时停电再恢复供电时,不按下“启动”按钮PLC的外部负载就不能自行启动。这种接线方法的另一个作用是,当特殊情况下需要紧急停机时,按下“停止”按钮就可以切断负载电源,而与PLC毫无关系。
五、必要的软件措施
有时硬件措施不一定完全消除干扰的影响,采用一定的软件措施加以配合,对提高PLC控制系统的抗干扰能力和可靠性起到很好的作用。
1.消除开关量输入信号抖动
在实际应用中,有些开关输入信号接通时,由于外界的干扰而出现时通时断的“抖动”现象。这种现象在继电器系统中由于继电器的电磁惯性一般不会造成什么影响,但在PLC系统中,由于PLC扫描工作的速度快,扫描周期比实际继电器的动作时间短得多,所以抖动信号就可能被PLC检测到,从而造成错误的结果。因此,必须对某些“抖动”信号进行处理,以保证系统正常工作。
如图2(a)所示,输入X0抖动会引起输出Y0发生抖动,可采用计数器或定时器,经过适当编程,以消除这种干扰。如图2(b)所示为消除输入信号抖动的梯形图程序。当抖动干扰X0断开时间间隔Δt
PLC的可靠性很高且本身有很完善的自诊断功能,如果PLC出现故障,借助自诊断程序可以方便地找到故障的原因,排除后就可以恢复正常工作。大量的工程实践表明,PLC外部输入、输出设备的故障率远远高于PLC本身的故障率,而这些设备出现故障后,PLC一般不能觉察出来,可能使故障扩大,直至强电保护装置动作后才停机,有时甚至会造成设备和人身事故。停机后,查找故障也要花费很多时间。为了及时发现故障,在没有酿成事故之前使PLC自动停机和报警,也为了方便查找故障,提高维修效率,可用PLC程序实现故障的自诊断和自处理。
现代的PLC拥有大量的软件资源,如FX2N系列PLC有几千点辅助继电器、几百点定时器和计数器,有相当大的裕量,可以把这些资源利用起来,用于故障检测。
1)超时检测 机械设备在各工步的动作所需的时间一般是不变的,即使变化也不会太大,因此可以以这些时间为参考,在PLC发出输出信号,相应的外部执行机构开始动作时启动一个定时器定时,定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20%左右。例如设某执行机构(如电动机)在正常情况下运行50s后,它驱动的部件使限位开关动作,发出动作结束信号。若该执行机构的动作时间超过 60s(即对应定时器的设定时间),PLC还没有接收到动作结束信号,定时器延时接通的常开触点发出故障信号,该信号停止正常的循环程序,启动报警和故障显示程序,使操作人员和维修人员能迅速判别故障的种类,及时采取排除故障的措施。
2)逻辑错误检测 在系统正常运行时,PLC的输入、输出信号和内部的信号(如辅助继电器的状态)相互之间存在着确定的关系,如出现异常的逻辑信号,则说明出现了故障。因此,可以编制一些常见故障的异常逻辑关系,一旦异常逻辑关系为ON状态,就应按故障处理。例如某机械运动过程中先后有两个限位开关动作,这两个信号不会同时为ON状态,若它们同时为ON,说明至少有一个限位开关被卡死,应停机进行处理。
3.消除预知干扰
某些干扰是可以预知的,如PLC的输出命令使执行机构(如大功率电动机、电磁铁)动作,常常会伴随产生火花、电弧等干扰信号,它们产生的干扰信号可能使PLC接收错误的信息。在容易产生这些干扰的时间内,可用软件封锁PLC的某些输入信号,在干扰易发期过去后,再取消封锁。
六、采用冗余系统或热备用系统
某些控制系统(如化工、造纸、冶金、核电站等)要求有极高的可靠性,如果控制系统出现故障,由此引起停产或设备损坏将造成极大的经济损失。因此,仅仅通过提高PLC控制系统的自身可靠性是满足不了要求。在这种要求极高可靠性的大型系统中,常采用冗余系统或热备用系统来有效地解决上述问题。
1.冗余系统
所谓冗余系统是指系统中有多余的部分,没有它系统照样工作,但在系统出现故障时,这多余的部分能立即替代故障部分而使系统继续正常运行。冗余系统一般是在控制系统中最重要的部分(如CPU模块)由两套相同的硬件组成,当某一套出现故障立即由另一套来控制。是否使用两套相同的I/O模块,取决于系统对可靠性的要求程度。
图3(a) 所示,CPU模块使用相同的程序并行工作,其中一套为主CPU模块,一块为备用CPU模块。在系统正常运行时,备用CPU模块的输出被禁止,由主CPU模块来控制系统的工作。同时,主CPU模块还不断通过冗余处理单元(RPU)同步地对备用CPU模块的I/O映像寄存器和其它寄存器进行刷新。当主CPU模块发出故障信息后,RPU在1~3个扫描周期内将控制功能切换到备用CPU。I/O系统的切换也是由RPU来完成。
2.热备用系统
热备用系统的结构较冗余系统简单,虽然也有两个CPU模块在同时运行一个程序,但没有冗余处理单元RPU。系统两个CPU模块的切换,是由主CPU模块通过通信口与备用CPU模块进行通信来完成的。如图3(b)所示,两套CPU通过通讯接口连在一起。当系统出现故障时,由主CPU通知备用CPU,并实现切换,其切换过程一般较慢。
七、结论
PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题,在PLC本身的可靠性很高的情况下,影响控制系统可靠性的主要因素是输入信号元件和输出执行元件。通过采用成熟技术和高质量的输入输出元器件,合理配置PLC硬件和软件资源,并充分利用PLC内部软元件设计PLC控制系统故障检测与诊断程序,屏蔽输入元件的误信号,防止输出元件误动作,对关键元器件实行软、硬双重保护,就可以确保控制系统安全可靠地运行。
什么是PLC冗余系统
PLC冗余可以分为:软件冗余和硬件冗余。硬件冗余对硬件型号有所要求,连接方式也不同,但对软件并无特殊要求。 在工业自动化系统中大量选用可编程逻辑控制器(PLC)作为控制器,随着技术的发展又组建冗余系统进一步提高系统的可靠性。目前冗余的分类方式很多,而采用PLC冗余方式的有两种,即软冗余和硬亢余。
硬冗余系统的冗余结构确保了任何时候的系统可靠性,例如所有的重要部件都是冗余配置。这包括了冗余的CPU、供电模件和用于冗余CPU通信的同步模块。根据特定的自动化控制过程需要,还可以配置冗余客户服务器、冗余通讯介质、冗余接口模件IM153-2等。
冗余系统的优点在于:
一、以现有的系统为依托,不需要任何时间或科研投入,可以立即实现;
二、配置、安装、使用简单,无需额外的培训、设计等;
三、使用冗余系统,理论上来讲,系统的故障率可以接近为零。
冗余系统的缺点在于:
一、使用冗余系统就代表该系统臃肿,不简洁;
二:投入成本巨大,需要购买额外的系统,以及增加该系统后的后期维护成本等;
三、完全独立的系统并不存在,所以冗余系统最大的缺点在于,相互独立的配置之间会互相影响(尤其是依靠人的冗余系统),可靠性相对理论计算会大幅度下降。
扩展资料:
冗余系统因为前期投入巨大,后期的维护成本高,所以只有在高风险(包括金融风险、行政风险、管理风险以及危及生命安全的风险)行业应用比较广泛,如:金融领域、核安全领域、航空领域、煤矿等领域。
银行中的数据非常重要,即使服务器小概率的故障,也会有很大影响,甚至会影响一个国家的金融体系的稳定。
所以,每一个银行的数据至少同时存在两个以上的不同地点的服务器中(这就是一个简单的冗余系统),需要明白的是这个跟备份不一样,备份可以是先存储,再备份,而银行系统的冗余系统是同时更改,以保证在任意时间,任意一个服务器的故障,都不会引起数据失真。
生活中,也有比较常见的冗余系统,如运货的重卡,在卡车载重的后轮胎上,任意一个轴承上的一边至少有两个轮胎,其实仅需要一个轮胎,重卡就可以正常运行,另外一个轮胎就是冗余系统了。
冗余系统不一定非要是软件类的系统或机械类的设备,也可以是人(广义上来说人也是系统的一部分),但用人来当冗余系统的话,可靠性会更低,因为人的判断更易受外界因素的干扰。
参考资料:百度百科---冗余系统
工业控制系统的几个指标:安全性,可靠性和可用性
1. 安全性(safety):免除不可接受的风险影响的特性。我认为安全性来自两方面:系统在正常运行下的安全性(即逻辑上的错误,又叫功能安全)和故障(失效)下的安全性。安全控制系统中逻辑上的错误是要坚决杜绝的(百分之百没有也是不现实的),在铁路行业中有专门的检测机构进行测试,其实质是遍历测试,测试所有可能的情况;故障安全是指故障时设备应导向安全状态。
安全性是以防止人生伤亡和财产损失为目的。
安全性评价比较常用的是安全完整性等级(SIL),根据安全要求的不用共分为四个等级。国内石化行业用的是SIL3,铁路和轨道交通用的是SIL4。
在硬件上例如会采用动态电源、硬件表决、诊断、回采等技术来提高安全性;软件上例如软件表决(避错技术,例如三取二,二取二等)、通信数据的严格检验、命令间的相关性小、模拟量的裁决:平均值,平滑滤波等。
2. 可靠性(reliability):指系统或元件在规定条件下,规定时间内,完成规定功能的能力。
可靠性以维护系统的功能正常执行为目的。
对可靠性的评价一般用平均无故障时间(MBTF)。
质量是可靠性的基础,规范的质量检查及软件工程都是可靠性的重要保障。此外,
在硬件上应注意元器件的选择和使用、机械环境设计考虑、电磁兼容设计考虑等。
在软件上有N版本程序设计、恢复块等技术。
在系统级别有失效模式分析(FMEA),故障树(FTA)等技术。
3. 可用性(availability):在要求的外部资源得到保证的前提下,产品在规定的条件下和规定的时刻或时间区间内处于可执行规定或恢复功能的能力。
可用性以系统故障后(或局部故障)对业务的影响最小为目的。
对可用性的评价可用平均修复时间(MTRF)衡量。
最常用的提高可用性的方法为冗余(容错技术),例如三重表决系统(三取二)、二乘二取二等,这些系统兼顾了安全性和可用性。
这三个指标的关系:
下面通过几个假设再阐述一下这几个指标的关系:
上面已经提到安全性包括正常工作时的安全性和故障时的安全性,这里面只讨论故障安全,
1. 假设系统的可靠性为百分之百。这时即使系统故障不会导向安全,那也是安全的,所以说系统的可靠性越高,系统越安全(这只是一个相对概率);即使可用性差,即MTRF很大,那也没有问题,因为可靠性百分之百。
可靠性关注的是少出故障。
2. 假设系统的可用性是百分之百。那即使系统的可靠性不高对用户造成的影响也较小,例如通过冗余来提高系统可用性,即冗余的实现是百分之百OK的(因为可用性为百分之百),当系统出现可靠性问题(故障)时自动切换到冗余系统,不会影响用户的可用性,也相当于提高了整个系统的可靠性,当然,如果切换到冗余系统后原系统不修复的情况下发生故障则会导致系统瘫痪(即共模故障),所以说低可靠性会导致低可用性;同样,较好的可用性会提高系统的安全性。
可用性关注的是故障后对业务的影响程度。
3. 假设系统的安全性是百分之百。这时对可靠性的要求会有一定程度的降低,毕竟安全问题才是最大的问题。对可用性会提高,因为系统故障时带来的后悔严重程序较小。
安全性关注的是故障后的后果。
4. 其实这三个指标并不是所有时候都成正比关系的,有时会牺牲一个指标来满足另一个指标。例如在三取二系统中,降级模式有两种3-2-1-0和3-2-0,在第二种降级模式中,如果只有一个模块则系统是不能工作,因为已经无法表决了,即为了保证安全性降低了可用性;而第一种降级模式中则可工作,即牺牲了安全性降低了可用性。
5. 绝对(百分之百)可靠、可用和安全的系统是不存在的,所以在系统设计时要权衡这几着之间的关系。
电力系统可靠性分析软件有哪些?
电力系统自动化
电力系统自动化是我们电力系统一直以来力求的发展方向,它包括:发电控制的自动化(AGC已经实现,尚需发展),电力调度的自动化(具有在线潮流监视,故障模拟的综合程序以及SCADA系统实现了配电网的自动化,现今最热门的变电站综合自动化即建设综自站,实现更好的无人值班.DTS即调度员培训仿真系统为调度员学习提供了方便),配电自动化(DAS已经实现,尚待发展).
电力系统自动化
automation of power systems
对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统是一个地域分布辽阔,由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制,系统和元件的自动安全保护,网络信息的自动传输,系统生产的自动调度,以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量(频率和电压),保证系统运行的安全可靠,提高经济效益和管理效能。
发展过程 20世纪50年代以前,电力系统容量在几百万千瓦左右,单机容量不超过10万千瓦,电力系统自动化多限于单项自动装置,且以安全保护和过程自动调节为主。例如,电网和发电机的各种继电保护,汽轮机的危急保安器,锅炉的安全阀,汽轮机转速和发电机电压的自动调节,并网的自动同期装置等。50~60年代, 电力系统规模发展到上千万千瓦,单机容量超过20万千瓦,并形成区域联网,在系统稳定、经济调度和综合自动化方面提出了新的要求。厂内自动化方面开始采用机、炉、电单元式集中控制。系统开始装设模拟式调频装置和以离线计算为基础的经济功率分配装置,并广泛采用远动通信技术。各种新型自动装置如晶体管保护装置、可控硅励磁调节器、电气液压式调速器等得到推广使用。70~80年代,以计算机为主体配有功能齐全的整套软硬件的电网实时监控系统 (SCADA)开始出现。20万千瓦以上大型火力发电机组开始采用实时安全监控和闭环自动起停全过程控制。水力发电站的水库调度、大坝监测和电厂综合自动化的计算机监控开始得到推广。各种自动调节装置和继电保护装置中广泛采用微型计算机。
主要领域 按照电能的生产和分配过程,电力系统自动化包括电网调度自动化、火力发电厂自动化、水力发电站综合自动化、电力系统信息自动传输系统、电力系统反事故自动装置、供电系统自动化、电力工业管理系统的自动化等7个方面,并形成一个分层分级的自动化系统(见图)。区域调度中心、区域变电站和区域性电厂组成最低层次;中间层次由省(市)调度中心、枢纽变电站和直属电厂组成,由总调度中心构成最高层次。而在每个层次中,电厂、变电站、配电网络等又构成多级控制。
Image:dianli01_2.jpg
电网调度自动化 现代的电网自动化调度系统是以计算机为核心的控制系统,包括实时信息收集和显示系统,以及供实时计算、分析、控制用的软件系统。信息收集和显示系统具有数据采集、屏幕显示、安全检测、运行工况计算分析和实时控制的功能。在发电厂和变电站的收集信息部分称为远动端,位于调度中心的部分称为调度端。软件系统由静态状态估计、自动发电控制、最优潮流、自动电压与无功控制、负荷预测、最优机组开停计划、安全监视与安全分析、紧急控制和电路恢复等程序组成。
火力发电厂自动化 火力发电厂的自动化项目包括:①厂内机、炉、电运行设备的安全检测,包括数据采集、状态监视、屏幕显示、越限报警、故障检出等。②计算机实时控制,实现由点火至并网的全部自动起动过程。③有功负荷的经济分配和自动增减。④母线电压控制和无功功率的自动增减。⑤稳定监视和控制。采用的控制方式有两种形式:一种是计算机输出通过外围设备去调整常规模拟式调节器的设定值而实现监督控制;另一种是用计算机输出外围设备直接控制生产过程而实现直接数字控制。
水力发电站综合自动化 需要实施自动化的项目包括大坝监护、水库调度和电站运行三个方面。①大坝计算机自动监控系统:包括数据采集、计算分析、越限报警和提供维护方案等。②水库水文信息的自动监控系统:包括雨量和水文信息的自动收集、水库调度计划的制订,以及拦洪和蓄洪控制方案的选择等。③厂内计算机自动监控系统:包括全厂机电运行设备的安全监测、发电机组的自动控制、优化运行和经济负荷分配、稳定监视和控制等。
电力系统信息自动传输系统 简称远动系统。其功能是实现调度中心和发电厂变电站间的实时信息传输。自动传输系统由远动装置和远动通道组成。远动通道有微波、载波、高频、声频和光导通信等多种形式。远动装置按功能分为遥测、遥信、遥控三类。把厂站的模拟量通过变换输送到位于调度中心的接收端并加以显示的过程称为遥测。把厂站的开关量输送到接收端并加以显示的过程称为遥信。把调度端的控制和调节信号输送到位于厂站的接收端实现对调节对象的控制的过程,称为遥控或遥调。远动装置按组成方式可分为布线逻辑式远动装置和存储程序式逻辑装置。前者由硬件逻辑电路以固定接线方式实现其功能,后者是一种计算机化的远动装置。
电力系统反事故自动装置 反事故自动装置的功能是防止电力系统的事故危及系统和电气设备的运行。在电力系统中装设的反事故自动装置有两种基本类型。①继电保护装置:其功能是防止系统故障对电气设备的损坏,常用来保护线路、母线、发电机、变压器、电动机等电气设备。按照产生保护作用的原理,继电保护装置分为过电流保护、方向保护、差动保护、距离保护和高频保护等类型。②系统安全保护装置:用以保证电力系统的安全运行,防止出现系统振荡、失步解列、全网性频率崩溃和电压崩溃等灾害性事故。系统安全保护装置按功能分为4种形式:一是属于备用设备的自动投入,如备用电源自动投入,输电线路的自动重合闸等;二是属于控制受电端功率缺额,如低周波自动减负荷装置、低电压自动减负荷装置、机组低频自起动装置等;三是属于控制送电端功率过剩,如快速自动切机装置、快关汽门装置、电气制动装置等;四是属于控制系统振荡失步,如系统振荡自动解列装置、自动并列装置等。
供电系统自动化 包括地区调度实时监控、变电站自动化和负荷控制三个方面。地区调度的实时监控系统通常由小型或微型计算机组成,功能与中心调度的监控系统相仿,但稍简单。变电站自动化发展方向是无人值班,其远动装置采用微型机可编程序的方式。供电系统的负荷控制常采用工频或声频控制方式。
电力工业管理系统自动化 管理系统的自动化通过计算机来实现。主要项目有电力工业计划管理、财务管理、生产管理、人事劳资管理、资料检索以及设计和施工方面等。
什么是系统可靠性?
系统可靠性
随着科学技术的发展,现代化的机器、技术装备、交通工具和探索工具越来越复杂。这些机器和设备等的可靠性受到了人们的广泛重视,我们把这种可靠性称为系统可靠性。系统愈复杂,若可靠性达不到较高的指标要求,则系统出故障的可能性愈大、造成的损失也愈大。这些损失可能是经济上的、信誉上的,甚至是造成生命安全或更严重的灾难性后果。譬如导航系统的不可靠或工作失误可导致飞机坠毁;飞机在着陆时,其控制系统如不能将飞机的滑翔轮子可靠地弹出,后果将是不可想象的。
现代化管理可以大大提高工作效率和质量,当然也应包括可靠性。但是如果处理不当,系统可靠性没有得到足够保证,那么它也会带来严重的影响。试设想一下,假如在一次重要选举当中,采用计算机统计投票结果,却由计算机失误而打乱了进程,选出一个不该当选的领导人来,将是多么可笑。因此愈是走向现代化,愈要注意可靠性。 因此,人们在走向现代化的过程,必须在各个方面提高和改善系统可靠性。没有可靠性作基础的系统只能是空中楼阁。
提高系统的可靠性,一方面要提高构成系统的各元件本身的可靠性,如:要提高飞机的可靠性,首先要提高发动机、控制系统、导航系统等的可靠性。另一方面还要提高系统承受误操作的可靠性。例如1991年的海湾战争中,美国的"爱国者"导弹出尽风头,它不仅能准确可靠地在空中击毁敌方导弹,而且在没有发现目标时,将在空中自行销毁,不造成损失。
提高系统的可靠性,要从系统的设计着手。要使系统的元器件工作在正常状态下,没有过载超负荷等现象的发生,并且要有一定的裕度。也可以采用冗余贮备,使系统即使有个别元器件或设备出现故障仍能正常工作,譬如大型客机拥有四个发动机,中型客机拥有两个发动机。也就是说有一个设备出现故障,有另一个设备顶替它工作。当然冗余设备有可能增加系统的复杂性和成本,但是如果设计得合理,在成本增加不多的情况下,使系统的可靠性有很大的提高,是完全值得的。
系统的可靠性指标是从概率的角度来定义的.通常有哪三个指标
⒈ 字长
指计算机一次能够并行处理的二进制数据的位数,字长直接影响到计算机的功能、用途及应用领域。
⒉ 主频速度
指计算机的时钟频率,主频在很大程度上决定了计算机的运算速度。
⒊ 运算速度
指计算机每秒钟能执行的指令数。常用的单位有 MIPS (每秒百万条指令)。目前已达每秒 2 ~ 5 亿条指令。
⒋ 存储周期
指存储器连续两次读取(或写入)所需的最短时间,半导体存储器的存储周期约为几十到几百毫微秒之间。
⒌ 存储容量
指内存储器能够存储信息的总字节数。
⒍ 可靠性
指在给定时间内计算机系统能正常运转的概率,通常用平均无故障时间表示,无故障时间越长表明系统的可靠性越高。
⒎ 可用性
指计算机的使用效率,它以计算机系统在执行任务的任意时刻所能正常工作的概率表示。
⒏ 可维护性
指计算机的维修效率,通常用平均修复时间来表示。
其中,主频、运算速度、存储周期是衡量计算机速度的不同性能指标。此外,还有一些评价计算机的综合指标,例如性能价格比、兼容性、系统完整性、安全性等。
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