5. Конструкторська частина

Міцне, модульне і компактне виконання модулі АDАМ - 4000 забезпечує простоту і зручність їх монтажу на DIN – рейку, плоску панель, а також можливість установки один на одного. Обладнання фірми Echelon аналогічно розроблене для монтажу на DIN – рейку [2].

Для приєднання зовнішніх ланцюгів до модулів передбачені клемні з’єднувачі, що знімаються, з гвинтовою фіксацією жил провідників. Це полегшує процес електричного монтажу, технічного обслуговування і подальшої модернізації систем.

Установка на DIN - рейку приводить систему відповідно з сучасними потребами до монтажу промислового контрольно - вимірювального обладнання.

Для монтажу модулів на плоску поверхню використовується спеціальний кронштейн.

Установку одного модуля поверх другого ідеально в умовах обмеженого простору.

Крім того, модулі АDАМ - 4000 можливо розміщувати в корпусі, наприклад, АDАМ - 4950 – ENC [2].

Корпус АDАМ - 4950 - ENC призначений для використання в жорстких умовах експлуатації. Розміри цього корпусу дозволяють розмістити в ньому від 1 до 3 модулів серії АDАМ - 4000. Корпус забезпечує надійний захист модулів від ультрафіолетового випромінювання, агресивних речовин, вологи і високих температур.

Діапазон робочих температур аж до 115°С.

Забезпечується захист від пилу, струменів води, а також короткочасного занурення у воду. Корпус має непрозору основу з армірованого скловолокном полікорбаната і прозору кришку. Високий ступінь захисту забезпечує ущільнення типу "паз - гребінь" між основою і кришкою корпусу.

Вбудована DIN - рейка значно полегшує установку модулів.

Бокові стінки корпусу мають впадини під установку кабельних вводів. Використання відповідних елементів кріплення дозволяє встановлювати цей корпус практично в будь - якому положенні.

Таким чином, модуль АDАМ - 4510 будемо встановлювати на стіну за допомогою спеціального кронштейну. Зовнішній вигляд кронштейну зображено на рис. 5.1, а спосіб кріплення модуля АDАМ за допомогою його - на рис. 5.2.

Модулі системи, котрі розташовані поза приміщенням, будемо розміщати за допомогою адаптеру (рис. 5.3)на DIN - рейку в корпусі АDАМ - 4950 - ENC. В одному корпусі можна розмістити від 1 до 3 модулем. Зовнішній вид та габаритні розміри корпусу АDАМ - 4950 - ENC показаний на рис. 5.4, а спосіб кріплення корпусу - на рис. 5.5.

Рис.5.1. Рис.5.2.

Рис 5.3.

Рис. 5.4.

Рис.5.5.

6. Оцінка надійності системи

Надійність - один із основних технічних показників якості технічних систем (приладів) автоматики, телемеханіки, обчислювальної техніки та інших технічних виробів. Забезпечення надійності роботи є однією з основних задач розробки та експлуатації техніки.

Надійність систем визначається по сукупності трьох параметрів: безвідмовності, відновлюваності і довговічності [7].

Безвідмовність - властивість системи зберігати працездатність протягом заданого інтервалу часу. Визначається ймовірністю безвідмовної роботи за заданий інтервал часу Р(t).

Відновлюваність - пристосованість системи до виявлення й усунення відмов. Визначається якістю вузлів діагностики і технічного обслуговування.

Довговічність - властивість системи довгостроково (але не безперервно) зберігати працездатність. Визначається терміном служби системи.

При розрахунку надійності пристрою визначались наступні кількісні показники:

1. ймовірність безвідмовної роботи Р(t) за проміжок часу t;

2. інтенсивність відмов ;

3. напрацювання на відмову Т₀.

Розрахунок показників надійності виконується методом -характеристик, що базується на інтенсивностях відмов комплектуючих виробів і корегуючих коефіцієнтах, що враховують реальні режими й умови роботи проектуємого пристрою.

Основним показником, що враховується при розрахунках надійності, є інтенсивність відмов - кількість відмов за одиницю часу, віднесена до кількості елементів, що залишилися справними до початку даного інтервалу часу.

Встановлено, що на протязі тривалих інтервалів часу, після 100-200 годин роботи, у більшості електронних компонентів інтенсивність відмов залишається постійною: . При розрахунку надійності орієнтуються на роботу в зазначеному інтервалі часу. У цьому випадку ймовірність безвідмовної роботи за заданий інтервал часу пов’язана з інтенсивністю відмов експоненціальною залежністю:

(6.1)

Замість показника Р(t) чи поряд з ним широко застосовується другий -напрацювання на відмову Т_о чи середній час між відмовами:

(6.2)

При вираз (6.2) змінюється до вигляду:

(6.3)

Звідси виникає залежність між :

(6.4)

При виконанні розрахунків надійності пристрою визначають , а потім по декільком точкам апроксимують криву Р(t), яка наглядно характеризує зміну ймовірності безвідмовної роботи зі збільшенням часу експлуатації.

Для визначення надійності систем, що проектуються, використовують аналітичні методи оцінки або моделювання, оскільки випробування системи, як правило, неможливо або економічно недоцільно. Будемо застосовувати аналітичний метод розрахунку показників надійності.

Аналітичні методи оцінки надійності систем - це методи, які дозволяють визначити показники надійності системи і окремих пристроїв, використовуючи моделі надійності системи (пристроїв), що описуються визначеними аналітичними залежностями.

Аналітичні методи оцінки базуються на знанні характеристик надійності складових частин системи (комплектуючих елементів, вузлів, блоків) і структурної (логічної) схеми надійності системи, яка є, по суті, моделлю безвідмовної роботи системи.

Аналітичний розрахунок проводиться на основі наступних даних:

1. характеристик надійності складових частин системи;

2. закону розподілу характеристик надійності складових частин системи;

3. прийнятих критеріїв відмов системи;

4. логічної схеми надійності системи;

5. методів і способів включення резервних елементів;

6. характеристик системи контролю функціонування системи.

При визначенні надійності елементів і системи найбільш часто використовується експоненціальний закон розподілу часу напрацювання до відмови. Його широке застосування обумовлене тим, що він дає невеликі похибки у незначному інтервалі часу порівняно з довговічністю окремих елементів системи. Останнє має місце практично в усіх складних системах у період, коли вже закінчилось напрацювання, але ще незначно впливає старіння матеріалів.

Крім того, експоненціальний закон зручний тим, що він характеризується одним єдиним числовим параметром - інтенсивністю відмов системи, і аналітичні вирази (формули) для оцінки показників надійності виходять досить простими навіть при визначенні надійності складних систем.

При аналітичних методах оцінки надійності структура системи виконується у вигляді спеціальної логічної схеми, на основі якої визначається стан (працездатний чи непрацездатний) системи в залежності від працездатного чи непрацездатного стану її елементів.

Логічні схеми надійності складаються на основі функціональної (електричної) схеми системи.

При складанні логічної схеми для розрахунку надійності функціональні (електричні) зв'язки між окремими елементами замінюються логічними, що характеризують безвідмовну роботу системи в залежності від їх працездатності и непрацездатності.

Елементи, при відмові яких відмовляє вся система, на логічній схемі вважаються послідовно з’єднаними. Елементи, відмови яких не призводять до відмови системи, включаються як паралельно з'єднані. Прикладом паралельного з’єднання можуть бути елементи, що резервуються. Тому показники надійності системи при паралельному з'єднанні елементів на логічній схемі розраховуються за формулами, що відповідають визначеному виду резервування.

Як правило, логічні схеми для розрахунку надійності реальних складних систем являють собою послідовно-паралельне з'єднання елементів.

У відповідності зі складеною логічною схемою надійності визначають показники надійності, використовуючи визначені аналітичні вирази.

Умови, на підставі яких проводять розрахунки показників надійності:

1. кожний елемент (вузол, блок, пристрій) і система в цілому знаходяться в одному з двох можливих станів: працездатному чи непрацездатному;

2. відмови елементів є подіями випадковими і незалежними;

3. інтенсивності відмов елементів на протязі їх періоду служби в одних і тих же робочих режимах і умовах постійна, тобто, не залежить від часу;

4. середній час напрацювання до відмови складових частин системи розподілено по показниковому закону.

Для визначення показників надійності розроблювального пристрою будемо виконувати наближений розрахунок:

1. елементи, цифрові й аналогові мікросхеми працюють у режимах, які характеризуються визначеним коефіцієнтом електричного навантаження і температури навколишнього середовища;

2. відмови комплектуючих виробів можуть бути трьох типів: обрив, коротке замикання і відхилення параметрів.

Таким чином, застосовуємо модель, що являє собою групу послідовно з'єднаних і незалежних елементів, яка не має резервних елементів. У цьому випадку відмова будь-якого з елементів викликає відмову системи, але не впливає на надійність інших елементів системи. Таким чином, безвідмовна робота системи можлива тільки при збереженні працездатності усіх елементів послідовного з'єднання.

Основні показники надійності системи з послідовним з'єднанням елементів визначаються наступним чином.

1) Ймовірність безвідмовної роботи і-го елемента при показниковому законі розподілу напрацювання до відмови:

(6.5)

де — інтенсивність відмов і-го елемента.

2) Інтенсивність відмов системи із N елементів:

(6.6)

3) Середнє напрацювання на відмову системи в цілому:

(6.7)

При проведенні розрахунку надійності пристрою, що проектується, його однотипні елементи об'єднуємо в групи. Інтенсивність відмов пристрою буде визначатися за формулою:

(6.8)

де - інтенсивність відмов і-го елемента;

- кількість однотипних елементів і-ої групи;

N - кількість груп (типів) елементів в пристрої.

Дані для розрахунку інтенсивності відмов розроблювальної системи зведені в табл. 6.1.

Таблиця 6.1

№	Найменування	,год-1	Кількість,штук
1	Повторювач сигналів АDАМ-4510	2,08	2
2	Повторювач сигналів Echelon	1,98	1
3	Маршрутизатор сигналів Echelon	1,66	1
4	Термінатор Echelon	2,54	2
5	Інтерфейсна плата PCL-847	0,96	1
6	Інтерфейсна плата Echelon VNI	1,07	1
7	ПЕОМ	19,00	1
	Всього		9

Таким чином, інтенсивність відмов системи

Середнє напрацювання на відмову системи в цілому:

Залежність ймовірності безвідмовної роботи пристрою, який розробляється:

При виконанні розрахунків надійності пристрою визначають Т₀ , а потім по декількох точкам апроксимують криву Р(t), яка наглядно характеризує зміну ймовірності безвідмовної роботи зі збільшенням часу експлуатації.

Залежність ймовірності безвідмовної роботи системи від часу роботи приведемо в табл. 6.2.

Таблиця 6.2

№	t, год
1	50	0,998306
2	100	0,996615
3	500	0,983188
4	1000	0,966658
5	3000	0,903273
6	5000	0,844045
7	10000	0,712411
8	15000	0,601307
9	20000	0,50753
10	25000	0,428378
11	35000	0,305181
12	50000	0,183507
13	70000	0,093135

Графік ймовірності безвідмовної роботи, який побудований на підставі таблиці 6.2, зображений на рис. 6.1.

Рис. 6.1.