Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Надежность систем автоматизации. Учебное пособие
.pdf
среднего времени восстановления, интенсивности потока отказов, коэффициента готовности и вероятности
безотказной работы на 2 000 часов.
Т а б л и ц а 9.1
Данные реализации плана NRr
№
системы
1
2
3
4
5
6
7
1990/2 2050/
2010/
2200/
2060/
1853/
1689/
1853/
Наработки между отказами, ч / время
восстановления, ч
0,2
0,6
0,7
0,4
0,2
0,4
0,5
2030/
0,2
2100/
0,1
1998/
0,1
1752/
0,1
3200/
0,2
1752/
0,1
2200/1 1850/
1998/
0,5
1853/
0,4
1652/
0,6
2050/
0,1
3010/
2,5
2050/
0,1
0,6
2060/
0,7
1752/
0,1
2200/
0,6
3100/
0,4
2100/
1,5
3100/
0,4
2500/
0,1
1998/
0,1
2050/
0,1
2100/
0,1
3500/
0,1
1853/
0,2
3500/
0,1
1600/
1,5
1652/
0,6
3100/
0,4
1853/
0,4
1589/
0,1
3200/
1,5
1589/
0,1
2200/
1,2
1758/
0,9
3500/
0,1
2050/
0,5
1679/
0,1
3456/
2,6
1679/
0,1
2100/
1
2100/
4
1589/
0,1
2200/
1
2100/
1
1853/
0,4
2200/
1,2
3
01
ГЛАВА 10. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ
ДИАГНОСТИКИ
10.1. Задачи технической диагностики. Связь
диагностики и надежности
Техническая диагностика определяет методы и средства обнаружения и поиска дефектов в технических системах, где под дефектом будем понимать несоответствие
свойств объекта диагностики заданным требованиям. Таким образом, диагностика связана с процессом определения технического состояния системы и включает в себя как
задачи проверки работоспособности, так и задачи поиска
конкретного места возникновения дефекта, приведшего
(или могущего привести) к неработоспособности системы.
Процессом диагностирования называется процесс
определения технического состояния системы. Результатом этого процесса является технический диагноз. Процесс диагностирования проводится средствами диагно-
стирования, которые могут быть аппаратными или программными. Средства и объект диагностики образуют си-
стему диагностирования, реализующую некоторый алгоритм диагностирования.
Все задачи определения технического состояния системы принято разделять на три типа:
1. Задачи первого типа решают проблемы определения
текущего технического состояния системы. Это и есть,
собственно говоря, задачи технической диагностики.
Они, как правило, решаются в два этапа. На первом определяется неработоспособный элемент системы, что позволяет в случае возможности восстановления организовать
его замену. На втором этапе выявляется конкретный дефект элемента, приведший к его отказу.
302
2. Второй тип связан с определением технического состояния системы, в котором она находилась в некоторый
момент в прошлом (задачи технической генетики). Разрешение проблем этого класса связано с определением неочевидных причин нарушения работоспособности систем.
Наиболее важным практическим применением технической генетики является определение причин возникновения аварийных ситуаций в целях недопущения подобных
проблем в будущем.
3. Третий тип соответствует задачам прогнозиро-
вания технического состояния системы, в котором она
окажется через некоторый промежуток времени. Их решение позволяет заранее, не дожидаясь возникновения ситуаций, связанных с нарушениями работоспособности системы, предсказать их возможное появление и развитие
и указать соответствующие причины, что дает возможность принять необходимые меры и тем самым избежать
потери работоспособности. Кроме того, решение задач
прогнозирования позволяет снизить затраты на проведение технического обслуживания систем (так как появляется возможность организовать техническое обслуживание системы по ее состоянию, а не по срокам) и установить назначенный ресурс и необходимую периодичность
планово-профилактических работ.
Показателями качества системы диагностики являются
глубина поиска дефектов и полнота их обнаружения. Под
глубиной поиска понимают степень детализации при обнаружении отказа. Допустим, что у нас есть некоторая система регулирования температуры, в которой произошла
потеря работоспособности. Диагностическая система может выявить следующее:
– дефект находится в подсистеме измерения и не свя-
зан с управляющей и исполнительной подсистемами;
303
– дефект находится в подсистеме измерения, в ее ана-
логовой части, а модуль ввода аналоговых сигналов
и АЦП являются исправными;
– дефект находится в аналоговой части подсистемы
измерения, неисправен нормирующий преобразователь температуры.
В рассмотренном примере в каждом последующем
случае глубина поиска дефектов увеличивается.
Полноту обнаружения дефектов (полноту контроля)
принято характеризовать долей отказов, обнаруживае-
мых в результате работы диагностической системы, от общего их количества:
n
ii
iЭ
д
iЭ
n
ii
,
где Э
— множество элементов, подлежащих диагности-
Д
рованию;
Э — множество всех элементов системы;
n и i — соответственно число и интенсивность отказов
i
элементов i-го типа.
Идеальные полнота и глубина поиска дефектов не всегда являются достижимыми. Иногда ограничивающими
являются экономические факторы: усложнение системы
диагностики требует новых капитальных и текущих затрат.
Чаще всего полноту и глубину диагностики ограничивает
плохая контролепригодность диагностируемой системы.
Под
контролепригодностью понимают приспособлен-
ность технической системы и ее элементов к организации
достоверной оценки ее технического состояния. В качестве
численного показателя может применяться коэффициент
контролепригодности
304
Т
К
к
где
Т — основная трудоемкость диагностирования
осн
осн
ТТ
осн доп
,
(то есть трудозатраты непосредственно на саму диагностику), челч;
Т — дополнительная трудоемкость диагностирования
доп
(трудозатраты на подключение системы диагностики; на
отключение диагностируемого элемента от технической
системы, которой он принадлежит, в случае невозможности его диагностирования на месте и т. п.), чел
ч.
Контролепригодность является одной из составляющих ремонтопригодности. Уровень контролепригодности
систем управления фактически закладывается еще в процессе их проектирования. Поэтому при разработке структуры системы и выбора ее элементной базы необходимо
учитывать требования контролепригодности. Основным
способом повышения контролепригодности следует считать включение в состав системы средств встроенной (аппаратной или программной) диагностики.
Техническая диагностика систем управления тесно
связана с их надежностью. Решение задач диагностирования позволяет:
повысить коэффициент готовности;
–
– повысить среднюю наработку на о
– повысить средний срок слу
– снизить среднее время
В
нерезервированных схемах наибольший выигрыш по
жбы;
восстановления.
тказ;
надежности с помощью применения диагностических
средств достигается за счет снижения времени на поиск
неисправности.
В системах с активным резервом сам метод резервиро-
вания не может быть реализован без применения диагно-
3
05
стических средств: для того, чтобы произошло автоматическое переключение между основным и резервным элементом, системе необходимо зафиксировать факт возникновения отказа.
Системы с пассивным резервом как бы «прячут» появление отказов элементов. Пока количество отказавших
элементов меньше предельно допустимого, потери работоспособности системы не происходит. С течением времени
дефекты накапливаются и наступает ситуация, когда появление очередного отказа приводит к неработоспособности
всей системы. В этом случае применение диагностических
средств позволит избежать накопления критической массы
дефектов и повысить безотказность резервированной системы.
Естественно, что неполнота обнаружения дефектов
приводит к снижению показателей надежности. Также
необходимо учесть, что система диагностирования тоже
обладает своими собственными показателями надежности,
и ее отказ может привести к ухудшению надежности диагностируемой системы, причем негативно влияют как нераспознавание дефекта, так и ложное причисление элемента системы к неработоспособным.
10.2. Системы диагностирования, их алгоритмы.
Тестовая и функциональная диагностика
Любая система диагностики ставит диагноз о работоспособности или неработоспособности диагностируемого
объекта, о правильности или неправильности его функционирования, о выявленном или предполагаемом месте
нахождения дефекта и т. п. Диагноз вырабатывается на основе анализа реакций объекта на определенные входные
воздействия в соответствии с конкретным алгоритмом диагностирования.
306
Алгоритм диагностирования состоит из набора эле-
ментарных проверок объекта, последовательности их проведения и правил анализа их результатов. Элементарные
проверки принято характеризовать воздействием на объект
и набором контрольных точек, в которых получают реакции объекта на поступившее воздействие. В результате
каждой элементарной проверки мы имеем конкретные значения параметров объекта в контрольных точках, что
(в комплексе с результатами других элементарных проверок) и позволяет поставить определенный диагноз.
При решении одной и той же диагностической задачи
могут быть разработаны несколько алгоритмов, отличающихся друг от друга по составу элементарных проверок
или по последовательности их проведения. Это приводит
как к разным затратам на реализацию алгоритма, так и к
разной эффективности процесса диагностирования. Поэтому, если число минимально необходимых элементарных проверок меньше, чем их общее возможное количество, возникает задача разработки оптимального диагностического алгоритма.
По способу организации воздействий на объект диагностики различают
системы тестового диагностирования;
–
два типа систем диагностирования:
– системы функционального диагностирования.
10.2.1. Системы тестового диагностирования
В системах тестового диагностирования на технический объект подаются специально организованные тестовые воздействия. Как правило, при этом диагностируемый
объект в процессе реализации алгоритма не функционирует по своему прямому назначению или делает это не в
полном объеме.
3
07
Тесты можно разделить на проверяющие (то есть опре-
Д
деляющие факт наличия или отсутствия работоспособности) и тесты поиска дефектов (связанные с обнаружением
места и причин возникших дефектов).
Сложность разрабатываемых тестов определяется, с
одной стороны, сложностью самого диагностируемого
объекта, а с другой стороны — желаемыми полнотой
и глубиной контроля. С точки зрения организации входных воздействий тесты можно разделить на детерминированные, когда уровни подаваемых сигналов и последовательность реализации элементарных проверок определена
жестко, и вероятностные, когда реализация элементарных
проверок проводится с помощью использования псевдослучайных последовательностей.
Общая структура тестовой системы диагностирования
показана на рис. 10.1. Генератор тестовых сигналов организует подачу тестовых воздействий на объект диагностирования. Реакции объекта поступают в схему анализа, которая и выдает технический диагноз.
Схема
анализа
Генератор
тестов
Рис. 10.1. Структура тестовой системы
Объект
диагно-
стики
иагноз
Контрольные точки
При большой размерности тестовых задач можно не
запоминать все «правильные» реакции объекта, а использовать заведомо работоспособную копию объекта как
308
эталон (рис. 10.2). Тогда задачей схемы анализа станет
всего лишь сравнение реакций диагностируемого и эталонного объектов. Для того чтобы избежать потери работоспособности схемы диагностирования, вызванной отказом эталона, в качестве эталонной можно использовать схему, организованную по мажоритарному принципу
(рис. 10.2, б).
При построении системы тестового диагностирования
на первом этапе необходимо определить состав контрольных точек объекта для каждой элементарной проверки. Если контрольные точки одинаковы, то необходимо решить
задачу построения теста, то есть определить входные воздействия для каждой элементарной проверки.
Существует два основных
комбинационный;
–
–
последовательный.
При
тестировании по
способа тестирования:
комбинационному способу про-
водятся все элементарные проверки при произвольном порядке их реализации. Анализу подлежит результат выполнения всей комбинации проверок.
последовательном тестировании анализируется
При
результат каждой элементарной проверки, и процедура тестирования завершается после накопления информации
в объеме, достаточном для определения дефекта. Последовательное тестирование может быть безусловным и условным.
В случае
безусловного тестирования последователь-
ность элементарных проверок определена жестко. В случае
условного тестирования выбор каждой последующей
элементарной проверки зависит от результата предыдущей.
3
09
Схема
Д
Д
анализа
Генератор
тестов
а)
Генератор
тестов
б)
Объект
диагно-
стики
Эталон
Объект
диагно-
стики
Эталон 1
Эталон 2
…
Эталон n
Эталонная
схема
иагноз
Контрольные точки
Схема
анализа
иагноз
Контрольные точки
Рис. 10.2. Структура тестовой системы c эталоном (а)
и эталонной схемой (б)
Задачу построения теста можно представить в виде дерева тестов (см. рис. 10.3). Оно изображается в виде графа, показывающего разделение множества возможных технических
310
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]