Старооскольский технологический институт

(филиал)

Московского государственного института стали и сплавов

(технологического университета)

Кафедра АиПЭ

О.Н. Основина

ДИАГНОСТИКА И НАДЕЖНОСТЬ

АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

Методическое пособие

для студентов специальностей:

140604 – Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов

220301 – Автоматизация технологических процессов и производств

210106 – Промышленная электроника

(очная, очно-заочная, заочная формы обучения)

Одобрено редакционно-издательским советом

Старый Оскол

2006

УДК 681.51

ББК 32.965

Рецензент:

Основина О.Н. Диагностика и надежность автоматизированных систем. Методическое пособие. Старый Оскол. СТИ МИСиС, 2006. – 132 с.

Методическое пособие по курсу «Диагностика и надежность автоматизированных систем» для студентов специальностей: 140604 – «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов», 220301 – «Автоматизация технологических процессов и производств», 210106 – «Промышленная электроника», очной, очно-заочной, заочной форм обучения содержит курс лекций.

© Основина О.Н.

© СТИ МИСиС

Содержание

Предисловие 5

Тема 1. Общие сведения по теории надежности 7

ЛЕКЦИЯ 1 7

1.1 Основные термины и определения 7

ЛЕКЦИЯ 2 12

1.2 Показатели надежности невосстанавливаемых систем 12

1.3 Основные законы распределения наработки до отказа 18

ЛЕКЦИЯ 3 22

1.4 Потоки отказов восстанавливаемых систем 22

1.5 Показатели надежности восстанавливаемых систем 24

Тема 2. Принципы описания надежности асутп 27

2.1 Характеристика проблемы моделирования и оценки надежности АСУ ТП 27

ЛЕКЦИЯ 4 29

2.2 Надежность АСУ ТП с учетом взаимосвязи с внешней средой 29

2.3 Взаимосвязь надежности и иных свойств АСУ ТП 31

ЛЕКЦИЯ 5 37

2.4 Надежность АСУ ТП как совокупности комплекса технических средств, программного обеспечения и оперативного персонала 38

2.4.1 Надежность комплекса технических средств 38

2.4.2 Надежность программного обеспечения (ПО) 41

ЛЕКЦИЯ 6 46

Оценка надежности ПО по аналогии с невосстанавливаемыми 46

техническими системами 46

2.4.3 Надежность оперативного персонала 51

ЛЕКЦИЯ 7 54

2.5 Надежность АСУ ТП как совокупности функций. Критерии отказов и показатели надежности функций 54

Тема 3. Расчет надежности локальных систем без учета восстановления 59

3.1 Основные этапы расчета надежности 59

ЛЕКЦИЯ 8 65

3.2 Методы расчета надежности невосстанавливаемых систем 65

3.3 Виды резервирования 67

ЛЕКЦИЯ 9 73

3.4 Расчет надежности невосстанавливаемых систем с постоянным резервом 76

ЛЕКЦИЯ 10 81

Тема 4. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ АСУ ТП И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ 83

4.1 Виды испытаний на надежность 83

4.2 Определительные испытания 86

ЛЕКЦИЯ 11 89

4.3 Контрольные испытания 90

4.4 Оценка надежности АСУ ТП в условиях эксплуатации 93

ЛЕКЦИЯ 12 97

Тема 5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ АСУ ТП 99

ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ 99

5.1 Организация эксплуатации 99

ЛЕКЦИЯ 13 104

5.2 Обеспечение запасными частями 104

ЛЕКЦИЯ 14 111

5.3 Техническое обслуживание 115

ЛЕКЦИЯ 15 118

Тема 6. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ 124

ЛЕКЦИЯ 16 126

6.1 Контроль технического состояния систем в процессе их эксплуатации 126

Список литературы 134

Предисловие

Современная наука рассматривает надежность как одно из самых важных комплексных свойств систем и объектов общепромышленного назначения, от которого зависят их качество, экономичность, ресурсосбережение, конкурентоспособность и безопасность. Проблеме надежности, как основному фактору, обеспечивающему ускорение технического процесса, уделяется в последнее время все большее внимание. Международная организация по стандартизации (ISO) совместно с Международной электротехнической комиссией (МЭК) проводит работы по стандартизации в области надежности сложных систем. К этим работам подключились более 90 развитых стран мира, включая Россию.

Научной базой работ по обеспечению надежности как систем, так и их элементов является теория надежности. Ее развитие было стимулировано ростом требований к современной технике, резким увеличением сложности систем [1]. Теория надежности сформировалась в результате разностороннего теоретического и экспериментального изучения закономерностей, связанных с обеспечением безотказной работы современных технических устройств.

Основные задачи теории надежности [1]:

- установление видов количественных показателей надежности;

- выработка методов аналитической оценки надежности;

- разработка методов оценки надежности по результатам испытаний;

- оптимизация надежности на стадиях разработки и эксплуатации и др.

Теория надежности нашла широкое применение при разработке, проектировании и промышленной эксплуатации разнообразных сложных систем.

Надежность современных автоматизированных систем управления является важной составляющей их качества и необходимым условием обеспечения безопасности различных объектов управления. Научно обоснованный анализ надежности АСУ предусмотрен требованиями государственных и международных стандартов [2-4]. Готовность организаций и предприятий, разрабатывающих и эксплуатирующих АСУ, выполнять научно обоснованный анализ их надежности является обязательным условием государственной и международной сертификации. Главной конечной целью анализа является своевременное получение достоверной информации, необходимой для выработки и реализации обоснованных решений в области обеспечения требуемой надежности АСУ.

В основе научного анализа надежности современных сложных и высокоразмерных АСУ лежат математические модели и компьютерные технологии. С их помощью должны осуществляться расчеты значений необходимых показателей, решаться задачи оптимизации, синтеза, выработки и обоснования управленческих решений. От обеспечения возможности достаточно точно и оперативно решать указанные задачи непосредственно зависит экономичность, ресурсосбережение и конкурентоспособность современного производства.