Лекция 5
2.4 Надежность асу тп как совокупности комплекса технических средств, программного обеспечения и оперативного персонала
Особенности АСУ ТП, существенные для решения задач установления и обеспечения требуемого уровня надежности, были перечислены в п. 2.1. Анализ и отражение этих особенностей позволяют конкретизировать общие понятия теории надежности, изложенные в гл. 1 (отказ, восстановление, состав показателей и др.), применительно к АСУ ТП.
Автоматизированную систему управления, как и любую сложную систему, представим в виде совокупности элементов и рассмотрим взаимосвязь этих элементов между собой. Выбор элементов в зависимости от способа декомпозиции АСУ ТП может быть различен. При декомпозиции по составу в качестве элементов могут быть приняты комплекс технических средств (техническое обеспечение), информационное обеспечение (включающее в себя нормативно-справочную информацию, системы классификации и кодирования информации и др.) и организационное обеспечение (совокупность документов, регламентирующих действия персонала). Свойства информационного и организационного обеспечения влияют на надежность АСУ ТП косвенно, через функционирование технических средств, программного обеспечения и персонала, поэтому ниже при решении вопросов надежности отдельно не будут учитываться.
При функциональной декомпозиции АСУ ТП как многофункциональной системы в качестве элементов системы рассматриваются ее отдельные функции.
Рассмотрим АСУ ТП как совокупность комплекса технических средств, программного обеспечения и оперативного персонала. В п. 2.5 АСУ ТП рассматривается как совокупность функций, выполняемых этой системой.
2.4.1 Надежность комплекса технических средств
Надежность комплекса технических средств оказывает наиболее существенное влияние на надежность АСУ ТП, поэтому приближенно надежность АСУ ТП зачастую оценивают с учетом только комплекса технических средств.
Критерии отказов технических средств (ТС), как правило, устанавливаются в соответствии с требованиями, указанными в стандартах, технических условиях или другой технической документации на эти ТС. Поскольку большинство ТС имеют общепромышленное назначение, то требования задаются безотносительно к тем системам, в которых эти ТС функционируют. Критерии отказов ТС при этом не зависят от характеристик управляемого объекта и требований к качеству управления.
Рассмотрим классификацию отказов ТС. Отказы ТС в зависимости от характера изменения параметров ТС до момента возникновения отказа можно разделить на внезапные и постепенные.
По степени нарушения работоспособности отказы разделяют на полные (после которых функционирование ТС полностью прекращается) и частичные (после которых может продолжаться функционирование ТС с ухудшенными показателями).
По характеру внешних проявлений отказы разделяют на явные, т.е. обнаруживаемые непосредственно после возникновения, и неявные (скрытые), не обнаруживаемые непосредственно после их возникновения.
По связи с предшествующим отказом отказы разделяют на первичные, не являющиеся следствием ранее возникших отказов, и вторичные, являющиеся следствием ранее возникших отказов.
Конкретизируем определение времени восстановления ТС, для чего рассмотрим его основные составляющие. Время восстановления всегда включает в себя время ТВ1 поиска причины отказа и время Тв2 его устранения (рис. 2.5,а). Оперативное время восстановления
.
(2.2)
При эксплуатации ТС в (2.2) могут быть добавлены времена:
–ожидание
от момента обнаружения отказа до начала
поиска его причины (это время может
существенно превышать Тв1
и
Тв2
на
предприятиях, где технологическое
оборудование работает круглосуточно,
а ремонтный персонал – в одну смену);
Рис. 2.5 Примеры структуры времени восстановления
Тв4 – обеспечение персонала инструментами, материалами, запасными частями;
ТВ5 – ожидание от момента окончания устранения отказа до момента включения ТС;
Тв6 и ТВ7 – демонтаж и монтаж ТС.
На рис. 2.5,б приведена структура времени восстановления, проведенного непосредственно на месте установки отказавшего ТС без его замены. Общее время восстановления
.
На рис. 2.5,в рассмотрен случай, когда восстановление проведено путем демонтажа отказавшего технического средства, его последующего ремонта в мастерской и монтажа на прежнем месте. При этом общее время восстановления
,
где ТВ8 – длительность ожидания ремонта в мастерской; Тв9 – время устранения отказа в мастерской.
Показатели надежности ТС задаются из числа перечисленных в п. 1.2 и 1.5. Как правило, эти показатели устанавливаются при следующих условиях: температура окружающего воздуха (20±10) °С; относительная влажность 30 - 80%; давление 630 - 800 мм рт. ст., отклонение напряжения питания сети +10 – –15%. Время t1, на котором задается вероятность безотказной работы, обычно принимается равным 2000 ч, за исключением ТС, предназначенных для атомных станций, где t1 = 8000 ч. Отметим, что задание показателей безотказности и долговечности для ТС, входящих в состав ГСП, является обязательным.