Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ




Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Диагностика и надежность автоматизированных систем

Основные термины и определения

Система и элементы.

Под системой понимают совокупность элементов, взаимодействующих между собой в процессе выполнения заданных функций. Система предназначена для самостоятельного выполнения определенной практической задачи.
По степени сложности системы можно подразделять на простые и сложные. Отличительные особенности сложной системы таковы:
- большое количество элементов;
- сложный характер связей между элементами;
- многообразие функций выполняемых системой;
- наличие элементов самоорганизации;
- сложность поведения при изменяющихся внешних воздействиях, обусловленная наличием обратных связей, участием оперативного персонала в функционировании системы.
В зависимости от факторов, учитываемых при классификации, различают:
а) структурно сложные системы;
б) функционально сложные системы.
Элементом системы называют составную часть системы, которая рассматривается без дальнейшего разделения как единое целое; внутренняя структура элемента при данном рассмотрении не является предметом исследования.
Понятия “система” и “элементы” выражены одно через другое и условны: то, что является системой для одних задач, для других принимается элементом в зависимости от целей изучения, требуемой точности, уровня знаний о надежности и т.д. Даже такая сложная система, как АСУ ТП, может рассматриваться как элемент более сложной системы — автоматизированного технологического комплекса, включающего, помимо АСУ ТП, технологический объект управления. Еще в большей степени это относится к составным частям АСУ ТП.
Состояния и события.



Работоспособным называется такое состояние системы (элемента), при котором значения параметров, характеризующих способность системы выполнять заданные функции, находятся в пределах, установленных нормативно-технической или конструкторской документацией. Соответственно неработоспособным называется состояние системы, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не находится в пределах, установленных указанной документацией. Например, система измерения температуры является неработоспособной, если основной параметр, характеризующий качество ее функционирования — погрешность измерения, превышает заданную величину.
Состояния системы могут быть также разделены на исправное (при котором система соответствует всем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации) и неисправное (при котором имеется хотя бы одно несоответствие этим требованиям).
Отличие между исправным и работоспособным состояниями заключается в следующем. Работоспособная система удовлетворяет только тем требованиям, которые существенны для функционирования, и может не удовлетворять прочим требованиям (например, по сохранности внешнего вида элементов), Система, находящаяся в исправном состоянии, заведомо работоспособна.
Событие, заключающееся в нарушении работоспособности системы, т. е. в переходе ее из работоспособного в неработоспособное состояние, называется отказом. Понятие «отказ» является важнейшим в теории надежности. Отказы можно различать по нескольким признакам:
1. По характеру устранения различают: окончательные (устойчивые) отказы, являющиеся следствием необратимых процессов и перемежающиеся (то возникающие, то исчезающие отказы), которые в большинстве случаев являются следствием обратимых случайных изменений режимов работы и параметров объекта. Перемежающиеся отказы существенно отличаются от окончательных причиной возникновения, внешними проявлениями и последствиями появления.

2. По связи с другими отказами различают первичные отказы, не являющиеся следствием ранее возникших отказов, и вторичные отказы, являющиеся следствием ранее возникших отказов. Например, значительная часть отказов электрических исполнительных механизмов являются вторичными, возникшими вследствие перегрузки по току в силовых цепях электродвигателя при одновременном несрабатывании защиты, что приводит к сгоранию обмотки электродвигателей.
3. По характеру возникновения можно различать отказы внезапные, состоящие в резком, практически мгновенном изменении характеристик системы, и отказы постепенные, наступающие в результате длительного, постепенного изменения параметров.. Разграничение отказов на внезапные и постепенные является в некоторой степени условным и зависит от возможности контроля процессов изменения параметров. Внезапные отказы обычно имеют характер обрывов, поломок, замыканий и часто проявляются в нарушении цепи прохождения сигнала (например, сгорание термопары, залипание контактов магнитного пускателя). Постепенные отказы часто имеют характер разрегулировок (например, дрейф нуля усилителя).
4. По степени нарушения работоспособности отказы разделяют на полные (после которых функционирование системы полностью прекращается) и частичные (после которых может продолжаться функционирование, но с ухудшенными показателями). Такое деление отказов часто проводится для систем, участвующих в выполнении нескольких функций и (или) по нескольким каналам. Полным отказом при этом является прекращение выполнения всех функций по всем каналам, частичным - прекращение выполнения части функций и (или) по части каналов.
5. Отказы в АСУ целесообразно подразделять на:
а) аппаратурные, при которых утрачивается работоспособность и для ее восстановления требуется проведение ремонта или замена отказавшего элемента на идентичный работоспособный;
б) программные, при которых утрачивается работоспособность по причине несовершенства программы, отсутствия программной защиты от сбоев, несовершенства алгоритма решения задачи и т. д.
Событие, заключающееся в переходе системы из исправного в неисправное (но работоспособное) состояние, называется повреждением. Предметом дальнейшего изучения будут, как правило, отказы. Отличительный признак или совокупность признаков, по которым устанавливается факт возникновения отказа, называют критериями отказа.
Восстановлением называется событие, заключающееся в переходе системы из неработоспособного в работоспособное состояние. Соответственно к невосстанавливаемым относят системы, восстановление которых непосредственно после отказа считается нецелесообразным или невозможным, а к восстанавливаемым - в которых проводится восстановление непосредственно после отказа.
Одна и та же система в различных условиях применения может быть отнесена к невосстанавливаемым (например, если она расположена в необслуживаемом помещении, куда запрещен доступ персонала во время работы технологического агрегата) и к восстанавливаемым, если персонал сразу же после отказа может начать восстановление. Само понятие “восстановление” следует понимать не только как корректировку, настройку, пайку или иные ремонтные операции по отношению к тем или иным техническим средствам, но и как замену этих средств.
В принципе подавляющее большинство систем, применяемых для автоматизации технологических процессов, подлежит восстановлению после отказа, после чего они вновь продолжают работу. То же относится к большей части технических средств; к числу невосстанавливаемых можно отнести только такие их элементы, как интегральные схемы, резисторы, конденсаторы и т. п.
Понятие «наработка до отказа». Рассмотрим систему, начинающую функционировать в момент времени t=0, причем в этот момент система находится в работоспособном состоянии. Предположим сначала, что такая система отключается только вследствие отказа. Обозначим через Т время, прошедшее от момента начала функционирования до момента отказа. Величина Т зависит от случайных отклонений технологических условий изготовления отдельных элементов от номинальных, различия условий транспортировки, монтажа, наладки и не будет одинаковой у различных систем даже при абсолютно одинаковых условиях эксплуатации. К тому же сами условия эксплуатации (температура, вибрация, качество технического обслуживания, частота включения и т. д.) в определенной степени отличны друг от друга, поэтому величина Т случайна.
Отключения системы могут происходить не только из-за ее отказов, но и для проведения технического обслуживания, вследствие отказов автоматизируемого технологического агрегата, из-за циклического графика работы системы, когда она включается на некоторые промежутки времени, определяемые технологическим режимом (например, в АСУ непрерывно-дискретными технологическими процессами).
Продолжительность работы системы в этой ситуации носит название наработки, а случайная величина — длительность работы до отказа называется наработкой до отказа, которую также будем обозначать Т. Наработка до отказа в отличие от времени безотказной работы не всегда измеряется единицами времени; наработка до отказа может измеряться и числом включений (срабатываний, циклов). Однако для большей части систем наработка до отказа измеряется единицами времени.

 Надежность. Свойство системы сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность системы выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации называют надежностью.
Надежность является комплексным свойством, включающим в себя четыре составляющие: безотказность, ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость.
Под безотказностью понимается свойство системы сохранять работоспособность (выполнять свои функции с эксплуатационными показателями не хуже заданных) в течение требуемого интервала времени непрерывно без вынужденных перерывов. Безотказность является наиболее важной компонентой надежности, так как она отражает способность длительное время функционировать без отказов. Безотказность систем в решающей степени влияет на эффективность их использования и определяется количеством и безотказностью элементов, режимом их работы, наличием резервирования, параметрами окружающей среды (температурой, запыленностью) и др.
Ремонтопригодность является свойством системы, заключающимся в ее приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению причин возникновения отказов, а также поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Ремонтопригодность зависит от того, выполнены ли элементы в виде отдельных, легко заменяемых блоков, а также от использования средств встроенного контроля работоспособности и диагностики. Следует отметить, что характеристики ремонтопригодности существенно зависят не только от свойств самой системы, но и от квалификации обслуживающего персонала и от организации эксплуатации.
Долговечность – свойство системы сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Долговечность системы зависит от долговечности технических средств и от подверженности системы моральному старению.
Сохраняемость характеризует свойство системы сохранять значения показателей безотказности и ремонтопригодности в течение и после срока хранения и транспортировки. Поскольку системы в целом не хранятся, а могут сохраняться только отдельные технические средства и их элементы, то свойство сохраняемости для систем несущественно. Для технических средств и элементов это свойство имеет определенное значение, но менее важное, чем предыдущие свойства, так как эти средства обычно транспортируются только один раз – от завода-изготовителя к месту установки и длительность их хранения от момента поступления до монтажа и наладки (кроме технических средств и элементов, используемых в качестве запасных частей) относительно невелика.
Виды надежности. При исследовании надежности часто ставится задача определить причины, приводящие к формированию той или другой стороны надежности. Без этого невозможно наметить правильную программу работ по повышению надежности. Это приводит к делению надежности на:
- аппаратную надежность, обусловленную состоянием аппаратуры, которая может при необходимости расчленяться на более мелкие разновидности надежности: на надежность конструктивно-схемную и производственно-технологическую;
- программную надежность, обусловленную состоянием программ;
- надежность объекта, обусловленную качеством обслуживания;
- надежность функциональную – это надежность выполнения отдельных функций, возлагаемых на систему. Примером функциональной надежности в АСУ может быть надежность передачи определенной информации в системе передачи данных.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

Использование любых ТС сопровождается контролем их технического состояния. Без предварительной проверки исправности системы нельзя включать ее в работу. Контроль за техническим состоянием объекта в процессе работы необходим для его успешной эксплуатации. Процесс определения технического состояния объекта на различных этапах его использования называют техническим диагностированием, а научную дисциплину, занимающуюся техническим диагностированием, – технической диагностикой. Для АСУ техническая диагностика имеет очень важное значение.
В состав задач технического диагностирования, нормированных ГОСТ 20911– 89, входят:
- определение располагаемого (остаточного) на момент диагностирования ресурса работоспособности устройства (изделия);
- поиск места и определение причины отказа;
- прогнозирование технического состояния, целью которого является определение с заданной вероятностью интервала времени (ресурса), в течение которого сохранится работоспособное (исправное) состояние объекта, или вероятности сохранения работоспособного (исправного) состояния объекта на заданный интервал времени.
Кроме основных задач технического диагностирования в производственной практике существует ещё ряд задач, которые, без сомнения, представляют практический интерес для диагностики в технике.
Одна из них – выявление первопричины возникновения и механизма развития дефекта (вследствие чего возник дефект?). Эта задача состоит из двух достаточно самостоятельных задач:
1. выявление предпосылок развития дефекта (например, конструктивный недостаток, скрытый дефект применённого материала, несовершенство использованной технологии изготовления, недостаточный ресурс отдельных узлов или элементов изделия и т.д.);

2. выявление механизма развития дефекта и, возможно, способствовавших развитию дефекта погрешностей и нарушений режима эксплуатации (правил использования) изделия.

Ещё одна диагностическая задача сопутствует названной высшей главной диагностической задаче (определение ресурса работоспособности) и является её продолжением или развитием, но, тем не менее, имеет и важное самостоятельное значение.
Наиболее очевидный способ определения оставшегося ресурса сложного технического устройства – это выявление узла, детали, составной части с наименьшим оставшимся ресурсом (принцип наиболее слабого звена). Для этого надо учесть все составные части, все возможные дефекты в каждой из них, влияние каждого дефекта и скорости его развития на утрату располагаемого ресурса. Но за любым выявленным слабейшим звеном всегда может обнаружиться другое, чуть менее слабое звено. Поэтому, кроме оценки остаточного ресурса на текущий момент, большое значение имеет возможность оценки перспективы восстановления ресурса. Другими словами, большой интерес представляет ответ на вопрос: сколько и каких дефектов необходимо устранить, чтобы достичь желаемого уровня ресурса работоспособности? Таким образом, можно сформулировать ещё одну, представляющую практический интерес диагностическую задачу: оценка имеющийся перспективы восстановления ресурса работоспособности. Иногда трактовку этой задачи можно встретить в несколько иной форме, например, как определение объёма ремонтно-восстановительных работ.
Следующая задача, которая является продолжением и развитием полезных возможностей диагностических процедур, - управление развитием выявленных дефектов. Другими словами – это выработка рекомендаций по режимам, условиям и эксплуатации изделия (устройства), соблюдение которых позволит приостановить или замедлить развитие дефекта. Понятно, что решение этой задачи будет базироваться на предварительном решении задачи выявления причин возникновения и развития выявленных дефектов.
Между распознаванием причин возникновения дефекта и управлением его развитием можно выделить ещё одну важную связующую задачу – это создание модели процесса развития дефекта. Решение этой задачи столь же необходимо и для выявления зависимости остаточного ресурса от каждого конкретного дефекта.
Рассмотренные выше составы задач можно проиллюстрировать таблицей:
Таблица 1

Задачи технического диагностирования по ГОСТ 20911-89 Задачи диагностики в технике в альтернативном представлении (в последовательности от низшего уровня к высшему)
1. Контроль технического состояния. 2. Поиск места и определение причины отказа (неисправности). 3. Прогнозирование технического состояния. 1. Поиск (распознавание) дефектов и мест их нахождения. 2. Распознавание причин возникновения и развития дефектов. 3. Создание модели развития дефекта. 4. Управление развитием выявленных дефектов. 5. Определение ресурса работоспособности. 6. Определение состава дефектов, устранение которых необходимо для восстановления требуемого ресурса работоспособности.


Применительно к сложному реальному изделию в целом схема диагностических задач должна состоять из набора (по количеству выявленных дефектов) подобных параллельных цепочек. Итоговый ресурс определяется наиболее быстро развивающимся и наименее поддающимся управлению дефектом (принцип слабого звена). Имея полную информацию о выявленных дефектах и о возможном влиянии каждого из них на остаточный ресурс изделия, можно без особых затруднений решить задачу определения объёма восстановительных работ, необходимого для доведения ресурса работоспособности изделия до требуемого уровня.




Читайте также:
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе...
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (387)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.033 сек.)
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7