計算機控制系統(tǒng)可靠性設計

徐浩 張浩 顧軒

摘 要：通常來講，計算機的控制系統(tǒng)所具有的可靠性會對計算機控制系統(tǒng)在工業(yè)市場當中的廣泛運用造成直接的影響。在計算機控制系統(tǒng)的實際運用過程當中，經(jīng)常會出現(xiàn)很多的干擾，導致控制系統(tǒng)不能夠進行正常性的工作，因此，計算機控制系統(tǒng)的可靠性設計得到人們逐漸大的重視。在本文中，簡單分析了計算機控制系統(tǒng)可靠性設計的一些相關(guān)設計，同時在軟件以及硬件兩個方面給出了有效增強計算機控制系統(tǒng)可靠性的實際對策。

關(guān)鍵詞：計算機；控制系統(tǒng)；可靠性設計；對策

一般來講，在工程項目當中，計算機控制系統(tǒng)屬于非常關(guān)鍵的構(gòu)成部分，并且計算機控制系統(tǒng)在具體的工程項目當中的儀器儀表運轉(zhuǎn)的安全性、正常性以及穩(wěn)定性會起到關(guān)鍵性的作用。現(xiàn)階段，計算機控制系統(tǒng)在日常的生活以及生產(chǎn)過程當中有著逐漸廣泛的應用，這在一定程度上為計算機控制系統(tǒng)的可靠性會造成隱患，所以，應該有效保證計算機控制系統(tǒng)的可靠性性能。

1 對計算機控制系統(tǒng)的可靠性設計進行一定的分析

1.1 分析系統(tǒng)輸入的可靠性設計

通常來講，計算機控制系統(tǒng)的實際輸入與其輸出有著非常緊密的聯(lián)系，由于輸入存在任何的錯誤，都會造成一定存在錯誤的輸出結(jié)果。所以，應該極其慎重的來選擇傳感器，因此所選擇的傳感器應該具有非常良好的可靠性以及適合性。若所選擇的傳感器屬于是模擬的，那么，輸入的放大電路應該盡可能的是絕對值的放大電路設計，同時，在輸入接口電路當中應該設計輸入保護，除此之外，還應該濾波處理相應的輸入信號，進而來有效避免輸入信號太大而對接口造成一定的損壞。對于相對比較關(guān)鍵的控制對象，需要深入的研究所選擇的傳感器所發(fā)生的故障，例如，所選擇的傳感器出現(xiàn)一定的故障后的輸出信號的具體情況，之后再按照實際來及時性的越限報警。

1.2 分析系統(tǒng)輸出的可靠性設計

計算機控制系統(tǒng)的輸出可靠性有著非常大的涵蓋范圍，通常由四種可靠性構(gòu)成，分別是輸出執(zhí)行器可靠性、輸出傳輸線可靠性、輸出接口電路可靠性以及輸出軟件可靠性等。計算機所輸出的控制信號通常都是首先通過數(shù)據(jù)鎖存器來實現(xiàn)一定的鎖存，之后由驅(qū)動執(zhí)行器來進行執(zhí)行。很明顯，數(shù)據(jù)鎖存器是是一種高速進行運轉(zhuǎn)的元件，這會極其容易受到外界的干擾會破壞鎖存的實際內(nèi)容，進而導致錯誤的操作。

1.3 分析診斷技術(shù)

在計算機控制系統(tǒng)當中，診斷指的就是檢測，利用診斷來對被檢的信號進行判斷，進而來確定是否在計算機控制系統(tǒng)所規(guī)定的正常范圍之內(nèi)與正常性，若想對系統(tǒng)故障的具體位置進行快速確定，能夠利用計算機控制系統(tǒng)當中的確定事故現(xiàn)象以及系統(tǒng)故障的對應關(guān)系來進行有效的確定，進而來有效降低系統(tǒng)進行修復的具體時間，除此之外，還能夠在很大程度上提高計算機控制系統(tǒng)所具有的可靠性。

1.4 分析冗余設計與容錯設計

在計算機控制系統(tǒng)當中，容錯設計指的主要是在實際的設計過程當中承認系統(tǒng)當中會存在故障的發(fā)生，然而，應該有效保證產(chǎn)生故障后依然可以確保系統(tǒng)工作的正常性。同時，在極其有可能存在故障的地方應該增加有效的冗余設計，進而來有效提高計算機控制系統(tǒng)的容錯能力。通常來講，應該同時運用冗余技術(shù)以及容錯技術(shù)。

1.5 分析系統(tǒng)方案的可靠性設計

對于一個控制系統(tǒng)來講，其總體方案是設計的基本構(gòu)架，總體方案的設計會在很大程度上關(guān)系著系統(tǒng)的最終成功。非常多的系統(tǒng)失敗都直接關(guān)系著系統(tǒng)方案的最初設計所具有的可靠性?？傮w方案的相關(guān)設計者應該具有足夠的知識基礎(chǔ)，還應該具備豐富的設計實踐經(jīng)驗，充分認識被控對象。同時，系統(tǒng)方案的設計需要具有被相對比較成熟的理論方面的依據(jù)，這會直接關(guān)系到方案的成功。

現(xiàn)階段，計算機控制系統(tǒng)正在向著網(wǎng)絡化以及集散化進行發(fā)展，進而來有效分散系統(tǒng)故障，并在系統(tǒng)局部進行局限不會影響整個系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)的功能能夠分成很多的子系統(tǒng)，同時各個子系統(tǒng)之間不會受到其他子系統(tǒng)的唯一性控制。各個子系統(tǒng)應該保證相互的監(jiān)視，進而保證所有的子系統(tǒng)都能夠?qū)ζ渌麛?shù)據(jù)進行充分的了解。在系統(tǒng)方案的實際設計過程當中，應該單獨考慮輸出保護、輸入保護和被控對象的應急保護設計，若缺乏保護性設計，那么會導致非常嚴重的后果。除此之外，在系統(tǒng)方案的實際設計當中，需要有系統(tǒng)的模擬試驗以及自檢的相關(guān)功能。

2 對有效增強計算機系統(tǒng)控制可靠性設計相關(guān)方法進行一定的分析

對計算機控制系統(tǒng)所具有的可靠性進行有效的增強一般包含兩種：第一種是快速的排除所發(fā)生的故障，第二種情況是對系統(tǒng)所發(fā)生故障的實際次數(shù)進行最大程度的降低。為了能夠?qū)煽啃赃M行有效的增強，在計算機控制系統(tǒng)的實際過程當中，應該保證軟件以及硬件設計的同時進行，也就是說，計算機控制系統(tǒng)的可靠性包含兩個方面，主要是硬件可靠性以及軟件可靠性。軟件可靠性，應該對計算機控制系統(tǒng)的測試技術(shù)以及恢復技術(shù)、故障自診斷技術(shù)進行充分考慮，同時，硬件可靠性應該對提高設備與元器件所具有的可靠性進行充分考慮。

2.1 分析計算機硬件的可靠性設計

對于計算機硬件系統(tǒng)可靠性的有效提高，應該運用相對比較好的維護措施、運用質(zhì)量相對比較高的元器件與運用干擾技術(shù)來對其可靠性進行有效的提高。

首先，在計算機的系統(tǒng)當中，大多數(shù)的元器件所具有的性能以及效率基本上都緊密關(guān)系著環(huán)境，在元器件的實際使用過程當中，應該對溫度的實際影響進行充分考慮。所以，應該有效設置電源的散熱裝置以及配置方面的工作。

其次，通常來講，計算機硬件系統(tǒng)包含很多的元器件，并且這些元器件的組建都是按照一定的功能，所以，應該對各個元器件之間的焊接部位以及接觸部位進行詳細的檢查，進而來有效避免出現(xiàn)故障。

然后，在計算機控制系統(tǒng)當中所有元件所具有的可靠性都會在一定程度上決定系統(tǒng)所具有的可靠性，盡量簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進而來對元器件的實際個數(shù)進行有效的降低。

最后，按照計算機控制系統(tǒng)的實際工作狀況的相關(guān)防護措施，通常來講，主要包含雪、雨、濕度、溫度以及氣體、輻射等的相關(guān)防護。

2.2 分析計算機軟件的可靠性設計

對于計算機控制系統(tǒng)來講，單純的利用硬件系統(tǒng)所具有可靠性的提高根本不能夠有效保證系統(tǒng)的整體可靠性，同時還應該利用相應的措施來對軟件所具有的可靠性進行有效的增強，進而來有效增強全部控制系統(tǒng)所具有的可靠性。

首先，運用與系統(tǒng)信息管理相關(guān)的軟件來對系統(tǒng)進行調(diào)度。在負荷過大時，應該及時的采取應急措施，也就是在發(fā)生相關(guān)故障的過程中保護現(xiàn)場，將發(fā)生故障的裝置快速的運用備用裝置進行代替，當故障被排除之后，應該保證系統(tǒng)以最快的速度來盡可能的恢復正常狀態(tài)。

其次，經(jīng)過編制程序來對計算機控制系統(tǒng)進行監(jiān)控。能夠利用編制相關(guān)的測試程序來對計算機軟件系統(tǒng)進行不斷的測試，若其中存在著不正常進行運行的地方，應該保證系統(tǒng)自身發(fā)出報警信號并采取相關(guān)的安全措施，進而來有效保證系統(tǒng)運行的正常性以及安全性。

最后，運用系統(tǒng)管理軟件對使用的計算機軟件系統(tǒng)進行一定的調(diào)度。在實際的使用過程當中若出現(xiàn)一定的問題，運用相應的系統(tǒng)管理軟件來對出現(xiàn)問題的具體部位進行隔離以及保護，同時及時運用功能完好的相關(guān)軟件來進行代替，并保證整個系統(tǒng)運行的正常性。

3 結(jié)語

總的來講，在大多數(shù)的領(lǐng)域當中，計算機控制系統(tǒng)都存在著非常廣泛的運用，因為該系統(tǒng)有著一定的功能性、廣泛性以及實時性，所以，對于可靠性有著非常高的要求。有效的增強計算機系統(tǒng)可靠性的措施，能夠利用硬件以及軟件來有效的實現(xiàn)。所有的自動控制系統(tǒng)的相關(guān)工作者都更加關(guān)注的是計算機控制系統(tǒng)的可靠性設計，其可靠性的有效快速發(fā)展還需要同行之間的深入探索以及研究，進而來更好的保證計算機控制系統(tǒng)的可靠性設計技術(shù)的發(fā)展。

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