計算機控制系統(tǒng)的可靠性分析

雷正紅 寶雞職業(yè)技術學院

強調計算機控制系統(tǒng)的技術性時，往往會對其本身的可靠性下意識的忽略，從而導致在計算機控制系統(tǒng)常常出現(xiàn)不能正常運作的狀況，嚴重時還會造成經(jīng)濟損失，或者是危及生產(chǎn)人員的生命安全。因此，在你具體的計算機控制系統(tǒng)設計時，要在可靠性的基礎上，在去思考技術性的發(fā)展方向與應用程度。

1 硬件可靠性

在計算機控制系統(tǒng)當中最重要的兩部分就是硬件與軟件，其中硬件的可靠性與軟件的可靠性是分離不開的，兩者相互關聯(lián)、相互影響。當進行微機控制系統(tǒng)設計研制時，首當其沖的就是根據(jù)其性能指標與功能要求對系統(tǒng)的結構形式進行確定，再來就是對軟硬件當中的分工與電路的詳細結構進行確定。這個硬件設計、研發(fā)過程中要充分考慮的問題如下：

第一，系統(tǒng)中不同元件中的可靠性往往對整個系統(tǒng)的可靠性起決定性的作用，在這個前提下，只要滿足系統(tǒng)的性能指標，就可以對系統(tǒng)本身的就夠進行簡化，已達到元件數(shù)量減少的目的，進而對設計方案進行優(yōu)化。第二，在硬件進行設計應用的過程中，設計人員要避免片面或者是盲目的去追求過高的性能指標以及功能。第三，對于計算機控制系統(tǒng)中軟硬件的功能規(guī)劃，是在CPU空間資源允許的前提下，能運用軟件完成的功能必須要運用軟件進行。第四，在硬件中常常出現(xiàn)實效的元件，造成這種狀況最大的原因是濕度，硬件當中的熱設計是否恰當直接影響著系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與可靠性[1]。第五，在計算機控制系統(tǒng)硬件中，產(chǎn)生的振動會對其元件或者是整機的結構造成機械性的破壞，對此，在硬件的設計當中必不可少的是機械防震設計，設計中的重點是系統(tǒng)的接插件、模塊以及質量較大器件的固定。

2 軟件可靠性

2.1 利用軟件提高系統(tǒng)可靠性

計算機控制系統(tǒng)的主要通過硬件與軟件間的連接組成，前文對硬件可靠性提升的方式進行簡要的分析，但實際計算機控制系統(tǒng)可靠性的增強只是依靠硬件可靠性還是不理想的，此時就要對軟件的可靠性進一步的提升。對軟件可靠性提升的具體措施，如下：

首先，要實行對軟件的系統(tǒng)性調度，就必須采用系統(tǒng)信息管理下的軟件。對事故現(xiàn)場進行保護的同時，還要對故障裝置迅速的進行替換，并在負荷超過裝置的承載量時，及時的采取相應措施，故障在排除后要第一時間恢復正常的運行。其次，軟件系統(tǒng)中一定要加強對診斷程序的編制，好及時的對軟件故障進行發(fā)現(xiàn)并排除，其中包含兩種措施。第一種是程序運行監(jiān)視系統(tǒng)，是一種硬軟件相結合的抗程序“跑飛”的措施。另一中是軟件陷阱，是指令冗余的一種應用形式，在軟件中的主要作用是捕捉“跑飛”情況的指令指針。最后，輸入輸出軟件抗干擾技術，應用中是對模擬量進行多次的采樣，并為確保開關量輸入的正確性，輸入時可采用多次讀入，在重復輸出同一數(shù)據(jù)的情況之中，軟件能有效的輸出抗干擾措施。

2.2 提高軟件自身的可靠性

軟件可靠性是在一定的時間內以及規(guī)定的環(huán)境之中，對計算機程序無故障運行概率的提升。其中所出現(xiàn)的“軟件故障”，主要是指程序運行的外部結果偏離了設置范圍。由此可知，“故障”出現(xiàn)時是動態(tài)的，其產(chǎn)生的必要條件是程序的運行。進而對于軟件自身可靠性的提升主要從兩個方面進行：第一，軟件設計中，采取一定的措施，減少其中的錯誤，設計的范圍包括系統(tǒng)模塊化設計、軟件評審、軟件測試等等。第二，對于可測試性的設計進行有效的提升，這個問題在進行系統(tǒng)設計時就要進行充分的考慮，促使軟件的可維護性提升、故障時能及時的進行診斷[2]。

2.3 故障自診斷技術

初期進行計算機控制系統(tǒng)設計時，對于其中出現(xiàn)的數(shù)字系統(tǒng)故障診斷主要靠的是工程技術人員憑借自身豐富的經(jīng)驗以及理論知識，并對一些設備、儀器的應用，進而完成對故障的排查以及檢修。在把這個過程中因為技術人員完全依靠的是人力，因此，對故障診斷的速度較慢、效率較低。隨著我國科學技術的發(fā)展以及對國外先進技術的引進，對于這一問題得到根本性的解決。當前，輸出故障診斷的基本形式：朝著被診斷的元件或者是裝置輸入一串測試碼，對輸出相應的檢驗碼進行觀察。為提升故障診斷的短時性、精準度、分辨度，對于測試碼的選擇、檢驗碼的確定以及兩者與故障之間的聯(lián)系、研究是故障診斷中的關鍵部分。因此，在對系統(tǒng)進行設計時，要充分的考慮故障的診斷要求。

3 結束語

綜上所述，人們在計算機控制系統(tǒng)的設計與研發(fā)當中對于系統(tǒng)可靠性的研究與應用愈發(fā)的成熟與重視，但就現(xiàn)階段我國技術發(fā)展前景下，對于軟件工程以及軟件可靠性的工程的整體認識程度還不能與技術的發(fā)展相匹配。這個問題應該引發(fā)設計人員的高度重視，在今后的計算機控制系統(tǒng)的可靠性設計中進一步的提升。

[1]李潔.計算機控制系統(tǒng)的可靠性分析[J].光學精密工程，2000，(6)：584-587.

[2]李華.計算機控制系統(tǒng)的可靠性分析[J].甘肅工業(yè)大學學報，1997，(3)：73-77.