機電一體化控制系統(tǒng)的可靠性分析

喬鵬偉

摘? ? 要：本文從硬件和軟件故障兩個方面分析了數(shù)控集成系統(tǒng)的穩(wěn)定性。機電一體化工程的綜合設計可用于避免硬件設備的故障：邏輯故障原因;工具、軟件故障原因和瞬態(tài)外部干擾故障原因。在綜合考慮系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的基礎上，對服務控制系統(tǒng)的故障原因進行了綜合分析。

關(guān)鍵詞：機電一體化系統(tǒng);故障

1? 前言

機電一體化系統(tǒng)是一種自動化程度高、結(jié)構(gòu)復雜的先進生產(chǎn)設備。機電一體化設備在生產(chǎn)中往往處于非常重要的地位。它既可以作為加工各種精密復雜零件的加工機床，也可以在加工過程中使生產(chǎn)設備始終處于某一種特定的工作狀態(tài)。如果出現(xiàn)故障，可能會造成相當大的經(jīng)濟損失。因此，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止故障的發(fā)生在生產(chǎn)過程中具有重要意義。

2? 控制系統(tǒng)的可靠性描述

所謂控制系統(tǒng)的可靠性，是指產(chǎn)品或系統(tǒng)在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力，它包括以下四項內(nèi)容。

2.1? 規(guī)定的條件

這些條件包括運輸條件、存儲條件（例如負載，溫度，壓力，濕度，輻射，振動等）。此外，使用方法、維護方法和操作員的技能水平對設備的可靠性也有很大影響。

2.2? 產(chǎn)品

可靠性研究的目標產(chǎn)品可以是一個零件，一件設備，也可以是由多個零件或設備組成的系統(tǒng)。

2.3? 規(guī)定的功能

產(chǎn)品的可靠性與指定的功能是分不開的。完成規(guī)定功能的功能是持續(xù)保持產(chǎn)品的工作能力，使技術(shù)指標達到規(guī)定值。如果產(chǎn)品不能完成指定的功能，則稱為故障。對于可修復的產(chǎn)品，此類故障也稱為故障。各種特定的機電一體化系統(tǒng)，由于其運行狀態(tài)的不同，運行條件也不同，對可靠性的要求也不盡相同。

2.4? 規(guī)定的時間

可靠性是有時間限制的。該產(chǎn)品只能在一定時間內(nèi)達到目標可靠性。指定時間的長度不同，產(chǎn)品的可靠性也不同。

3? 控制系統(tǒng)的故障類型

3.1? 硬件邏輯故障

機電一體化控制系統(tǒng)無論多么復雜，都可以將其結(jié)構(gòu)劃分為一些基本邏輯單元，這些基本邏輯單元可以歸納為兩類：組合邏輯電路和順序邏輯電路。機電一體化控制系統(tǒng)的硬件邏輯故障是指系統(tǒng)中一個或多個邏輯變量與其設計特定值之間的偏差，也就是說，無法給出正常的輸出響應。

3.1.1? 永久性故障

不可恢復故障的原因是很難從故障中完全恢復，也稱為硬故障。永久性故障的特征是電路對輸入的信息給出錯誤的響應，并且其故障癥狀是重復的。無論是組合邏輯電路還是順序邏輯電路，都可以通過端到端觀察或檢測故障信號。

3.1.2? 間發(fā)性故障

間發(fā)性故障是指由定時偏差、外部電氣噪聲和較小的工作邊界值引起的故障，在偶發(fā)故障后很少再次發(fā)生。由于其隨機性和偶然性，很難對其進行分析和診斷，因此也稱為軟故障。一種由于元件本身或電路的容限過低（例如時間要求太嚴格、抗干擾容限太小、元件的性能不能滿足設計要求等）引起的電路不穩(wěn)定，以及邏輯電路傳輸延遲帶來的風險。主要存在于異步時序電路中。

當各種信號發(fā)生明顯變化時，由于傳輸時間的延遲而導致的瞬時測量誤差，造成明顯的缺陷，過熱、內(nèi)部或外部電源短路、兩個或多個內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制電路彼此相互作用。由于相互作用，導致了瞬態(tài)響應或間歇性時間故障的原因。由于這些故障會產(chǎn)生明顯的缺陷和其他重要因素，因此難以識別和正確糾正。

3.1.3? 邊緣性故障

邊緣失效是由于構(gòu)件時效時間的延長而引起的邊值緩慢變化或微小變化引起的失效。一般是由于構(gòu)件的老化或先決條件的明顯變化引起的。因此，沒有相對固定的基本邏輯值也稱為未確定的邊緣問題或波動的故障。

3.2? 軟件故障

軟件故障與硬件故障具有完全不同的特征。通常，機電一體化控制系統(tǒng)軟件主要包含兩個主要部分，即系統(tǒng)軟件和應用程序軟件，無論是系統(tǒng)軟件還是應用程序軟件，本質(zhì)上是一種工具，它將離散輸入集轉(zhuǎn)換為離散輸出集，該離散集由一系列編碼語句組成。

機電一體化控制系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件故障，往往是由設計錯誤引起的。在軟件設計階段，由于對系統(tǒng)功能認識不足，沒有從算法、定義等方面考慮設計目標，也沒有考慮模塊之間的連接錯誤。一旦這些錯誤存在，它們就不會消失。在某些操作環(huán)境中，可能會發(fā)生此設計錯誤。由于軟件故障的固有特性，從一開始就要求進行軟件設計。

機電一體化控制系統(tǒng)的應用軟件與控制系統(tǒng)本身的特定任務和控制對象密切相關(guān)。應用程序軟件和系統(tǒng)軟件之間的區(qū)別在于，系統(tǒng)軟件由系統(tǒng)軟件設計人員在系統(tǒng)設計的初始階段完成，而應用程序軟件則在系統(tǒng)設計的初始階段完成。系統(tǒng)的一部分由現(xiàn)場程序員根據(jù)特定的控制進行控制。任務是編寫并輸入字段。當前有三種輸入這些應用程序的方法：

第一種是用帶狀圖片描述光電閱讀器。

第二種是人機交互操作或手動數(shù)據(jù)態(tài)勢圖片描述。

第三種是由中間計算機技術(shù)信號傳輸或通過通信網(wǎng)絡重新生成的自動化計算機編程系統(tǒng)實現(xiàn)。

應用軟件錯誤主要指編寫格式、語法或程序結(jié)構(gòu)上的錯誤。這些錯誤通常是由人為因素引起的，即在編程或輸入過程中引起錯誤的人為錯誤。

3.3? 干擾故障

常見的干擾影響故障的原因是在點擊各種信號、數(shù)據(jù)傳輸和連續(xù)輸出的過程中，一些與信號表示關(guān)系不確定、有害和電氣變化沒有被識別出來。隨機產(chǎn)生危險的機電變化導致數(shù)據(jù)條件數(shù)據(jù)的傳輸值，并且控制輸出瞬時變化和增加。整個系統(tǒng)或部分設備的計算錯誤、異常情況都可能導致故障。他的表達形式是隨機的，存在形式通常是電瞬變脈沖。

例如設備損壞，或采用傳統(tǒng)方法提高任何內(nèi)容數(shù)控綜合服務控制軟件系統(tǒng)的可靠性。但是，當系統(tǒng)最終將出現(xiàn)故障時，如何檢測故障，確定故障原因并準確定位故障點，這是非常重要的。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，采用故障診斷技術(shù)以確保系統(tǒng)的可靠運行非常重要。

4? 結(jié)語

隨著機電一體化技術(shù)的普及應用，其方便性越來越受到大家的正視。系統(tǒng)在生產(chǎn)中往往占有重要地位。突然出現(xiàn)的系統(tǒng)障礙，會導致產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中損失巨大。因此，對影響電氣一體化施工系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要原因進行了詳細的研究和分析。持續(xù)有效的采納也可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這對于人們的生活和生產(chǎn)具有重要的價值。

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