Способы введения структурной избыточности устройств

Оценка достигаемой надежности. При определении требований к надежности необходимо учитывать: назначение и функции АСУ ТП и ее подсистем; условия и режим функционирования АСУ ТП; временные особенности работы управляемого объекта (частота поступающих возмущений, продолжительность смены, продолжительность и периодичность плановых остановок технологического процесса для проведения текущих и капитальных ремонтов оборудования и т. п.); надежность технологических объектов, необходимость и возможность ручного управления технологическим объектом; виды и возможные последствия отказов функций (подсистем, АСУ ТП в целом-), достигнутый уровень надежности аналогичных систем; возможные пути повышения и обеспечения надежности АСУ ТП.

Требования, предъявляемые к надежности АСУ ТП, а также методы оценки и (или) контроля уровня надежности АСУ ТП на различных стадиях создания системы должны быть указаны в техническом задании, техническом и рабочем проектах АСУ ТП, где должны быть приведены необходимые обоснования и расчеты надежности системы.

Оценку надежности АСУ ТП проводят с учетом надежности только технических средств АСУ ТП; надежности технических средств, особенностей программ и алгоритмов; надежности технических средств, особенностей программ и алгоритмов, а также действий оперативного персонала.

Оценку надежности АСУ ТП при ее проектировании (с целью прогноза ожида-еьюго уровня надежности) можно проводить аналитическими методами, методами статистического моделирования илн комбинированными методами.

Проектная оценка надежности АСУ ТП с учетом надежности только технических средств, осуществляемая, как правило, на начальных этапах проектирования системы, является ориентировочной и используется для предварительного определения состава комплекса технических средств и структур АСУ ТП.

Проектная оценка надежности АСУ ТП с учетом надежности технических средств системы и особенностей реализуемых алгоритмов и программ осуществляется, как правило, при разработке технического и программного обеспечения системы. Эту оценку используют, в частности, для выбора комплекса технических средств АСУ ТП, структуры программ и алгоритмов управления, способов алгоритмического и программного контроля н защиты от ошибок.

Проектная оценка надежности АСУ ТП с учетом надежности технических средств системы, особенностей алгоритмов и программ, а также действий оперативного персонала осуществляется, как правило, на завершающих этапах проектирования АСУ ТП для важнейших функций системы. Эту оценку используют для уточнения состава комплекса технических средств, структур и функций АСУ ТП, алгоритмов и программ управления процессом, инструкций для оперативного персонала системы, а также для определения требований к подготовке и квалификации оперативного персонала.

Экспериментальную оценку надежности АСУ ТП (с целью определения фактически- достигнутого уровня надежности) можно проводить сбором и обработкой эксплуатационных данных о надежности АСУ ТП, а также организацией специальных испытаний.

Пути повышения надежности. Традиционный путь - резервирование, т. е. метод повышения надежности объекта введением избыточности, под которой понимают дополнительные средства или возможности сверх минимально необходимых для выполнения объектом заданных функций. Для повышения надежности АСУ ТП применяют структурное (использование избыточных структурных элементов), временное (использование избыточного времени), информационное (использование избыточной информации), функциональное (использо- ванне особенности элементов выполнять дополнительные функции) резервирование, вводят алгоритмическую" избыточность, используют системы диагностики состояния оборудовання, строят АСУ по иерархическому принципу, предусматривают использование человека в контуре управления при отказе технических средств (эргатиче-ская избыточность).

Информационная избыточность в АСУ ТП может быть введена путем использова. ния избыточных датчиков, а также представления обрабатываемой информации в корректирующем коде (с обнаружением нли исправлением ошибок), что при реализации приводит к аппаратурной или временной избыточности.

Временная избыточность обусловлена увеличением времени вычислений (на повторный счет н т. п.) и используется при введении других видов избыточности для исправления ошибок в алгоритме функционирования.

Аппаратурная избыточность - это различные виды резервирования оборудования, введение специальных схем контроля и диагностики, ЗИП и т. п.

Алгоритмическая избыточность используется в различных формах. Наиболее простой метод - дублирование, т. е. повторение- решения частей задачи или всей целиком со сравнением результатов, совпадение которых подтверждает правильность решения, а несовпадение инициирует повторение расчета. Недостатки метода - существенное увеличение времени решения задачи, исправление только случайных ошибок. Метод «усеченного» алгоритма, который примерно на порядок короче (по времени выполнения), чем основной, состоит в быстром получении грубой оценки результата для последующего сравнения с результатом вычислений по полному алгоритму; Несмотря на то что метод незначительно увеличивает затраты времени процессора, его применение ограничено тем, что не для каждого алгоритма удается построить су-" щественно усеченный вариант.

По методу подстановки в исходные уравнения корней, найденных при. решении, решение признается правильным, если разность правой и левой части уравнения не выходит за заданные пределы. Такой кон- троль требует значительно меньше време- ни, чем повторение решения, и при том обнаруживает не только случайные, но и систематические ошибки, пропускаемые при-повторении решения.

По методу контрольных соотношений для- проверки решения используют некоторые связи между информационными величинами. Метод точен, эффективен, но ограниченно применим, так как не всегда нужные связи находятся в простой зависимости, удобной для контроля.

Метод проверки предельных соотношений состоит в проверке в контрольных точках алгоритма: находятся ли переменные в заданных пределах. Метод позволяет обнаружить грубые ошибки, которые делают бессмысленными дальнейшие вычисления, но не контролирует достижение заданной точности вычислений.