Внедрение системы мониторинга водно-химического режима на энергоблоках Пермской ГРЭС

Размещено на http://www.allbest.ru

СОДЕРЖАНИЕ

1. Назначение системы

2. Узлы системы

3. Возможности системы и функциональная схема

4. Структурная схема

5. Описание работы системы

6. Выбор элементов системы согласно структурной схеме

6.1 Перечень элементов и технические характеристики с указанием параметра надежности элемента

6.1.1 Датчики

6.1.2 Модули, платы и контроллеры

6.2 Блок схема алгоритма опроса датчиков

6.3 Данные по элементам сведенные в таблицу

6.4 Обоснование выбора микропроцессора его структурная схема и основные характеристики

7. Расчет надежности системы

7.1 Расчет времени наработки на отказ для каждого элемента системы

7.2 Определение общей интенсивности отказов

7.3 Определение вероятности безотказной работы в течении 10000 часов

8. Оценка и расчет показателей надежности представления ССОИ выходной информации по запросу

8.1 Обработка исходных статистических данных о наработке на отказ и времени восстановления ССОИ

8.2 Расчет оценки средней наработки на отказ

8.3 Расчет оценки среднего времени восстановления

8.4 Расчет оценки среднего времени реакции ССОИ на получение выходной информации по запросу

8.5 Расчет оценки коэффициента готовности ССОИ

8.6 Расчет оценки вероятности надежного представления выходной информации запросу

8.7 Определение значений доверительных вероятности и границ

показателей надежности

ВЫВОД

1. НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ

Система выполняет следующие основные технологические функции:

- автоматический сбор и обработка информации от аналоговых и дискретных датчиков, её контроль и архивирование;

- наглядное отображение поступающей информации с помощью таблиц и сводок на мониторах обслуживающего персонала;

- функционирование в условиях территориальной удаленности рабочих мест друг от друга и от объекта автоматизации;

- наследование визуальных и интерактивных свойств пользовательского интерфейса имеющихся АСУ ТП;

-систематизация представления информации от разных источников.

2. УЗЛЫ СИСТЕМЫ

В состав комплекса входят следующие основные части:

- АСУ ТП блока №1,

- АСУ ТП блока №2,

- АСУ ТП блока №3,

- АИРС - система общестанционного архивирования и технологических расчетов,

- корпоративная сеть персональных компьютеров для решения административных и технологических задач.

3. ВОЗМОЖНОСТИ СИСТЕМЫ И ЕЁ ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА

Размещено на http://www.allbest.ru

Д1, Д2, Д3 - датчики температуры температуры ТС-Б;

Д4, Д5, Д6 - датчики уровня Pointek CLS 100;

Д7, Д8, Д9 - датчики кислотности 371 pH/ORP;

С №1, С №2, С №3 - серверы соответствующих блоков;

С о.о. - сервер общестанционного оборудования;

ПК - персональный компьютер для оператора Excimer Pro;

ПИТС - пользователи информационно-технологической системой.

4. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА

Размещено на http://www.allbest.ru

Д1, Д2, Д3 - датчики температуры температуры ТС-Б;

Д4, Д5, Д6 - датчики уровня Pointek CLS 100;

Д7, Д8, Д9 - датчики кислотности 371 pH/ORP;

ПК - персональный компьютер для оператора Excimer Pro;

С.Б.№1 - сервер блока №1;

К.Б. - коммутационный блок;

ПИТС - пользователи информационно-технологической системой;

6010 - микроконтроллер;

5500 - контроллер локальной сети Ethernet;

5558 - 8-канальный модуль последовательного интерфейса;

AI 16 - модуль аналогового ввода;

TBI 24 - плата дискретного ввода.

5. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ

В каждом из трех блоков Пермской ГРЭС после регенерации воды проводится химико-технологический мониторинг, т.е. с датчиков информация о состоянии водно-химического режима, а также о состоянии общестанционного оборудования поступает на специальные серверы, каждый из которых ведет обработку информации со своего блока, а один из серверов с общестанционного оборудования. Каждый из серверов снабжен:

- процессорным модулем 6010 (на базе микропроцессора 386SX, тактовая частота 40 МГц), который является вычислительным ядром;

- модуль аналогового ввода AI16-5;

- плату дискретного ввода TBI 24.

Сигналы с датчиков принимаются модулем аналогового ввода или дискретного (зависит от датчика), который обрабатывая их, отправляет на микроконтроллер. Процессорный модуль обрабатывает сигналы и отправляет его на коммутационный блок, состоящий из 8-канального модуля для последовательного сбора и распределения сигналов и контроллера локальной сети Ethernet. Коммутационный блок направляет сигналы о ходе ТП на ПК оператора, а также выводит сигнал в сферу пользования информационно-технологической системы для предоставления информации пользователям административной сети. На мониторах оператора или пользователя с помощью специального программного обеспечения (DataWorkX32, WebHMI-Server, Fastwel UnioPC, SCADA-система GENESIS32 v.7.0 EE) информация о ходе ТП представляется в виде диаграмм, схем и монограмм, что и является непрерывной системой мониторинга водно-химического режима на Пермской ГРЭС.

6. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ СОГЛАСНО СТРУКТУРНОЙ СХЕМЕ

Согласно составленной структурной схеме мы имеем 9 датчиков различного назначения (температура, уровень, кислотность), персональный компьютер для оператора, управляющего технологическим процессом, четыре сервера и два коммутатора, опишем каждый элемент системы:

6.1 Перечень элементов и технические характеристики с указанием

параметра надежности элемента

6.1.1 Датчики

Термопреобразователь ТС-Б.

Предназначен для измерения температуры твердых, сыпучих, жидких и газообразных сред в различных областях народного хозяйства.

Номинальная статическая характеристика (НСХ) по ГОСТ 6651-94: Pt 50; Pt 100; Pt 500; Pt 1000.

Класс допуска по ГОСТ 6651-94 (Допускаемое отклонение сопротивления при 0°С, в %): А (±0,05); В (±0,1); С (±0,2).

Диапазон измеряемых температур, °С: от 0 до плюс 180; от минус 50 до плюс 200; от минус 50 до плюс 400.

Номинальное значение отношения сопротивления W100: 1,3850; 1,3910.

Диаметр монтажной части, D, мм: 5,5; 6; 8; 10.

Длина монтажной части, L, мм: от 27,5 до 3150.

Конфигурация внутренних соединительных проводов: 2-х, 3-х, 4-х проводная.

Материал защитной арматуры: сталь 12X18H10T или XH78T.

Наработка на отказ, ч: 65000.

Ёмкостный сигнализатор уровня Pointek CLS 100.

Используется для контроля уровня широкого диапазона сыпучих материалов, жидкостей, суспензий. Способен распознавать границу раздела фаз и поверхность пены. Использование для изготовления зонда материала KynarFlex® обеспечивает ему высокую химическую стойкость. Применение дополнительного защитного колпачка SensGuard позволяет защитить прибор от ударных нагрузок и истирания при работе с крупнодисперсными и абразивными сыпучими материалами. Монолитная герметичная конструкция позволяет применять его в условиях действия высокого уровня вибрации (до 4g), например, в резервуарах с перемешиванием.

Технические характеристики

? Температура контролируемой среды от -40 до +100°С

? Рабочее давление до 10 бар

? Воспроизводимость: 2 мм

? Степень защиты корпуса: IP65

? Крепление датчика: резьба NPT или BSPT

? Напряжение питания: 10_33 В пост. тока

? Минимальная диэлектрическая постоянная среды: 1,5

? Регулируемая чувствительность

? Взрывозащищённые исполнения

Наработка на отказ, ч: 57000.

Сенсор модели 371 pH/ORP EuroSenz™.

Комбинированный pH сенсор, не требующий технического обслуживания. Модель 371 - это простой в обслуживании комбинированный электрод, конструктивные особенности которого позволяют увеличить долговечность при использовании в процессах очистки сточных вод, коагуляции и флокуляции, лакокрасочных производствах и в других средах, где присутствуют большие количества твердых взвешенных частиц. В результате использования промышленно-испытанной TupH технологии создана диафрагма солевого мостика с большой поверхностью, которая в 400 раз превышает поверхность обычно используемой диафрагмы из фритты, и это обеспечивает надежные измерения рН среды вследствие постоянного контакта между измерительным элементом и технологической средой. Модель 371 - это единая конструкция, изготовленная из прочного полипропилена, устойчивая к повреждениям. Электрод герметизирован при помощи материала EPDM и снабжен резьбовым соединением PG 13.5 со свободно-вращающимся соединительным узлом VP 6.0 (для подсоединения встроенного термокомпенсатора) или разъемом Eurocap. Accu Glass pH мембрана характеризуется низкой способностью к растрескиванию, что увеличивает срок службы электрода.

Наработка на отказ, ч: 76000.

6.1.2 Модули, платы и микроконтроллеры.

Микроконтроллер 6010.

Это простой, дешевый и надежный процессорный модуль, предназначенный для использования в качестве вычислительного ядра промышленных контроллеров.

Технические характеристики:

- микропроцессор KU80386SX-40;

- статическое ОЗУ 1 Мбайт;

- FLASH-диск объемом 800 кбайт;

- поддержка DiskOnChip 2000;

- СОМ1/СОМ2 - RS-232C 115 кбит/сек;

- СОМ3/СОМ4 - RS- 422/485 115 кбит/сек;

- энергонезависимые часы астрономического времени;

- сторожевой таймер;

- локальная шина расширения PC/104, разрядность шины данных 16 бит;

- системная шина ISA 8 бит;

- питание +5В, 500 мА;

- операционная система PTS-DOS 6.70, время загрузки ОС 3 сек;

- диапазон рабочих температур 0…+70°С, -40°…+85°С.

Наработка на отказ, ч: 100000.

Периферийный модуль AI16-5.

14-разрядный модуль аналогового ввода-вывода с гальванической изоляцией. Модуль предназначен для преобразования аналоговых сигналов (напряжение или ток) в 14-разрядный дополнительный код, а также для формирования выходных аналоговых сигналов.

Основные характеристики:

? 16 однопроводных (напряжение) или 8 дифференциальных (напряжение или ток) каналов аналогового ввода с программируемым типом подключения и групповой гальванической изоляцией

? Диапазоны входных сигналов: ±10 В; ±5 В; ±2,5 В; ±1,25 В; ±80 мА;

±40 мА; ±20 мА; ±10 мА; или ±10 В; ±1 В; ±0,1 В; ±0,01 В; ±80 мА; ±8 мА;

±0,8 мА; ±0,08 мА

? 2 канала аналогового вывода с групповой гальванической изоляцией

? Диапазоны выходных сигналов: 0...5 В; ±5 В; 0...10 В; 0...20 мА; 4...20 мА

? АЦП с разрешением 14 разрядов

? ЦАП с разрешением 12 разрядов

? Программируемые коэффициенты усиления 1; 2; 4; 8 для моделей -1/-3;1; 10; 100; 1000 для моделей -2/-4

? Скорость преобразования для N каналов 100000/N выборок в секунду (только с CPU фирмы Fastwel)

? Аппаратное усреднение 2, 4, 8 или 16 выборок

? Автосканирование входов

? Буфер FIFO выборок размером 1024 слова

? Защита от перенапряжения по каждому входу -35/+50 В

? 8 линий дискретного вывода с групповой гальванической изоляцией

? Напряжение изоляции от системы 1000 В

? Напряжение питания 5 В ±5%

? Потребляемый ток не более 350 мА для AI16_5A_1 (_2), 400 мА

для AI16_5A_3 (_4)

? Диапазон рабочих температур от -40 до +85°С

? Время безотказной работы -- не менее 100 000 часов

Плата гальванической изоляции каналов дискретного ввода TBI-24/0С.

Плата предназначена для обеспечения ввода сигналов с датчиков в устройство обработки и вывода сигналов для пропорционального управления исполнительными механизмами.

Основные характеристики:

? 24 канала ввода дискретных сигналов

? Уровни входного сигнала ±3…52 В (5 поддиапазонов)

? Минимальный ток включения канала 4 мА

? Задержка входных сигналов: 100 нс

? Контроль цепей типа «сухой» контакт с использованием внутреннего

источника 9 В

? Напряжение питания 5 В ±10%

? Потребляемый ток: 250 мА,

? Диапазон рабочих температур от -40 до +85°C

? Время безотказной работы -- не менее 100 000 часов

Персональный компьютер Excimer Pro (операционная система Windows 2000).

Общая характеристика:

- Процессор AMD Athlon64 3200+ 2000Mhg;

- M/b Abit MV8 Ultra;

- Оперативная память 1024Мб;

- Жесткий диск 300 Gb;

- DVD+/-RW;

- Видеоадаптер PCI-E Radeon X800 128Mb;

- Монитор 19”;

- Наработка на отказ ч.: 43500.

Контроллер локальной сети Ethernet.

Высокопроизводительный адаптер 5500 сети Ethernet является узловым контроллером, который выполняет операции управления буферизацией, обнаружения конфликтов, и извещения об ошибках. В модуле реализованы алгоритмы Манчестерского кодирования/декодирования и параллельно-последовательное преобразование информации. Контроллер Ethernet фирмы SMC имеет сертификат совместимости с Novell.

Основные характеристики

? Поддержка стандартов: IEEE802.3/ANSI8802-3 и Ethernet

? Сетевые интерфейсы: 10Base-2, 10Base-T, A.U.I.

? Сертификат совместимости с Novell

? Магистраль ISA: 8 разрядов

? Номер прерывания: IRQ4 ... IRQ7, IRQ10

? Базовый адрес ввода/вывода: устанавливается перемычками в одно из 8 значений

? Розетка для установки BIOS-ПЗУ сетевой загрузки

? Диапазон рабочих температур: -40 ... +85°C

? Диапазон температур хранения: -50 ... +90°C

? Относительная влажность воздуха: 5 ... 95 % при 25°C без конденсации влаги

? Питание: 5 В, 350 мА (макс.)

? Среднее время наработки на отказ, ч.: 380000.

8-канальный модуль последовательного интерфейса.

Модуль 5558 является 8-канальным модулем последовательной связи. Предназначен для применения в устройствах основным назначением которых является интенсивный обмен данными по нескольким последовательным линиям одновременно.

Основные характеристики:

? Количество каналов: 8 (модуль 5558);

? Тип УАПП: совместимое с 16C554

? Тип интерфейса: RS-232/422/485 (у двух портов); RS-232 (у всех остальных)

? Емкость буферов FIFO для приема/передачи: 16 байт

? Базовый адрес модуля: устанавливается переключателями в одно из 4 значений

? Скорость обмена данными: 300 ... 115200 бит/с

? Диапазон прерываний: IRQ3 ... IRQ7

? Количество прерываний: одно/два (5558)

? Сигналы интерфейса RS-485/422: R-, R+, T-, T+

? Сигналы интерфейса RS-232C: RxD, TxD, DCD, DSR, DTR, CTS, RTS, DCD, RI

? Внешние соединители: IDC-10 (4/8 шт.), клеммные колодки для RS-485/422

? Диапазон рабочих температур: -40 ... +85°C

? Диапазон температур хранения: -55 ... +90°C

? Относительная влажность воздуха: 5 ... 95 % при 25°C без конденсации влаги

? Питание: 5558: 5 В, 161 мА (макс.)

? Среднее время наработки на отказ, ч.: 754000.

6.2 Блок-схема алгоритма опроса датчика

Размещено на http://www.allbest.ru

Описание алгоритма опроса датчиков:

После запуска технологического процесса идет ввод параметров с датчиков, установленных в блоках. Затем на серверах блоков идет обработка информации параметров, которая поступает в коммутационный блок для последующего её распределения, после чего информация поступает на экран ПК оператора следящего за ТП, а также становится доступной пользователям информационно-технологической системы.

6.3 Данные по элементам сведенные в таблицу

Наименование элемента	Тип	Интенсивность отказов л
датчик температуры	ТС-Б	0.000015
датчик уровня	Pointek CLS 100	0.000018
датчик кислотности	371 pH/ORP EuroSenz™	0.000013
микроконтроллер	6010	0.00001
модуль аналогового ввода	AI16-5	0.00001
плата дискретного ввода	TBI-24/OC	0.00001
персональный компьютер	Excimer Pro	0.000023
Контроллер локальной сети Ethernet	5500	0.0000026
8-канальный модуль последовательного интерфейса	5558	0.0000013

6.4 Обоснование выбора микропроцессора, его структурная схема и

основные характеристики.

Процессоры 386SX выпускались в корпусах PQFP. Их интерфейс отличается от 8086 применением раздельных шин адреса и данных, конвейерной адресации, а также составом и назначением управляющих сигналов. По сравнению с интерфейсом 80286 появилась возможность динамического управления разрядностью шины данных и конвейеризацией адреса, изменился состав управляющих сигналов, назначение которых стало более отчетливым, поэтому остановить свой выбор именно на этой модели было бы разумнее всего.

Упрощенная структурная схема микропроцессора и вид исполнения в корпусе PQFP.

Основные характеристики:

? Процессор: Ali 386SX/40 МГц

? BIOS: Phoenix BIOS с промышленными расширениями

? ОЗУ: 4 Мб на плате

? Шина расширения: PC/104 для подключения 8 и 16-разрядных модулей расширения (до 3-х модулей)

? НГМД: поддерживается через параллельный порт

? Твердотельные диски:

o SSD0

Установлен на плате

Емкость: 512 кбайт

o SSD1

Розетка для установки DiskOnChip

Емкость: 2 ... 144 Мбайт

o SSD2

Розетка для установки микросхем статического ОЗУ

Емкость: 128 или 512 кбайт

? Последовательные порты: два (RS-232, RS-485, с защитой от повреждения электростатическим разрядом)

? Параллельный порт: один универсальный параллельный порт (SPP/EPP/ECP) с защитой от повреждения электростатическим разрядом и перегрузкой; поддерживает интерфейс НГМД

? Интервал срабатывания сторожевого таймера: фиксированный 1.2 с

? Встроенные часы с внешней батарейной поддержкой

? Возможна установка в закрытых корпусах без применения принудительного охлаждения

? ППЗУ с последовательным доступом: 768 слов для прикладных программ

? Диапазон рабочих температур: -40 ... +70°C

? Диапазон температур хранения: -50 ... +85°C

? Относительная влажность воздуха: 5 ... 95 % при 25°C без конденсации влаги

? Питание: (5±0.25)В, 800 мA (макс.)

? Среднее время наработки на отказ: 13 лет

? Размеры: 95.38 х 90.17 x 25.4 мм

? Масса: 100 г. (без SODIMM и DOC)

? Вибрация до 6g, удары до 40g (11 мс)

Применение интерфейса RS485.

При автоматизации узлов учета расхода жидкости и газа, а также при автоматизации поверочных установок для расходомеров и счетчиков мы часто сталкиваемся с проблемой сбора данных от датчиков, сильно разнесенных в пространстве. Система обычно должна собирать данные о температуре, давлении и др. источников и обрабатывать их по соответствующему алгоритму. В качестве центрального процессора мы применяем обыкновенный офисный компьютер, как в силу своей распространенности, так и чисто по экономическим соображениям.

Целесообразнее всего применить несложные контроллеры, которые устанавливаются недалеко от датчиков, например в шкафах управления, которые производят измерения и передавали бы данные в компьютер по каналу связи. Выгоднее всего оказалось применить в качестве канала связи последовательный интерфейс, так как для этого требуется более дешевый кабель с меньшим числом проводов, что в свою очередь облегчает задачу гальванической развязки. В начале наши системы строились на базе интерфейса RS232, но ряд ограничений, налагаемых применением интерфейса, таких как небольшая дальность передачи данных (10 метров) и трудность при построении многоточечной сети при наличии в компьютере одного свободного COM-порта привели нас к применению интерфейса RS485.

Основные технические характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Параметр	Значения
1. Тип линии связи	симметричная
2. Выходное напряжение передатчика без нагр., В	± (1,5...6)
3. Выходное напряжение передатчика на нагр. Rn = 5 Om, В	± (1,5...6)
4. Ток короткого замыкания на общий провод, mA	менее 250
5. Синфазное напряжение на выходе передатчика, В	-1...+3
6. Синфазное напряжение на входе передатчика, В	-7...+11
7. Чувствительность приемника, В	± 0,2 *
8. Входное сопротивление приемника, kOm	более 12
9. Максимальная длина кабеля, м	1200
10. Максимальная скорость передачи, Мб/с	10 **
11. Число приемников, нагружаемых на один передатчик	32

* В случае применения оптронной развязки чувствительность может оказаться ниже порядка 0,5 В из-за падения на переходе входного светодиода.

** В таблице приведены данные стандарта EIA RS485. Реальная скорость зависит от длины кабели и применяемых схем передатчиков и приемников.

Передача полезного сигнала осуществляется изменением направления протекания тока (1 - в прямом направлении, 0 - в обратном, рис.1).

рис.1

В неактивном состоянии передатчик переводится в 3-е состояние с высоким импендансом. Обычно вход приемника и выход передатчика объединены вместе и связь осуществляется по двум проводам (витой паре). Кроме того, прокладывается и третий провод, так называемый дренажный проводник, который присоединяется к сигнальным землям каждого устройства. Допускается непосредственное присоединение сигнальной земли к точкам с нулевым потенциалом (корпусная земля) на устройстве, но только в случае гарантированного равенства потенциалов земли в местах размещения оборудования системы. Для большей помехозащищенности провода рекомендуется поместить в экран. Не следует использовать экран в качестве дренажного провода. Возможно увеличение дальности передачи числа устройств до 256 при применении репитеров.

Программная реализация - клиенты сети подключаются простым подсоединением к витой паре с соблюдением полярности. В этом случае возможен конфликт, когда могут работать передатчики нескольких устройств. Он решается чисто программными методами. Дело в том, что при реализации интерфейса RS485 существует главное устройство, именуемое хостом и устройства, которыми оно управляет - клиенты. Каждому клиенту обычно присваивается уникальный адрес. Клиенты изначально находятся в состоянии приема сигнала. Хост посылает в сеть команду, в начале которой указывается адрес клиента, которому она предназначается. Команда выполняется только в случае совпадения адреса клиента и адреса, указанного в самой команде. Остальные устройства находятся в пассивном состоянии.

Стандарт EIA RS485 определяет только электрические и физические характеристики интерфейса. Программная же реализация определяется конкретным применением. В нашем случае удобнее всего было применить протокол обмена интерфейса RS232. Временная диаграмма передачи байта изображена на рис.2.

рис.2

В этом случае с точки зрения программиста обмен между устройствами ничем не отличается от обмена по RS232, что позволяет использовать одни и те же драйвера.

В наших разработках в основном используются промышленные модули снятия сигнала фирмы Fastwel и Grayhill. В этих модулях обмен осуществляется в ASCII-кодах. Команда передается в следующем формате: в начале идет символ - признак команды (обычно это один из редко используемых символов #, $, ~ и т.д), затем два байта - адрес модуля, к которому идет обращение. Далее следует код команды. Вся посылка завершается кодом CR - "перевод каретки"(0Dh). После выполнения команды модуль посылает ответ опрашивающему устройству, подтверждающий успешное выполнение или ошибку.

Подобную систему команд мы применяем и для разработанных нами контроллеров. Построение команд способом, изложенным выше, позволяет использовать для контроля и настройки оборудования любую терминальную программу, не используя при этом специального программного обеспечения, например, терминал из Norton Commander'a версии 5.0.

7. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ

Расчет надежности системы состоит из трёх этапов: первый - расчет времени наработки на отказ для каждого элемента системы по формуле , где n - это номер элемента системы; второй - определение общей интенсивности отказов по формуле ; третий - определение вероятности безотказной работы в течении 10000 часов, построение графика и определение численных значений по графику.

7.1 Временя наработки на отказ для каждого элемента системы

Сведем в таблицу время наработки на отказ для каждого элемента системы.

№ значения Т1	Т, ч. 65000
Т2	57000
Т3	76000
Т4	100000
Т5	100000
Т6	100000
Т7	43500
Т8	380000
Т9	754000
Т10	100000

Т1 - время наработки на отказ для датчиков температуры ТС-Б;

Т2 - время наработки на отказ для датчиков уровня Pointek CLS 100;

Т3 - время наработки на отказ для датчиков кислотности 371 pH/ORP EuroSenz™;

Т4 - время наработки на отказ для микроконтроллера 6010;

Т5 - время наработки на отказ для модуля аналогового ввода AI16-5;

Т6 - время наработки на отказ для платы дискретного ввода TBI-24/OC;

Т7 - время наработки на отказ для ПК Excimer PRO;

Т8 - время наработки на отказ для контроллер локальной сети Ethernet;

Т9 - время наработки на отказ для 8-канальный модуль последовательного интерфейса.

7.2 Общая интенсивность отказов

Лобщ=3*л1+3*л2+3*л3+3*л4+3*л5+3*л6+л7+л8+л9=3*0.000015+

+3*0.000018+3*0.000013+3*0.00001+3*0.00001+3*0.00001+0.000023+

+0.0000026+0.0000013=0.0002549

Коэффициенты на которые умножаются л соответствуют количеству элементов присутствующих в системе, т.е.:

3 - температуры, 3 - уровня, 3 - кислотности;

3 - микроконтроллера, 3 - модуля аналогового ввода, 3 - платы дискретного ввода, соответственно.

7.3 Вероятность безотказной работы в течении 10000 часов

Построим график вероятности безотказной работы в течении 10000 часов.



Из графика видно, что система может работать при высокой степени вероятности безотказной работы Р=0.9 около 500 часов.

8. ОЦЕНКА И РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ССОИ ВЫХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ЗАПРОСУ

Надежность представления запрашиваемой пользователями ССОИ информации (Рнад - вероятность надежного представления) является одной из важнейших интегральных характеристик всех типов ССОИ, а также программно-технических комплексов различного назначения. При подготовке исходных данных для соответствующих расчетов проводится комплексное испытание всех компонентов ССОИ:

прикладных и системных программных средств;

ЭВМ и периферийных устройств;

средств коммуникации.

8.1 Обработка исходных статистических данных о наработке на отказ и времени восстановления ССОИ

Вариант - 5.

- доверительная вероятность г=0,8;

- коэффициенты r1=1.74, r3=0.73;

Номера прерываний и восстановлений работоспособности ССОИ
Начало работы Конец работы	1	2	3	4	5
tн1	08.00.00	08.31.43	09.02.11	09.46.00	10.47.21
tk1	08.26.13	08.53.09	09.45.32	10.46.12	12.00.00

суммарное число отказов системы (к=4).

Обозначение показателя	Номер s-го замера времени обработки i-го запроса Время обработки
s	1	2	3	4	5
ts(00мин.00с.)	03.34	03.35	03.34	03.35	03.35

Оценим показатели ССОИ, определяющие надежность представления запрашиваемой информации по выдаче выходной i-ой информации.

8.2 Расчет оценки средней наработки на отказ

,

где Тpi - суммарное время пребывания системы в работоспособном состоянии, к - суммарное число отказов системы (к=4).

Суммарное время пребывания системы в работоспособном состоянии рассчитаем по формуле:

,

где N - суммарное за период испытаний количество прерываний работоспособного функционирования системы, tH1 - момент времени фактического начала работы после наступления (l-1)-го прерывания, tK1 - момент времени фактического окончания работы при наступлении 1-го прерывания.

Тpi=00.26.13+00.21.26+00.43.21+01.00.12+01.12.39=13431c.

Toi=13431/4=3357.75c.

8.3 Расчет оценки среднего времени восстановления

,

где tBj - время восстановления системы после j-го отказа.

Tbi=(00.05.30+00.08.02+00.00.28+00.01.09)/4=909/4=227.25c.

8.4 Расчет оценки среднего времени реакции ССОИ на получение выходной информации по запросу.

,

где m - количество замеров времени обработки запросов i-го типа (m=5), tis - время обработки s-го запроса на выдачу выходной информации по i-му запросу.

Tpeaki=(2*03.34+3*03.35)/5=1073/5=214.6c.

8.5 Расчет оценки коэффициента готовности ССОИ

Kri=3357.75/3585=0.94

8.6 Расчет оценки вероятности надежного представления выходной информации запросу.

Pnadi=0.94/1.06=0.89

8.7 Определение значений доверительных вероятности и границ показателей надежности

- нижняя и верхняя доверительные границы для показателя наработки на отказ.

ToiH=0.73*3357.750.8=483.24c.

ToiB=1.74*3357.750.8=1151.83c.

- нижняя и верхняя доверительные границы для показателя времени восстановления работоспособности системы.

TbiH=0.73*227.250.8=56.04c.

TbiB=1.74*227.250.8=133.58c.

- нижняя и верхняя доверительные границы для показателя коэффициента готовности ССОИ.

KriH=483.24/616.82=0.78

KriB=1151.83/1207.34=0.95

- нижняя и верхняя доверительные границы вероятности надежного представления запрашиваемой выходной информации.

PnadiH=0.78/1.44=0.54

PnadiB=0.95/1.19=0.8

ВЫВОД

Мы освоили методику оценки надежности представления запрашиваемых данных пользователями систем автоматического управления и обработки информации (ССОИ).

Мой курсовой проект состоял в изучении внедрения системы мониторинга водно-химического режима на энергоблоках Пермской ГРЭС. В начале можно ознакомиться с назначением, работой и узлами системы, а также функциональной и структурной схемой. Потом мы подбирали элементы системы согласно структурной схеме, к каждому элементу указывались его технические характеристики и параметры надежности. Дальше шло составление алгоритма опроса датчиков, к которому было дано пояснение о функционировании элементов блок схемы. Затем мы обосновали выбор вычислительного ядра системы - микропроцессора, отобразили его структурную схему и интерфейс. Дальше вычислили время наработки на отказ и интенсивность отказов всей системы и определили вероятность безотказной работы в течении 10000 часов, построили график. Из графика становится ясно, что вероятность без отказной работы после такого промежутка времени очень мала и составляет примерно 21 день, что объясняется низким качеством материалов из которых изготавливаются элементы и плохой степенью защищенности важных частей конструкций. Из этого всего следует, что улучшить показатели работы системы можно, используя более качественные материалы, а также элементы имеющие высокую степень защищенности и максимально возможное время наработки на отказ. В восьмом пункте мы оцениваем и рассчитываем показатели надежности представления ССОИ выходной информации по запросу согласно своему варианту.

Подводя итоги проделанной работы, можно сказать, что знания полученные при работе с материалами, интернетом, системой MathCade и другими источниками информации, а также подборка элементов, построение блок схемы опроса датчиков, расчет надежности системы, помогли лучше освоить и понять принцип работы автоматизированной системы на конкретном рассмотренном нами примере.

Размещено на Allbest.ru