安全联锁系统的可靠性及可用性分析_可靠性分析的基本步骤_系统可靠性可用性mtbf(5)

各种体系结构安全性和可用性对比见表1。安全性 可用性 成本 2oo4D 高 高 高 2oo3 高 较高 较高 1oo2D 高 中等 中等 1oo2 中等 中等 中等 2oo2 低 较高 中等 1oo1 低 低 低 表1 各种体系结构安全性和可用性对比从以上分析可以得出，1oo2D、2oo4D、2oo3这几种体系结构能够达到较高的安全完整性等级，如果设计合理，可以达到SIL3以上，但是这几种方案的成本都比较高，设计难度比较大，只有当确定需要很高的SIL等级时才考虑选用。单通道系统可达到的安全完整性等级低于双通道系统，双通道系统低于1oo2D。安全性方面，1oo2D，2oo4D和2oo3相当，而可靠性方面2oo4D略胜一筹。总的来说2oo4D是兼顾了安全性和可靠性的比较理想的解决方案,缺点是成本较高，实现的技术难度较大。而2oo3系统在对可用性要求不高的时候或者是可修复系统，则可用性、安全性和成本能获得比较理想的折中。第2章PLC系统可靠性的研究2.1系统可靠性2.1.1系统可靠性的几个术语可靠度R t 为系统连续工作到t时刻的概率,它一般按负指数规律分布： （2-1）式中λ称为失效率 故障率 ，即系统在单位时间内出现失效的次数。

平均故障间隔时间MTBF 或平均寿命MT2TF ,它是失效率的倒数,即 （2-2）平均维修时间MTTR 为每次系统出现故障后的平均维护时间。可用性为 （2-3）由此可见,要增加系统的可靠性就是要增加平均故障间隔时间MTBF或者缩短平均故障时间。2.1.2系统可靠度的计算计算系统的可靠度，目的是为设计选型做比较和参考。 典型结构的可靠度计算分为3种情况:首先是串联结构的可靠度计算,当控制系统由几个独立部分“串联”构成时,当其中一部分失效,就会造成整个系统的失效；其次是并联结构的可靠度计算,当控制系统由几个独立部件并联时,若其中一部分失效,不会造成整个系统的失效；再次是独立系统联合运行的可靠度计算,它的优点是单个系统停止工作时不影响整体,可做到边生产边维护,这种结构的可靠度非常高。2.2提高硬件部分的抗干扰能力外界环境对PLC控制系统干扰的主要途径是电源线,输入、输出线和空间干扰. 电源扰后,PLC控制系统的供电质量变差,引起PLC控制失灵；输入、输出线扰后,出现输人、输出控制紊乱；空间干扰主要以电磁感应、静电感应形式使PLC的CPU出现误操作。因此,可以从以下几方面着手,提高PLC系统对外界干扰的抵抗能力。

2.2.1模板配置将交流与直流模板、数字量与模拟量模板、模拟量模板与电源模板、通信模板与I/0模板分开放置,以及将同类型的模板放置在一起等原则可以防止由于电磁感应造成的信号失真。2.2.2电源供电1 采用隔离变压器分离供电方式,即PLC与I/O及其他装置分别由各自的具有隔离功能的变压器供电,并与主回路分开,这样当输入输出回路供电断开时,不会影响PLC的供电。2 在重要的PLC系统中,为提高系统工作的可靠性,在条件允许的情况下,供电系统的交流侧最好采用双电源系统。3 使用式UPS供电,可以避免电网波动、电源品质下降及瞬间失电对PLC工作的影响。2.2.3系统接地对系统的屏蔽接地应采用专用接地方式,接地线直径在2mm以上,接地电阻应≤10Ω。同时应将工作地与屏蔽地分开,以防止互相干扰。尤其应该注意的外部设备及传输介质的屏蔽接地,最好是与PLC系统共用一个接地带,如果由于位置等原因无法共用,也必须进行接地处理,且接地电阻也应≤10Ω,以防止由于共模干扰对系统的影响。2.2.4对输入/输出通道的抗干扰措施1 抑制输入干扰信号输入信号线与大地间的共模干扰在PLC内部产生较大的电位差,是引起PLC误动作的主要原因,为了抗共模干扰PLC要接地良好。

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