Расчет надежности функций АСУТП

Центральной и наиболее сложной частью АСУ ТП объектов нефтехимических предприятий с непрерывными или не­прерывно-дискретными технологическими процессами являют­ся управляющие вычислительные комплексы (УВК). Естест­венно, что надежность функций, возложенных на УВК, зависит от надежности последнего и других компонентов, входящих в АСУ ТП.

Надежность УВК определяется его структурой, надежно­стью входящих в комплекс средств и программного обеспече­ния. Техническая сложность, многообразие факторов, влияю­щих на надежность УВК на всех стадиях его существования, и тесная взаимосвязь этих стадий между собой требуют использования системного подхода к оценке его надежности.

Технические средства УВК и программное обеспечение (ПО) являются восстанавливаемыми элементами, в связи с чем показатели ремонтопригодности, восстанавливаемости, исправляемости ПО не менее важны, чем показа­тели безотказности.

Анализ эксплуатационной надежности вычислительных ком­плексов (ВК) показывает, что рассчитанная по показа­телям безотказности элементов интенсивность отказов ком­плекса не совпадает с реальной. Это объясняется следующими факторами:

- показатели надежности технических средств и особенно пе­риферийных устройств существенно зависят от режима эксплу­атации и характеристик внешней среды;

- у ВК практически не наблюдается участка с постоянной ин­тенсивностью отказов, что определяется длительным периодом приработки.

Последнее имеет место в силу сложности выявления де­фектных элементов в ходе испытаний и эксплуатации. При большом числе используемых в модулях ВК интегральных схем часть из них участвует в работе только при исполнении определенных программ или их сочетаний. Из-за ограниченно­го объема испытаний не все дефектные элементы выявляются. В равной мере это относится и к программному обеспечению. Кроме того, часть микросхем может работать на границе до­пуска, выходя за его пределы при отклонениях температуры, влажности и других факторов от нормальных значений. Такие отказы приводят к сбоям ВК и при проверке элементов могут не выявляться.

Несмотря на отмеченное несоответствие между расчетными показателями безотказности и фактическими, расчет первых позволяет выявить наименее надежные элементы и реализуе­мые функции и принять аппаратурные или программные меры по повышению надежности.

Для повышения надежности УВК проектируют с использо­ванием двух ЭВМ. При этом одна машина выполняет основ­ные расчеты, а другая – второстепенные, находясь фактически в состоянии нагруженного резерва. Машины обмениваются ин­формацией через устройство связи. В каждой из машин пери­одически проводят проверку исправности, сигнал о результа­тах передается в параллельно работающую машину. При отказе основной машины резервная прекращает выполнение второстепенных программ и переходит к выполнению основных. При этом периферийные устройства связи с оператором-техно­логом и объектом управления могут подключаться к любой из машин.

Важным моментом обеспечения надежности функциониро­вания ВК является создание требуемых условий его эксплуа­тации. В помещении ВК воздух должен быть кондициониро­ван, комплекс должен иметь независимый контур заземления, покрытие полов должно исключить возможность скопления значительных статических зарядов и т. д.

Реализация с помощью УВК той или иной функции АСУ ТП связана с использованием различных модулей централь­ной части и периферийных устройств. В связи с этим показа­тели надежности технических средств, участвующих в реали­зации той или иной функции, могут значительно отличаться от показателей надежности центральной части. Технические средства реализации функций кроме резервированной центральной части ВК содержат и другие элементы, некоторые из них под­ключаются к ВК при выполнении соответствующей функции. Эти устройства в момент подключения должны находиться в состоянии готовности и не отказать в течение времени реали­зации функции . Если имеется коэффициентов оперативной готовности упомянутых элементов , то вероятность без­отказной работы технических средств, участвующих в реали­зации функции,

, (3.5.1)

где – вероятность безотказной работы при выполнении функции постоянно работающих устройств ВК, входящих и не входящих в состав резервированной центральной части. Коэффициент готовности по соответствующей функ­ции

(3.5.2)

При расчете показателей надежности выполнения той или иной функции АСУ ТП, реализуемой с использованием ВК, введенные выше показатели (3.5.1), (3.5.2) учитывают надежность технических средств. При ограниченной надежности програм­много обеспечения (ПО)

(3.5.3)