計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方案分析

趙義武 郭夢涵 楊天遠(yuǎn)

摘要：控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的核心部分，系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全關(guān)系到計(jì)算機(jī)運(yùn)行效率，因此加強(qiáng)研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性，發(fā)揮很大的意義。本文主要了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性因素，提出計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方案，主要為了提升計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；控制系統(tǒng)；可靠性；設(shè)計(jì)方案

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是工程項(xiàng)目當(dāng)中重要的部分，在具體工程項(xiàng)目當(dāng)中，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)關(guān)系到一起運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性和穩(wěn)定性。當(dāng)前在日常生活和生產(chǎn)過程中，開始廣泛利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，這樣可能會(huì)影響到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性，這就需要保障計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。

1分析計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)輸入的可靠性設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸入和輸出之間的聯(lián)系非常密切，如果輸入出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致輸出結(jié)果的錯(cuò)誤。因此需要合理選擇傳感器，保證傳感器的可靠性和適合性。如果傳感器是模擬的，就要保證輸入的放大電路為絕對值放大電路設(shè)計(jì)，同時(shí)在輸入接口電路當(dāng)中需要設(shè)置輸入保護(hù)，此外需要對于輸入信號實(shí)施濾波處理，避免因?yàn)樾盘柼髶p壞接口。如果控制對象比較關(guān)鍵，那么就要對于傳感器發(fā)生的故障給予深入的分析，例如當(dāng)傳感器發(fā)生了故障之后，那么就要按照實(shí)際情況，針對輸入信號的實(shí)際情況及時(shí)采取超限報(bào)警。

1.2系統(tǒng)輸出的可靠性設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸出可靠性涵蓋范圍比較大，分別包括輸出執(zhí)行器可靠性和輸出傳輸線可靠性等。計(jì)算機(jī)輸出控制信號，需要利用數(shù)據(jù)鎖存器進(jìn)行鎖存，利用執(zhí)行器進(jìn)行具體執(zhí)行。數(shù)據(jù)鎖存器運(yùn)轉(zhuǎn)速度非常快，此外外界因素的干擾很容易就會(huì)損壞鎖存內(nèi)容，導(dǎo)致操作錯(cuò)誤。

1.3分析診斷技術(shù)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的診斷指的就是檢測，通過診斷可以判斷被檢的信號，保證計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的正常性，快速確定系統(tǒng)故障的具體位置，可以利用事故現(xiàn)象和系統(tǒng)故障對應(yīng)關(guān)系，有效的確定計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中的故障，使系統(tǒng)修復(fù)的時(shí)間得到有效的降低，此外可以使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性得到提高。

2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方案

2.1冗余設(shè)計(jì)和容錯(cuò)設(shè)計(jì)。冗余技術(shù)包括工作方面的冗余和后備方面的冗余。工作冗余指的就是多次重復(fù)配置設(shè)備，在工作過程中，如果一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)問題，那么這臺(tái)設(shè)備就會(huì)脫離系統(tǒng)，但是不會(huì)影響到系統(tǒng)。后備方面的冗余指的就是設(shè)置兩臺(tái)設(shè)備，一臺(tái)設(shè)備負(fù)責(zé)工作，另一臺(tái)設(shè)備負(fù)責(zé)備用，負(fù)責(zé)工作的設(shè)備出現(xiàn)故障，那么就會(huì)立即利用后備冗余設(shè)備。表決系統(tǒng)和備用系統(tǒng)等是比較常見的冗余系統(tǒng)，其中并聯(lián)系統(tǒng)是最簡單的冗余設(shè)計(jì)。如果系統(tǒng)針對某個(gè)部分提出較高的可靠性要求，但是利用當(dāng)前的技術(shù)方法無法滿足上述要求，那么就要利用冗余設(shè)計(jì)。

容錯(cuò)技術(shù)指的就是確定了發(fā)生的故障之后，可以保障系統(tǒng)工作的正常性。為了保證系統(tǒng)供電容錯(cuò)能力，通常都是在故障發(fā)生的單元當(dāng)中設(shè)置冗余設(shè)計(jì)，發(fā)生了故障之后，冗余單位可以保證系統(tǒng)工作的正常性。單元發(fā)生故障，就要實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)，完成修復(fù)工作之后就會(huì)實(shí)現(xiàn)單元冗余單元，使系統(tǒng)可靠性得到增強(qiáng)，可以同時(shí)利用容錯(cuò)技術(shù)和冗余技術(shù)。

2.2診斷技術(shù)。診斷技術(shù)也是一種檢測技術(shù)，通過診斷可以判斷信號的正常性，或者判斷信號是否在系統(tǒng)可以接受的范圍中。結(jié)合系統(tǒng)征兆，診斷技術(shù)可以判斷系統(tǒng)發(fā)生的故障，這樣就可以快速定位整個(gè)系統(tǒng)的故障，不僅可以縮短系統(tǒng)修復(fù)實(shí)踐，同時(shí)可以提高系統(tǒng)的可靠性。在設(shè)計(jì)方案的過程中，需要全面考慮外界影響因素，設(shè)置監(jiān)視跟蹤定時(shí)器確定程序的運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)定的定時(shí)器時(shí)間通常都大于循環(huán)周期時(shí)間。程序在正常運(yùn)行過程中，那么定時(shí)器就不會(huì)發(fā)生定時(shí)終端的問題。如果程序出現(xiàn)失常的問題，主要是因?yàn)槎〞r(shí)器的刷新沒有按照固定的時(shí)間，出現(xiàn)定時(shí)中斷的問題，可以利用定時(shí)中斷程序，修復(fù)被破壞的程序。

2.3軟件、硬件可靠性設(shè)計(jì)。軟件容錯(cuò)策略：系統(tǒng)系統(tǒng)在錯(cuò)誤的情況，利用容錯(cuò)能力開實(shí)現(xiàn)正常工作，處理出現(xiàn)的錯(cuò)誤，使系統(tǒng)的可靠性得到提升。軟件編程規(guī)范：軟件編程規(guī)范包括六個(gè)部分，例如自檢程序和指令冗雜法以及軟件陷阱等，要想使軟件編程的可靠性得到提高，組合和完善這些技術(shù)，就可以在根本上提高軟件的可靠性。

在當(dāng)前的控制系統(tǒng)中已經(jīng)開始廣泛利用硬件的冗余容錯(cuò)設(shè)計(jì)方案，結(jié)合硬件工作特點(diǎn)，可以分成電路級冗余和靜態(tài)冗余等。設(shè)計(jì)電路級冗余容錯(cuò)，首先需要設(shè)計(jì)關(guān)鍵電路當(dāng)中的二極管和三極管等，經(jīng)過這種冗余設(shè)計(jì)，如果其中某個(gè)模塊發(fā)生問題，那么就可以利用容許電路代替壞掉的模塊。混合冗余容錯(cuò)設(shè)計(jì)方案可以有機(jī)的結(jié)合靜態(tài)冗余容錯(cuò)和動(dòng)態(tài)冗余容錯(cuò)系統(tǒng)，這樣可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)，利用這種方案開提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。

結(jié)束語：通過以上綜合的論述，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，因?yàn)橛?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有功能性和廣泛性等特征，對于系統(tǒng)可靠性提出較高的要求。增強(qiáng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性，可以促進(jìn)未來計(jì)算機(jī)事業(yè)的發(fā)展，這樣可以促進(jìn)未來計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展。