计算机控制系统的可靠性及稳定性优化设计

计算机控制系统的可靠性及稳定性优化设计

叶懋刚  杨峰  赵世俊

中国电子科技集团公司第五十二研究所  浙江杭州  311100

摘要:计算机控制系统的可靠与否直接影响到其在工业生产中的使用效果。微机控制系统的可靠性离不开抗干扰技术。从软硬件两个角度来提高计算机控制系统的可靠性，并对计算机的抗干扰设计进行了优化，从而使人们在使用计算机的过程中，能够更好地满足对计算机控制系统可靠性的要求。从微机控制系统的可靠性设计出发，讨论了微机控制系统及其抗干扰性能的优化问题。

关键词:计算机控制系统;可靠性;稳定性

计算机控制系统是工程项目中的重要组成部分,它关系到工程项目中的众多仪表､机器能否正常､安全､稳定运转｡对于如何才能保证计算机控制系统能够安全稳定地运行的问题,设计人员们首先考虑的是在控制系统中添加抗干扰设计,计算机系统中的抗干扰设计是事关项目机器仪表能否正常运转的关键部分｡

1.计算机控制系统的可靠性设计

1.1系统输入可靠性设计

计算机控制系统的输入设计与是控制系统输出的主要影响因素｡输入错误的出现,会导致输出错误问题的产生｡为保证系统的输入可靠性,相关人员在计算机控制系统传感器的选择过程中持有慎重态度｡在模拟传感器应用于计算机控制系统以后,相关人员需要将放大电路调整为绝对值最大电力,并要在输入接口电路做好输入保护工作[1]｡为避免信号过大问题对接口的破坏,相关人员还需要对输入信号进行滤波处理｡

1.2系统输出可靠性设计

计算机控制系统的输出可靠性涉及到了输出执行器的可靠性､输出传输线的可靠性和和输出软件的可靠性等多种因素｡通过对计算机控制系统的系统输出过程进行分析,我们可以发现,计算机输出的控制信号首先需要存储于数据锁存器中,随后由驱动执行器执行输出操作,外界干扰因素对计算机锁存内容的破坏,会让系统出现误操作的问题｡

1.2系统可靠度提升方法

1.2.1硬件系统的可靠性

研究计算机系统的最终目的是为了实现一定的功能,所以应当根据计算机的性能和工作要求来决定计算机系统的结构｡

(1)系统的可靠性由系统中各个元件的可靠性决定,只要能满足系统的性能指标,就应尽可能地简化系统结构,减少元件的数量,并简化方案,避免片面追求高性能指标和过多的功能,采用模块化､积木化､标准化结构｡在组建控制系统时应当采用类似积木的标准组建模式,根据工程项目的大小和功能要求,采用相应的模块来组建控制系统,尽可能在实现项目工程目标的同时使系统最简化｡这样的结构不仅仅可以减少不必要的损失,而且还方便用户备份,一旦在使用过程中出现问题,用户便可以很快地通过备份进行恢复,这对于增加平均间隔时间､缩短平均维护时间具有重要意义,同样可以达到增强系统可靠性的目的｡

(2)计算机系统中很多元器件的功能与效率与环境有很大关系,在使用元器件时必须考虑温度因素的影响｡因此,要做好电源的配置工作和散热装置的设置｡

(3)计算机控制系统受环境的影响不容忽视｡这种环境不仅仅是系统的内部环境,还有整个计算机控制系统所处的大环境,如风火雷电雨雪等｡必须针对计算机控制系统所处的大环境来进行专门的防护工作,比如系统的防火､防水､防雷击等,确保万无一失｡

(4)尽量节省硬件资源｡比如,如果一项工作能够适应中央处理器有限的条件,则尽可能通过使用计算机的软件功能来实现｡

(5)计算机硬件系统往往由众多的元器件按照一定的功能组建在一起,所以对元器件之间的焊接及接触部位,应进行详尽检查,以防发生故障｡同样,有些硬件是故障的高发部位,所以应该有针对性地进行更高频率的检查,把隐患尽可能地消除在发生阶段｡

(6)用多重化技术解决隐患｡很多情况下,有些元件有重复的部分,应当利用这些多余的元件发挥它们的效用来消除或者减弱已经发生的故障对系统造成的影响｡常用的系统包括备用系统､并联系统和表决系统3种｡

(7)还有一种很重要的方法就是抗干扰技术的使用,这是提高硬件系统可靠性的关键部分,下文将会详尽介绍｡

1.2.2软件系统的可靠性

(1)提高应用程序的运行速率｡如果编制的程序能够达到一种很高的运行速率,在这种运行速率下程序的运行周期小于断电器等一些保险装置的反应时间,就可以保证一些程序运行过程中不会因小小的失误而造成大的故障｡

(2)通过把输出信号与计算机存储器中的输出量相比较,如果两者不相同则需要再一次输出,如果出现故障则需要报警,同时采取一定的措施来检查并排除故障｡

(3)编制一定的程序来监控计算机控制系统｡可以通过编制相应测试程序对计算机软件系统进行不断测试,如果发现有运行不正常的地方,则让系统自己发出报警信号并采取一定的安全防护措施保证系统的正常运行｡

(4)对计算机存储器中的重要数据进行分区存储,如果需要使用这些数据则让其单独表决,这样可以保证存储器的正常运行以防偶然状况的发生｡

(5)用系统管理软件对使用的计算机软件系统进行调度｡如果使用过程中出现问题,可以使用系统管理软件对出现问题的部位进行隔离保护,并立刻用其它功能完好的软件代替使系统恢复正常｡

(6)使用重复被干扰指令的方法｡如果计算机系统在执行一项指令时被干扰了,则应当要求计算机系统重复这条被干扰了的指令｡

2.计算机控制系统可靠性优化设计

2.1计算机硬件系统的可靠性设计

计算机硬件系统的可靠设计可以为设备与元件的可靠性提供保障｡根据计算机控制系统中的硬件系统的实际特点,环境因素是急速剪辑系统元器件的性能与效率的主要影响因素｡温度因素是人们在应用元器件的过程中所不可忽视的内容｡为促进硬件系统的可靠性的提升｡硬件系统中包含有多种元器件,为避免元器件故障问题的出现,相关人员也需要对元器件之间的接触部位或焊接部位进行严格检查｡针对硬件系统中每一个元件的可靠性对整个硬件系统的可靠性的影响,相关人员在硬件系统可靠性优化设计工作开展过程中,也可以借助简化系统结构的方式,促进硬件系统可靠性的提升｡

2.2计算机软件系统可靠性设计

计算机软件系统可靠性设计具有着强化整个软件系统的可靠性的能力,在软件系统可靠性优化设计工作开展过程中,相关人员需要借助一些与系统信息管理工作有关的软件完成系统调度,并要在故障现象产生以后,做好现场的保护工作｡在系统故障排除以后,相关人员需要在第一时间内,让系统处于正常运转的工作状态｡在计算机控制系统的实际运行环节,系统可以通过编制一定的程序的方式,发挥自身的监控功能｡在运行不正常的问题产生以后,系统自身会发出报警信号,也会采取一些安全防护措施,为系统的正常运行提供保障｡

3.计算机控制系统抗干扰性优化设计

3.1硬件系统抗干扰技术的优化

根据计算机控制系统的实际运行情况,硬件抗干扰技术主要涉及到了以下内容:意识电源系统名抗干扰技术的应用;二是传输路径抗干扰技术的应用｡现阶段计算机控制系统中所使用的电源多为普通照明的电源或交流电源,在交流电源应用于计算机硬件系统以后,人们需要对变压器进行相应的隔离处理,并要在直流电源添加稳压､滤波,在印刷板电源和芯片电源中添加RC滤波[2]｡在系统优化过程中,人们可以采用让强信号线与弱信号线相交的设计方案,这一设计方案的运用,可以发挥出降低接线间的电容的作用｡在传播信号电路处理过程中,人们也需要采用分类处理的处理方案｡金属防护措施在计算机硬件控制系统中发挥的抗干扰作用也需要得到人们的关注｡

3.2软件系统抗干扰技术的优化

软件系统抗干扰技术包含有数字滤波技术､软件陷阱技术和程序运行监视系统技术等多种技术｡在软件系统抗干扰技术的优化过程中,相关人员可以对引导指令的作用进行有效发挥｡

4.结语

计算机控制系统广泛应用在我国各个行业的各个方面，而计算机控制系统的可靠性至关重要。一般而言，应从软件和硬件两个方面来考虑，采取一定的抗干扰技术来保证系统的可靠性，从而保证控制系统的正常运行。

参考文献:

[1]徐浩,张浩,顾轩.计算机控制系统可靠性设计[J].工业设计,2016(02):118-119.

[2]张军伟,李毅凯.关于提高计算机控制系统抗干扰性､可靠性方法的研究[J].硅谷,2008(17):33.