计算机远程控制系统的可靠性设计研究论文[大全5篇]

第一篇：计算机远程控制系统的可靠性设计研究论文

随着计算机网络技术和大数据时代的到来，为计算机远程控制的应用提供了便利，从日常生活到工业生产，计算机的远程控制技术改变了人们生活和生产方式。本文根据计算机远程控制系统的原理和设计，对控制系统运行的可靠性与安全性作了研究。

随着信息技术的发展，计算机终端技术与远程控制技术日新月异，给人们生产生活带来方便的同时，却也存在着巨大的安全隐患。由于计算机网络具有很强的开放性与传输性，网络上存在大量影响计算机远程控制系统可靠性与安全性的因素，网络攻击、病毒传播、硬件故障等都可能导致计算机远程控制系统崩溃，造成数据信息的丢失。特别对于企业计算机控制系统来说，如果出现问题，甚至会造成商业机密信息的丢失或泄露，给企业造成巨大经济损失，因此保障计算机远程控制系统安全运行的可靠性非常重要。计算机远程控制系统的设计

随着计算机网络技术和终端技术的发展，给远程控制系统的设计和应用提供了可能。远程控制是指主控端电脑通过Internet网络远距离控制被控端电脑的一门技术，其原理如图1所示。

计算机远程控制系统通过安装在主控端电脑的客户端程序和安装在受控端电脑的服务器程序进行控制，依托于网络，远程控制系统在两台计算机之间建立起数据交换，达到远程控制的目的。

主控端电脑负责发送指令和显示受控端电脑执行程序的结果。某些远程控制系统使用了Web技术，主控端可通过IE浏览器运行位于服务器端中的主控端程序来实现远程控制。通过远程控制软件，我们可以进行多种远程操作，可以使用被控端电脑的上的所有资源，包括与之相连的所有设备。

在计算机与计算机相互间或与终端设备中进行信息传递的方式是计算机通信，它是以数据通信形式来出现的。计算机远程控制技术是计算机网络技术与通信技术相互融合的结果，通常应用于军队指挥、武器控制、远程信息处理、远程教育、远程办公等多种领域当中，为社会现代化的发展做出了巨大贡献。计算机的传输控制技术对信息相关资源进行了有效地信息把握与信息传递，计算机远程控制技术占据了计算机网络技术的核心地位。所以说数据传输的准确性与安全性决定着计算机远程控制技术的成熟性与稳定性，同时它也是计算机远程控制技术的价值所在。影响计算机远程控制系统可靠性的因素

随着现代社会信息化程度越来越高，对计算机技术应用越来越广泛，计算机已融入社会活动的各个领域，对经济发展建设，促进科学进步，发挥着积极作用。毫无疑问，计算机给人们生活、工作、学习带来了极大便利。但计算机网络上，存在诸多不确定因素和不安全因素，具有开放性与复杂性等特点，大量网络攻击和病毒攻击，都可能对计算机控制系统的安全造成影响。此外，由于程序设定错误或使用中的错误操作，都可能引起计算机控制系统的崩溃，影响到网络数据的传输，对计算机远程控制系统运行的可靠性造成负面影响，大体上来看，影响计算机远程控制系统运行可靠性的主要因素来自以下两方面：

2.1 病毒入侵

病毒入侵是影响计算机远程控制系统运行的最主要因素，它的原理是利用病毒可复制的特性来对所入侵网络加以拷贝，从而破坏内部控制系统的有效运行并达到盗取数据的目的，同时病毒入侵还具有一定的隐蔽性及可繁殖特性，还有一定的潜伏期与寄生性能，使得计算机控制系统很难被发现并及时解决。

2.2 设备因素

计算机设备是用户通过终端达到远程控制目的的重要保障，从另一种层面来说，它也是影响计算机远程控制系统运行安全的重要因素。合理的设备使用可以保障计算机之间或计算机与客户端间的数据完整性运输，因此，计算机的设备因素需要做安全的考量。首先大型计算机操作设备的电压维持稳定是运行可靠的关键;其次计算机的网络传输信号要有抗干扰措施或设备，这样能保证所传输的信号不易受到电磁辐射信号干扰，造成信号中断现象;最后计算机集线器要稳定安全，这样才能稳定达到控制的目的。计算机通信与控制系统运行可靠性的提升对策

通过前文对影响计算机远程控制系统运行可靠性因素的分析，可以知道影响系统可靠性的原因多种多样，很多原因都会对计算机的控制系统运行可靠性造成影响。在此情况下，可以通过以下几点来保障计算机远程控制系统运行的可靠性：

3.1 采取网络防护措施

网络威胁无处不在，网络安全问题不可规避，网络具有开放性，一部分不法之徒，妄图利用网络病毒，远程控制他人计算机，盗取他人账号密码信息或其他私人信息，窃取他人数据和财产，给计算机用户造成巨大损失。为了提高计算机控制系统运行可靠性与稳定性，必须采取一定的网络安全措施，不仅要安装网络安全防护软件，制定网络安全防护计划。同时，应对文件信息进行加密，对通信通道采取动态加密处理措施，利用密码验证手段，验证用户身份，通过数字签名来设置网络系统访问权限。具体加密过程中，应时常更换密码，避免密码泄露，造成网络安全问题，引起系统瘫痪。

3.2 定期进行硬件系统检查

硬件系统是计算机通信系统与控制系统运行的物质基础，若硬件系统出现问题，必然造成通信信号中断，系统瘫痪，无法维持正常运行，保障硬件系统稳定性是保障软件系统稳定性的前提条件。但硬件系统在长期运行中，难免会发生一系列的故障问题。因此，为了降低故障率，保障系统稳定性和可靠性，应定期进行硬件系统运行状态检查，了解硬件设备状况，若发现硬件设备故障隐患，必须及时进行维护或更换，避免故障点扩大。结语

通过对计算机远程控制系统的设计分析，病毒入侵及设备问题的可靠性影响因素的了解，从而采取各种方式来进行科学合理的网络管理化，使得计算机远程控制系统的运行可靠性进一步的提升，并同时具有安全性及稳定性，只有这样才能使计算机远程控制技术更好地得到最大的利用和发挥。

第二篇：计算机控制系统论文

计算机控制技术的应用

xx（沈阳工业大学 研究生学院，辽宁省 沈阳市110000）

摘要：随着科学技术的发展，人们越来越多的用计算机来实现控制。近年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、CRT显示技术、通信与网络技术和微电子技术的高速发展，给计算机控制技术带来了巨大的发展，因此，设计一个性能良好的计算机控制系统是非常重要的。计算机控制系统包括硬件、软件和控制算法3个方面，一个完整的设计还需要考虑系统的抗干扰性能，使系统能长期有效地运行。本文的主要目的就是在浅析计算机控制技术原理的同时，对计算机控制系统的发展趋势进行描述。关键词：计算机控制技术；原理；应用

中图分类号：TP29

文献标识码：A

文章编号：

The application of computer control technology

xxxxx(Shenyang University of Technology Shenyang 110000)

Abstract: with the development of science and technology, more and more people use computer to realize control.In recent years, computer technology, automatic control technology, measurement and sensor technology, the CRT display technology, communication and network technology and the rapid development of modern microelectronics technology, computer control technology on the development, therefore, to design a good performance of the computer control system is very important.Computer control system includes three aspects: hardware, software and control algorithm, a complete design also need to consider the anti-jamming performance of the system, the system can run effectively for a long time.The main purpose of this article is on the principle of computer control technology of shallow at the same time, the development trend of computer control system is described.Key words: computer control technology;The principle;application

1.计算机控制系统组成

计算机控制系统的组成计算机控制系统由硬件和软件两大部分组成。而一个完整的计算机控制系统应由下列几部分组成：被控对象、主机、外部设备、外围设备、自动化仪表和软件系统。1.1硬件部分

计算机控制系统的硬件构成将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两大部分组成。工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。1.2 软件部分

软件系统是控制机不可缺少的重要组成部分。只有在适当的软件系统支持下，控制视才能按设计的要求正常地工作。控制机的软件系统包括系统软件和应

用软件两大类。系统软件是用于计算机系统内部的各种资源管理、信息处理相对 外进行联系及提供服务的软件。例如操作系统、监控程序、语言加工系统和诊断 程序等。应用软件是用来使被控对象正常运行的控制程序、控制策略及其相应的 服务程序。例如过程监视程序、过程控制程序和公用服务程序等。应用软件是在 系统软件的支持下编制完成的，它随被控对象的特性和控制要求不同而异。通常 应用软件由用户根据需要自行开发。随着计算机过程控制技术的日趋成熟，应用 软件正向标准化、模块化的方向发展。标准的基本控制模块由制造厂家提供给用 户，用户只需根据控制的要求，经过简单的组态过程即可生成满足具体要求的专 用应用软件，大大方便了用户，缩短了应用软件的开发周期。提高了应用软件的 可靠性。

2.计算机控制系统的特点

（1）结构上：计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，其执行控制功能的核心部件是数字计算机，所以计算机控制系统是模拟和数字部 件的混合系统。

（2）计算机控制系统中除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等 多种信号形式。

（3）由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使 计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析 和设计。

（4）计算机控制系统中，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的 控制规律和对控制方案进行在线修改，使系统具有很大灵活性和适应性。

（5）计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算能力，一个控制器（控制 计算机）经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路。

（6）采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，便于 实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。

3.计算机控制系统的控制过程

（1）实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。

（2）实时控制决策：对采集到的被控量进行数据分析和处理，并按已定的控制 规律决定进一步的的控制过程。

（3）实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任 务。

4.计算机控制系统的设计过程

计算机控制系统的设计过程计算机控制体系的软件和硬件的组织构造是根 据它联系的设备不一样，有所改变的，他们的组织结构大致是一样地，可以涉及 到系统设计，控制任务，软件设计等。4.1系统方案设计

我们依据体系设计任务书进行总体方案设计，对体系的软件，硬件它们的构 造再考察它的要求，推算出合适它的的系统，组成一个新的系统。再时间很紧张 的时候可以拿现场的配件组合，再设计费用不到位的时候工作人员可以组织自己 设计的模式，但是要注意化风好软件和硬件的价格及时间，控制体系结构它的概括微型的处理器、存储器、选择好接线口、传感器、硬件的设计与调试的基本内容。4.2控制任务

我们要对超控设备进行调研，研究，了解工作程序是再体系设计1前应该做好的事，只有理解了它的要求，理解了它要接收的任务，涵盖体系的终极目标，数据流量还有准确度，现场的要求，时间的控制，我们要严格按照计划说明操控，实现整个系统操作。4.3软件设计 计算机软件的设计要依据体系规划的总意见，确定体系下所要完成的各种功能及完成这些系统性能的推理和时差序关系，并用合理组成部件表格画出来。他们是根据体系组成表格不同的功能，分别规划出相应的控制体系所需要的软件。例如仿真的量输入和仿真量输出及数据处理还有互联和打字版处理格式等。每一种表格都可以单独进行实验调试，各种表格分别实验调试好以后，再按工作路线图推理和时间顺序关系将他们正确组合、互相连接、实验和调试。

4.4现场安装调试

首先要按设计计划合理组装装，对体系结构进行大体的演练和比较准确的演练，结合演练的结构数据重置体系的置和储存数据进行软硬件的调试，他们的构件组成都可以在演练数据下用对演练数据进行试研的办法同时进行，同时他们要进行统一的实验及推理，仿真物体是这个体系验证的最基本要求，而好的体系的数据调整实试要在现场进行。

5.计算机控制技术在自动化生产线上的应用

工业机器手臂的自动化的冲压生产线运行循环路线可以简单概括为：上下料机构板材冲压。钢板物料的传送、线头板料清洗涂油、钢板板物料料位置校正、第一台压床冲压、下料机器手臂提取物料、压床再次冲压、依设计流程传到下一个工序、机器人收取物料并裁剪、把它输送到下一台压床、下一台机器人接着提取物料、把物料放到输送装置上，工人开始按规定型号堆积板材。用工业机器人的自动化的生产线，会更加符合现再经济发展的需求及技术方面的创新。机器人手自动的化生产线适用于现在大规模的生产的各个行业，也适合已有生产线实现全自动的业再次更新，工程机器人自动的生产线通过改变不同的软件，它可应用于很多车型生产，它的可控制性能很好，工业机器人体系组成包括上下料结构、清洗涂油机体系对各种型号的冲床兼上下料体系、物料输送体系。各个分体系连接间的电气化操控是按照统一操做控制和删减控制的原则，他们再不同附件的操控系统中，他们是应用了机械与构建操控的很有代表性的一个组成，他们每个级别都应用不一样的互联网工程和软硬件控制，以达到不同的设计效果实现自动化。各部分操控体系采用具有现场总线形式的PtC操控方法，他有独立操控和智能操控的特点。为确保控制体系正常运转，我们在车间总的线路全部采用西门子Proflbus总线及di数字化的局域计算机网络的分布式包交换技术体系。每个监督控制结构的PiC之间及PiC与上～个机械间的联系全部采用了现代化的集成板的局域电脑互联网的分布式包交换技术，供监控体系相互联系时应用。冲床机的运动中枢应连接Ethetnet csrd与机器人的操控体系联网，操控体系与工业机器人的联系方式是通过Proflbus．DP的总路线连接的他们实现了信息的互换和连接。连接体系采用了HMI SIEMENS的触摸技术，在每一个可操控的部件上都放置一个显示屏，它应用了Proflbus的数据连接。各个部件都安装了信息指示灯和紧急开关，屏幕可看到系统信息及显示错误出现在那里，与这个设备有联系的的i＼O 信号在HMi上显示，他们以红灯和黄灯区分。系统如果发现哪里有情况，将会鸣笛警报，显示屏上将会出现问题出现在那里，以便维修人员查找。这个体系还有演练数字场景的能力，在磨拟演练中，它的压力和转动速度可能会影响到生产还有可能会发生操作控制与机械运转不同步的可能，体系是通机器人的离线程序控制的机器人的运行路线，来减少生产现场的实验休整周期。机器人冲压设备再生产中使用面很广，他改变了传统的劳动模式，改善了劳动条件及强度，确保了生产的安全，提高生产的进度及产品的合格率，它不但材料的生产流程还减少了浪费，节约了时间，缩小了生产成本，随着生产线的制作、调试设备的周期设计时间不断提前，机器人自动化生产线越来越为汽车主机厂所接受，成为冲压自动化生产线的主流。

6.竖炉球团计算机控制系统

结合球团生产的特点，将竖炉球团T艺分解为四组，即配料烘干组、润磨旁路组、造球组、竖炉组根据现场的实际情况。系统的控制设备主要分布在总控室和现场设备控制站，其中竖炉组控制箱全部放在总控室。按照竖炉自动系统的控制要求和各设备的功能，系统可分为四层，各层设备和功能如下。

第一层为处于系统底层—— 检测元器件与执行机构。该层主要有电动蝶阀、放散阀、各种仪器仪表、变频器以及快切阀等。主要完成生产设备的操作和工艺参数的监测，执行来自PLC的程序指令，并做出相应的操作或显示实时监测数据参数。

第二层为PLC控制层，包括CPU模块，PS模块，DI、DO、AI、AO模块，ET200M模块和各种网络通信接口适配器等 主要完成整个系统PLC站的控制网络集成，负责接收从设备层传送的信息、数据和上位机控制的命令，并将这些命令再反馈到设备层，完成中央信息层与设备层之间的信息、数据、命令传输及交换

第三层为中央信息层，即上位机控制层。监控上位机是j台研华IPC一610H工控机(配有Windowsxp操作系统，并安装STEP75．4西门子编程软件和组态软件)，一台为操作员站，一台为T程师站，另外一台作为操作员站和工程师站的热备；两台彩色喷墨打印机和相关网络通信设备等组成。通过上位机，操作人员可以远程控制现场各设备的运行，完成实时监测参数和现场设备运行状态的控制，历史数据的记录、查看，报警与故障的提示和处理等功能

第四层为网络和其他外部保护设备 工业以太网交换机、不间断电源(UPS)、信号避雷器和隔离器，用于发生断电、雷击或电磁干扰等情况，各种设备仍能安全稳定地运行且信号正确无误传送。

7.总结

计算机控制就是用计算机对一个动态对象或过程进行控制。在计算机控制系统中，用计算机代替自动控制系统中的常规控制设备，对动态系统进行调节和控制，这是对自动控制系统所使用的技术装备的一种革新。通过大量的阅读关于计算机控制的文章，了解到了计算机控制与我们密切相关，无处不在。也随着社会的发展，人们也越来使用计算机来控制，对与一些企业来说使用计算机控制，虽然技术或者一些仪器需要大量的资金，但是从长远方面来看，它节省了人力物力。从算机控制的技术应用的方面的考虑，我认为计算机控制的技术发展潜力还是很大的，值得我们去学习去研究。总之，随着计算机软件技术的逐渐发展，计算机的操作控制正逐步的进入到生产的各个领域。所以我们要不断创新改革，创作出一个更好的控制体系是非常有意义的。

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第三篇：可靠性论文

机械可靠性设计

1.机械可靠性技术的发展历程

可靠性技术的研究开始于20世纪20年代，在结构工程设计中的应用始于20世纪柏年代。可靠性技术最早应用在二战末期德国V一Ⅱ火箭的诱导装置上。德国火箭研究机构参加人之一R．Lusser首先提出了利用概率乘积法则，把一个系统的可靠度看成该系统的子系统可靠度的乘积。自从1946年Freuenthal在国际上发表“结构的安全度”一文以来，可靠性问题扦始引起学术界和工程界的普遍关注与重视。从已有的资料了解到国内外机械产品可靠性研究状况如下：

美国的可靠性研究起步较早，在机械产品可靠性理论方面，一亚利桑那大学

D.Kececioglu教授为首。主要研究机械零件的可靠性概率设计方法。在机械故障预防和检测方面，以机械故障预防小组（MFPG）为代表对设计、诊断、监测、故障等进行研究，在可靠性数据的收集和分析方面取得了很大的进步，并且编制了一些可靠性设计手册和指南、可靠性数据手册。

日本的可靠性设计是从美国引进的，以民用产品为主，强调实用化，日本科技联盟是其全国可靠性技术的推广机构。在可靠性工程应用方面，比较重视可靠性试验、故障诊断和寿命预测技术的研究与应用，以及产品失效分析、现场使用数据的收集和反馈。原苏联对机械可靠性的研究十分重视，并有其独到之处。其可靠性技术应用主要靠国家标准推动，发布了一系列可靠性标准。他们认为可靠性技术的主要内容是预测，即在产品设计和样机试验阶段，预测和评估在规定的条件下的使用可靠性，研究各项指标随时间变化的过程。他们认为可靠性研究的方向主要有两个：一是可靠性数学统计方法和使用信息的统计处理技术，以及保证复杂系统可靠性的技术。二是适于机械制造行业，包括无力故障学机械零件的耐磨、耐热、耐蚀等设计方法以及保证可靠性的工艺的方法研究。

英国国家可靠性分析中心（NCRS）成立了机械可靠性研究小组，汇编出版了《机械系统可靠性》一书。从失效模式、使用环境、故障性质、筛选效果、实验难度、维修方式和数据积累等7个方面阐明了机械可靠性应用的重点，提出了几种机械系统可靠性的评估方法，并强调重视数据积累。

我国对机械产品可靠性研究起步较晚，20世纪80年代才得到较快发展，机械行业相继成立了可靠性研究的相关协会，各有关院所和高校也开展了机械产品可靠性研究，制定了一批可靠性标准，取得了较大的成果。但总的看来，理论研究多，实际应用少，与西方国家差距大，有些成果尚不能完整地成熟地应用在不同的机械系统中

2.广义可靠性的研究现状

广义可靠性包括：狭义可靠性与维修性，是指产品在其整个寿命期限内完成规定功能的能力。广义可靠性亦称随即模糊可靠性，是同时考虑，不确定因素中随机性和模糊性的总称，广义可靠性对于可能维修的产品和不可维修的产品有不同的意义，对于可能维修的产品来说，除了要考虑提高其可靠性外，还应考虑提高其维修性，而对不可维修的产品来说，由于不存在维修问题，只需考虑提高其可靠性。1 可靠性理论

1.1 常规的机械设计中，通常采用安全系数法或许用应力法，它的出发点是使作用在危险截面上的工作应力S小于或等于其许用应力[S]，而[S]是由极限应力S除以大于1的安全系数n而得到的；也可以使机械零件的计算安全系数n大于预期的许用安全系数

[n]。即：

S≤[S]=S/n n=S/n≥[n]

这种常规设计方法沿用了许多年，只要安全系数选用适当，是一种可行的设计方法，但是随着产品日趋复杂，对其可靠性要求愈来愈高，常规方法就显得不够完善。首先，大量的实验表明，现实的设计变量如截荷、极限应力以及材料硬度、尺寸等都是随机变量，都呈现或大或小的离散性，都应该依概率取值，不考虑这一点，设计出来的结果难免与实际脱节。其次，常规设计方法的关键是选取安全系数，过大，造成浪费，过小，影响正常使用，但在选取安全系数时常常没有确切的选择尺度，其结果是使设计极易受局部经验所影响。所以为了使设计更符合实际，应该在常规方法的基础上进行概率设计。概率设计的主要特点是：第一，概率设计与常规设计的关系不是对立的，而是继承和发展的，在概率设计中同样用到各种符合实际的力学模型、系数和经验公式，但是，概率设计所使用的数据是以统计数据为基础，要在统计分布的基础上观察所有设计变量。比如在选用材料时，只有均值高、标准差又得到控制的才是好材料。第二，概率设计用平均安全裕度（平均安全系数）和可靠度作为设计目标，尤以后者更为重要。因为可靠度综合考虑了各设计变量的统计分布特性，定量地用概率表达所设计产品的可靠程度，因而更能反映实际情况。第三，概率设计重视收集和积累各种可靠性数据，特别注意信息反馈，从而在客观上形成了良性循环，并能使设计和管理工作有机结合。最终使概率设计逐步走上实用化的道路。

1.2 应力--强度干涉模型概率设计所依据的模型主要是应力--强度干涉模型。在常规设计中，将强度γ和应力S都视为常量，然而，零件本身的固有强度要受许多偶然因素的影响。比如，零件材料和金相不均匀、零件表面光洁度具有离散性、零件尺寸加工具有随机误差等等，因此实际中强度是一个随机变量。当然工作应力由于温度、载荷、湿度及振动等偶然因素的影响，在实际中也是一个随机变量。这样机械零件的强度和工作应力在实际中都服从一定的概率分布，两者的pdf曲线通常都部分重叠或称干涉。其重叠程度或干涉面积直接反映了可靠度的大小，应用应力与强度的干涉模型提出的一种概率设计理论是进行概率设计的基本依据。

3.机械产品可靠性设计的几大难点

与电子产品可靠性设计相比，机械产品可靠性设计呈现出以下特点，也是设计中的难点。

（1）机械产品故障模式多，且复杂。电子产品的失效模式比较简单，而机械产品的失效模式比较复杂，多元化，主要表现为疲劳、磨损、腐蚀、老化等。

（2）故障原因复杂，多为关联故障。电子产品在使用过程中发生的故障主要是由偶然因素造成的，而机械产品在使用过程中发生的故障原因比较复杂，有许多不定因

素引起的，多为关联故障。

（3）工作应力变化大，材料本身也存在区别。电子产品的应力容易预计而机械产品的应力波动比较大，材料的强度难以预计。

（4）早期故障不易排除。电子产品可以通过筛选等排除早期失效，在经济上是合理且有效的，而机械产品要开展这项工作在经济上是困难的。

（5）难以采用标准零部件。一般情况下组成电子产品的元器件是标准件，其基本失效率接近常数，应此可按指数分布进行处理。一旦获得其基本失效率数据、考虑环境因子等，则可进行电子产品的可靠性预计，而组成机械产品的零部件除标准件外有许多是非标准件，由于工作和使用环境的变化性，即使是标准件，在不同的情况下，它的失效率也不一样，而且很难测定分布情况。

（6）维修方式也存在区别。电子产品常常用更换的方式进行维修，而机械产品常用修复和更换相结合的方式进行。

（7）试验方案相差巨大。电子产品的可靠性试验方案比较成熟，而机械产品的寿命和可靠性试验一般是小子样，试验时间长，且无公认的可靠性鉴定试验统计方案，不同的机械产品其可靠性试验方案也存在差别。

（8）可靠性数据比较缺乏。电子产品的可靠性数据已经形成若干手册或文件，而机械产品的可靠性数据还十分缺乏，这为机械可靠性研究带来困难。

4.现有的可靠性设计方法

将规定的可靠性各种指标设计设计到零件中去，从而提高产品的可靠性的各种方法统称为可靠性设计方法。它包括定性分析和定量计算两种，有代表性的机械产品可靠性的设计方法有TCCP法、概率设计法、平均故障率法、稳健性设计、FMECA分析和FTA分析。2 应用实例由常规设计得到的转轴结构，其危险截面的参数如表1所示。轴的材料为45钢。由手册查得σ=650N/mm，σ=300N/mm，试按可靠度R=0.999来设计I—I截面的轴径（按正态分布计算）。解：

①工作应力计算，由于轴径d未知，只计算V取V=0.13，V=0.12

由变差系数公式得V==0.11

②计算极限应为。暂取综合影响系数

K=3.5，V=0.04，Vσ=0.06则

σ===85.71N/mm

V=V+V+V•V）=（0.06+0.04+0.06×0.04）=0.087

tgθ=•==2.19906

p===5420.05

σ=－p=－5420.05=38.84N/mm

σ=•σ=93.83N/mm

③计算R=0.999下轴能承受的工作应为σ。此时取V=Vσ=0.087，由于R=0.999查表得β=Φ（R）=3.090，故

β=1－βV=1－3.090×0.087=0.92773

β=1－βV=1－3.090×0.11=0.88447

σ=ι==61.15N/mm

④设计轴径d=()=(•）=67.94mm

若取d=68mm，或70mm可以保证R=0.999

5.机械可靠性发展展望

可靠性的思想与目前最先进的6&管理思想不谋而合，同样是以精确的数字为标准对质量、性能进行控制，二者从不同角度提高产品质量，不同于以往模糊的定性的方法。当前对于机械产品的可靠性预计方法还处于静态预测，不能考虑衡量其磨损老化过程，国外提出的可靠性概率——物理模型，应用失效机理的物理参数作为预计参数，为机械产品可靠性的预计指出了研究方向。

机械产品可靠性是小样本，有时候甚至是零失效，因此利用其老化数据的获取对小样本或无失效数据的可靠性评估方法的研究也是一个重要的发展方向。

机械产品有着复杂的环境应力，因此环境引力对机械系统材料老化、损耗过程的影响和机械材料失效机理与环境的关系研究也是非常重要的。

可靠性增长目前还没有具体的解决模型，对于机械类产品，应用高应力进行加速可靠性增长试验是非常有必要的。

微型零件在其他领域的应用日趋广泛微型机械的失效机理和宏观的失效机理有很大不同，因此微型机械的可靠性问题也是可靠性未来发展的一个焦点问题。

综上表明：只有把宏观上的可靠性统计、试验、技术等问题和微观上材料的失效机理及其老化过程等问题研究结合起来，共同解决才会更有助于推进机械可靠性技术的发展。

结束：

机械结构的可靠性是由设计决定的，而由制造、安装和管理来保证的。因此将概率设计理论和可靠性分析与设计方法应用于机械结构设计中，才能得到既有足够安全可靠性又有适当经济性的优化结构。

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第四篇：开关电源可靠性设计研究[转帖] 开关电源可靠性设计研究

开关电源可靠性设计研究[转帖] 开关电源可靠性设计研究.txt每天早上起床都要看一遍“福布斯”富翁排行榜，如果上面没有我的名字，我就去上班。谈钱不伤感情，谈感情最他妈伤钱。我诅咒你一辈子买方便面没有调料包。开关电源可靠性设计研究 [转帖] 开关电源可靠性设计研究

----摘要：对影响军用PWM型开关稳压电源可靠性的因素作出较为详细的分析比较，并从工程实际出发提出一些提高开关电源可靠性的建议。关键词：开关电源 可靠性 1 引言

电子产品，特别是军用稳压电源的设计是一个系统工程，不但要考虑电源本身参数设计，还要考虑电气设计、电磁兼容设计、热设计、安全性设计、三防设计等方面。因为任何方面那怕是最微小的疏忽，都可能导致整个电源的崩溃，所以我们应充分认识到电源产品可靠性设计的重要性。开关电源电气可靠性设计 2.1 供电方式的选择

集中式供电系统各输出之间的偏差以及由于传输距离的不同而造成的压差降低了供电质量，而且应用单台电源供电，当电源发生故障时可能导致系统瘫痪。分布式供电系统因供电单元靠近负载，改善了动态响应特性，供电质量好，传输损耗小，效率高，节约能源，可靠性高，容易组成N＋1冗余供电系统，扩展功率也相对比较容易。所以采用分布式供电系统可以满足高可靠性设备的要求。2.2 电路拓扑的选择

开关电源一般采用单端正激式、单端反激式、双管正激式、双单端正激式、双正激式、推挽式、半桥、全桥等八种拓扑。单端正激式、单端反激式、双单端正激式、推挽式的开关管的承压在两倍输入电压以上，如果按60％降额使用，则使开关管不易选型。在推挽和全桥拓扑中可能出现单向偏磁饱和，使开关管损坏，而半桥电路因为具有自动抗不平衡能力，所以就不会出现这个问题。双管正激式和半桥电路开关管的承压仅为电源的最大输入电压，即使按60％降额使用，选用开关管也比较容易。在高可靠性工程上一般选用这两类电路拓扑。2.3 控制策略的选择

在中小功率的电源中，电流型PWM控制是大量采用的方法，它较电压控制型有如下优点：逐周期电流限制，比电压型控制更快，不会因过流而使开关管损坏，大大减小过载与短路的保护；优良的电网电压调整率；迅捷的瞬态响应；环路稳定，易补偿；纹波比电压控制型小得多。生产实践表明电流控制型的50W开关电源的输出纹波在25mV左右，远优于电压控制型。硬开关技术因开关损耗的限制，开关频率一般在350kHz以下，软开关技术是应用谐振原理，使开关器件在零电压或零电流状态下通断，实现开关损耗为零，从而可将开关频率提高到兆赫级水平，这种应用软开关技术的变换器综合了PWM变换器和谐振变换器两者的优点，接近理想的特性，如低开关损耗、恒频控制、合适的储能元件尺寸、较宽的控制范围及负载范围，但是此项技术主要应用于大功率电源，中小功率电源中仍以PWM技术为主。2.4 元器件的选用

因为元器件直接决定了电源的可靠性，所以元器件的选用非常重要。元器件的失效主要集中在以下四个方面：（1)制造质量问题

质量问题造成的失效与工作应力无关。质量不合格的可以通过严格的检验加以剔除，在工程应用时应选用定点生产厂家的成熟产品，不允许使用没有经过认证的产品。（2)元器件可靠性问题 元器件可靠性问题即基本失效率的问题，这是一种随机性质的失效，与质量问题的区别是元器件的失效率取决于工作应力水平。在一定的应力水平下，元器件的失效率会大大下降。为剔除不符合使用要求的元器件，包括电参数不合格、密封性能不合格、外观不合格、稳定性差、早期失效等，应进行筛选试验，这是一种非破坏性试验。通过筛选可使元器件失效率降低1～2个数量级，当然筛选试验代价(时间与费用)很大，但综合维修、后勤保障、整架联试等还是合算的，研制周期也不会延长。电源设备主要元器件的筛选试验一般要求： ①电阻在室温下按技术条件进行100％测试，剔除不合格品。

②普通电容器在室温下按技术条件进行100％测试，剔除不合格品。③接插件按技术条件抽样检测各种参数。④半导体器件按以下程序进行筛选：

目检→初测→高温贮存→高低温冲击→电功率老化→高温测试→低温测试→常温测试 筛选结束后应计算剔除率Q Q=(n / N)×100% 式中：N——受试样品总数； n——被剔除的样品数；

如果Q超过标准规定的上限值，则本批元器件全部不准上机，并按有关规定处理。在符合标准规定时，则将筛选合格的元器件打漆点标注，然后入专用库房供装机使用。（3)设计问题

首先是恰当地选用合适的元器件：

①尽量选用硅半导体器件，少用或不用锗半导体器件。②多采用集成电路，减少分立器件的数目。

③开关管选用MOSFET能简化驱动电路，减少损耗。④输出整流管尽量采用具有软恢复特性的二极管。

⑤应选择金属封装、陶瓷封装、玻璃封装的器件。禁止选用塑料封装的器件。

⑥集成电路必须是一类品或者是符合MIL－M－38510、MIL－S－19500标准B－1以上质量等级的军品。

⑦设计时尽量少用继电器，确有必要时应选用接触良好的密封继电器。⑧原则上不选用电位器，必须保留的应进行固封处理。

⑨吸收电容器与开关管和输出整流管的距离应当很近，因流过高频电流，故易升温，所以要求这些电容器具有高频低损耗和耐高温的特性。

在潮湿和盐雾环境下，铝电解电容会发生外壳腐蚀、容量漂移、漏电流增大等情况，所以在舰船和潮湿环境，最好不要用铝电解电容。由于受空间粒子轰击时，电解质会分解，所以铝电解电容也不适用于航天电子设备的电源中。

钽电解电容温度和频率特性较好，耐高低温，储存时间长，性能稳定可靠，但钽电解电容较重、容积比低、不耐反压、高压品种(>125V)较少、价格昂贵。关于降额设计：

电子元器件的基本失效率取决于工作应力(包括电、温度、振动、冲击、频率、速度、碰撞等)。除个别低应力失效的元器件外，其它均表现为工作应力越高，失效率越高的特性。为了使元器件的失效率降低，所以在电路设计时要进行降额设计。降额程度，除可靠性外还需考虑体积、重量、成本等因素。不同的元器件降额标准亦不同，实践表明，大部分电子元器件的基本失效率取决于电应力和温度，因而降额也主要是控制这两种应力，以下为开关电源常用元器件的降额系数：

①电阻的功率降额系数在0.1～0.5之间。

②二极管的功率降额系数在0.4以下，反向耐压在0.5以下。③发光二极管电压降额系数在0.6以下，功率降额系数在0.6以下。④功率开关管电压降额系数在0.6以下，电流降额系数在0.5以下。⑤普通铝电解电容和无极性电容的电压降额系数在0.3～0.7之间。⑥钽电容的电压降额系数在0.3以下。

⑦电感和变压器的电流降额系数在0.6以下。（4)损耗问题

损耗引起的元器件失效取决于工作时间的长短，与工作应力无关。铝电解电容长期在高频下工作会使电解液逐渐损失，同时容量亦同步下降，当电解液损失40％时，容量下降20％；电解液损失0％时，容量下降40％，此时电容器芯子已基本干涸，不能再予使用。为防止发生故障，一般情况下应在图纸上标明铝电解电容器更换的时间，到期强迫更换。2.5 保护电路的设置

为使电源能在各种恶劣环境下可靠地工作，应设置多种保护电路，如防浪涌冲击、过压、欠压、过载、短路、过热等保护电路。3 电磁兼容性(EMC)设计

开关电源因采用脉冲宽度调制(PWM)技术，其脉冲波形呈矩形，上升沿与下降沿均包含大量的谐波成分，另外输出整流管的反向恢复也会产生电磁干扰(EMI)，这是影响可靠性的不利因素，因而使电磁兼容性成为系统的重要问题。

产生电磁干扰有三个必要条件：干扰源、传输介质、敏感的接收单元，EMC设计就是破坏这三个条件中的一个。

对于开关电源而言，主要是抑制干扰源，干扰源集中在开关电路与输出整流电路。采用的技术包括滤波技术、布局与布线技术、屏蔽技术、接地技术、密封技术等。EMI按传播途径分为传导干扰和辐射干扰。传导噪声的频率范围很宽，从10kHz～30MHz，我们虽然知道产生干扰的原因，但从效率上来讲，通过控制脉冲波形的上升与下降时间来解决未必是一个好办法，解决办法之一是加装电源EMI滤波器、输出滤波器及吸收电路，参见图2。电源EMI滤波器实际上是一种低通滤波器，它毫无衰减地把50Hz或400Hz交流电能传递给电子设备，却大大衰减传入的干扰信号，同时又能抑制设备本身产生的干扰信号，防止它窜入电网，危害公网其它设备。选择EMI滤波器是根据插入损耗的大小来选择滤波器网络结构和元器件参数，根据实际要求选择额定电压、额定电流、漏电流、绝缘电阻、温度条件等参数。电源EMI滤波器最好安装在机壳电源线进口的插座附近。抑制输出噪声的对策基本上按10kHz～150kHz、150kHz～10MHz、10MHz以上三个频段来解决。10kHz～150kHz范围内主要是常态噪声，一般采用通用LC滤波器来解决。150kHz～10MHz范围内主要是共模成分的噪声，通常采用共模抑制滤波器来解决。共模扼流圈要采用导磁率高、频率特性较佳的铁氧体磁性材料，电感量在（1～2）mH、电容量在3300pF～4700pF之间，如果控制低频段的噪声，可以适当加大LC的取值。在10MHz以上频率段的对策是改进滤波器的外形。输出整流二极管的反向恢复也会引起电磁干扰，这种情况可以采用RC吸收电路来抑制电流的上升率，通常R在(2～20)Ω之间，C在1000pF～10nF之间，C应选用高频瓷介电容。

良好的布局和布线技术也是控制噪声的一个重要手段。为减少噪声的发生和防止由噪声导致的误动作，应注意以下几点：

①尽量缩小由高频脉冲电流所包围的面积。②缓冲电路尽量贴近开关管和输出整流二极管。

③脉冲电流流过的区域远离输入输出端子，使噪声源和出口分离。

④控制电路和功率电路分开，采用单点接地方式，大面积接地容易引起天线作用，所以建议不要采用大面积接地方式。⑤必要时可以将输出滤波电感安置在地回路上。

⑥采用多只低ESR（等效串联电阻）的电容并联滤波。⑦采用铜箔进行低感低阻配线。

⑧相邻印制线之间不应有过长的平行线，走线尽量避免平行，采用垂直交叉方式，线宽不要突变，也不要突然拐角。禁止环形走线。

⑨滤波器的输入和输出线必须分开。禁止将开关电源的输入线和输出线捆扎在一起。对于辐射干扰主要应用密封屏蔽技术，在结构上实行电磁封闭，要求外壳各部分之间具有良好的电磁接触，以保证电磁的连续性。目前为减少重量大都采用铝合金外壳，但铝合金导磁性能差，因而外壳需要镀一层镍或喷涂导电漆，内壁贴覆高导磁率的屏蔽材料。外壳永久连接处用导电胶粘牢或采用连续焊缝结构，需拆卸的可以用导电橡胶条压紧来保证电磁连续性。导电材料要求导电性能高、有弹性、具有最小的宽厚比。4 电源设备可靠性热设计

除了电应力之外，温度是影响设备可靠性最重要的因素。电源设备内部的温升将导致元器件的失效，当温度超过一定值时，失效率将呈指数规律增加，温度超过极限值时将导致元器件失效。国外统计资料表明电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10％；温升50℃时的寿命只有温升25℃时的1/6。需要在技术上采取措施限制机箱及元器件的温升，这就是热设计。热设计的原则，一是减少发热量，即选用更优的控制方式和技术，如移相控制技术、同步整流技术等，另外就是选用低功耗的器件，减少发热器件的数目，加大加粗印制线的宽度，提高电源的效率。二是加强散热，即利用传导、辐射、对流技术将热量转移，这包括采用散热器、风冷(自然对流和强迫风冷)、液冷(水、油)、热电致冷、热管等方法。

强迫风冷的散热量比自然冷却大十倍以上，但是要增加风机、风机电源、联锁装置等，这不仅使设备的成本和复杂性增加，而且使系统的可靠性下降，另外还增加了噪声和振动，因而在一般情况下应尽量采用自然冷却，而不采用风冷、液冷之类的冷却方式。在元器件布局时，应将发热器件安放在下风位置或在印制板的上部，散热器采用氧化发黑工艺处理，以提高辐射率，不允许用黑漆涂覆。喷涂三防漆后会影响散热效果，需要适当加大裕量。散热器安装器件的平面要求光滑平整，一般在接触面涂上硅脂以提高导热率。变压器和电感线圈应选用较粗的导线来抑制温升。5 安全性设计

对于电源而言，安全性历来被确定为最重要的性能之一，不安全的产品不但不能完成规定的功能，而且还有可能发生严重事故，造成机毁人亡的巨大损失。为保证产品具有相当高的安全性，必须进行安全性设计。电源产品安全性设计的内容主要是防止触电和烧伤。

对于商用设备市场，具有代表性的安全标准有UL、CSA、VDE等，内容因用途而异，容许泄漏电流在0.5mA～5mA之间，我国军用标准GJB1412规定的泄漏电流小于5mA。电源设备对地泄漏电流的大小取决于EMI滤波器电容Cy的容量，如图2所示。从EMI滤波器角度出发电容Cy的容量越大越好，但从安全性角度出发电容Cy的容量越小越好，电容Cy的容量根据安全标准来决定。若电容Cx的安全性能欠佳，电网瞬态尖峰出现时可能被击穿，它的击穿虽然不危及人身安全，但会使滤波器丧失滤波功能。为了防止误触电，插头座原则上产品端(非电源端)为针，电网端(电源端)为孔；电源设备之输入端为针，输出端为孔。

为了防止烧伤，对于可能与人体接触的暴露部件(散热器、机壳等)，当环境温度为25℃时，其最高温度不应超过60℃，面板和手动调节部分的最高温度不超过50℃。6 三防设计

三防设计是指防潮设计、防盐雾设计和防霉菌设计。

在设计时，对于密封有要求的元器件应采取密封措施；对于不可修复的组合装置可采用环氧树脂灌封；所用元器件、原材料的吸湿度应较小，不得使用含有棉、麻、丝等易霉制品；对密封机箱、机柜应设置防护网，以防昆虫和啮齿动物进入；直接暴露在大气中装置的外顶部不应采用凹陷结构，避免积水导致腐蚀；可以选用耐蚀材料，再通过镀、涂或化学处理使电子设备及其零部件的表面覆盖一层金属或非金属保护膜，隔离周围介质；在结构上采用密封或半密封形式来隔绝外部不利环境；对印制板及组件表面涂覆专用的三防清漆可以有效地避免导线之间的电晕、击穿，提高电源的可靠性；电感、变压器应进行浸漆、端封，以防潮气进入引发短路事故。7 结语

以上建议只适用于军用电源，对于商用和工业用产品可以在某些方面作出不同的选择。总之，电源设备可靠性的高低，不仅与电气设计，而且同元器件、结构、装配、工艺、加工质量等方面有关。可靠性是以设计为基础，在实际工程应用上，还应通过各种试验取得反馈数据来完善设计，进一步提高电源的可靠性。

第五篇：远程计量控制系统工作计划

远程计量集中控制系统工作计划

一、分阶段工作计划：

1、2012年2月1日-2012年4月10日：完善105计量点试点运行工作

1）、2月15日前完成对无烟煤、部分精煤采用制卡计量、取样、收货，确保流程清晰，计量系统稳定。

2）、2月15日-2月25日：完成远程计量数据适时上传psp结算系统。

3）、2月25日-3月30日：完成与财务部联系，选择1-2家供货厂家，采用运单结算与远程单据结算并行模式，跟踪远程计量系统的准确性。

4）、3月30日-4月10日：选择1-2家供货厂家，取消运单结算模式，采用计量系统小票结算模式。

5）、同时与行管部网络室联系，在4月前完成基础网络系统（含服务器及相应的光纤设备）的设备采购。

6）、在2月底前完成远程计量控制系统的招标。

2、2012年4月11日-2012年4月25日：

1）、完成8个计量点的基础网络。

2）、105计量点的两台汽车衡均采用远程计量模式进行运行。

3、2012年4月26日-2012年6月30日：

逐步完成8个计量点的安装、调试。

4、2012年6月26日-2012年8月25日：

跟踪运行效果，完善远程集中计量控制系统。