Другие предметы \ Диагностика и надежность автоматизированных систем

Определение показателей надежности системы автоматизации линии облицовывания щитов, страница 2

Рассчитаем суммарную интенсивность отказов для системы по формуле:

                                        ,                                                (3)

где    – количество элементов i-го типа;

     – известные интенсивности отказов элементов i-го типа.

                                                   

В соответствии с данными таблицы 2 определим:

- среднюю наработку до первого отказа , ч

                                        ,                                                (4)

где    – суммарную интенсивность отказов.

 ч;

- вероятность безотказной работы  в течение определённого промежутка времени t

                                        .                                                (5)

- вероятность отказа

                                        .                                                (6)

- частоту отказов

                                        .                                                (7)

Расчеты по формулам 5–7 проведем в интервале времени от 1000 ч до .

Рассчитанные данные сведем в таблицу 3.

Таблица 3 – Данные ориентировочного расчета

t, ч

1000

152,407

0,1524

0,858639

0,141361

130,8626

2000

0,3048

0,73726

0,26274

112,3637

3000

0,4572

0,63304

0,36696

96,47979

4000

0,6096

0,543553

0,456447

82,84129

5000

0,7620

0,466716

0,533284

71,13074

6000

0,9144

0,40074

0,59926

61,07561

6561,4

1

0,367878

0,632122

56,06722

Построим графики зависимости показателей безотказности от времени (рисунок 5, 6, 7)

 

Рисунок 5 – Вероятность безотказной работы

Рисунок 6 – Вероятность отказа

Рисунок 7 – Частота отказов

2.2 Уточнённый расчёт

На основании принципиальной схемы (рисунок 4) составим структурную схему надёжности (рисунок 8). Определим вероятность безотказной работы для каждого элемента при t = 1000 ч (таблица 4).

Таблица 4 – Данные об интенсивности отказов при окончательном расчете надежности

Наименование блоков,
изделий, элементов

Позиция по

структурной

схеме

Интенсивность
отказов

Кнопочный пост (1 к.г.)

P2,P7,

P14

0,7

0,99930

Предохранитель

плавкий

P1

0,5

0,99950

Промежуточное реле

Р27, Р29, Р31, Р39

0,04

0,99996

Пускатель магнитный

P9, Р17

10

0,99005

Контакты магнитного пускателя

Р8, Р15, Р20, Р23

0,25

0,99975

Контакты промежуточного реле

Р4, Р19, Р21, Р24, Р32,

Р38, Р40

0,04

0,99996

Термовыключатель (1 к.г.)

P10, P18

0,25

0,99975

Реле давления

Р26, Р28, Р30

4

0,99601

Магнит

Р25, Р36, Р37

4

0,99601

Реле времени

Р12, Р33

1,5

0,99850

Контакты реле времени

Р16, Р22, Р34, Р35

0,2

0,99980

Контакт датчика положения

Р3, Р5

0,3

0,99970

Переключатель

поворотный (1 к.г.)

P6, P11,P13

0,175

0,99983

Для вычисления вероятности безотказной работы системы, необходимо преобразовать ССН в более простую. При преобразовании последовательного соединения элементов, вероятность безотказной работы элемента высчитывается по формуле:

                                        ,                                                (8)

где       n ­– количество последовательно соединенных элементов.

При преобразовании параллельного соединения элементов, вероятность безотказной работы элемента высчитывается по формуле:

                                        ,                                                (9)

где       n ­– количество параллельно соединенных элементов.

При преобразовании схемы необходимо учитывать режимы, в соответствии с которыми схему необходимо разделить на несколько отдельных схем. В разделенных схемах должны быть отображены элементы, которые применяются для реализации соответствующего режима.

Рисунок 8 – Структурная схема надежности управления однопролетным прессом

Разделим существующую ССН в соответствии с режимами:

- ручное дистанционное управление (рисунок 9)

Рисунок 9 – Структурная схема надежности управления однопролетным прессом в ручном режиме

- автоматическое управление (рисунок 10)

Рисунок 10 – Структурная схема надежности управления однопролетным прессом в автоматическом режиме

2.2.1 Расчет вероятности безотказной работы ССН с учетом ручного режима управления

Выполним последовательность преобразований ССН местного управления (рисунки 11 – 15).

Рисунок 11 – Промежуточная ССН в ручном режиме

Определим вероятности промежуточной ССН (рисунок 11):

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Рисунок 12 – Промежуточная ССН в ручном режиме

Определим вероятности промежуточной ССН (рисунок 12):

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Рисунок 13 – Промежуточная ССН в ручном режиме

Определим вероятности промежуточной ССН (рисунок 13):

;

где , тогда ;

.

Рисунок 14 – Промежуточная ССН в ручном режиме

Определим вероятности промежуточной ССН (рисунок 14)

.

Рисунок 15 – Преобразованная ССН в ручном режиме

Определим вероятность для окончательной ССН (рисунок 15)

                                                     .

2.2.2 Расчет вероятности безотказной работы ССН с учетом автоматического режима управления

Выполним последовательность преобразований ССН в автоматическом режиме (рисунки 16 – 21).

Рисунок 16 – Промежуточная ССН в автоматическом режиме

Так как ССН в автоматическом и ручном режимах очень похожи, то можно принять одни и те же обозначения элементов схемы.

Рисунок 17 – Промежуточная ССН в автоматическом режиме

Определим вероятности промежуточной ССН (рисунок 17):

;

.

Рисунок 18 – Промежуточная ССН в автоматическом режиме

Определим вероятности промежуточной ССН (рисунок 18):

.

Рисунок 19 – Промежуточная ССН в автоматическом режиме

Определим вероятности промежуточной ССН (рисунок 19):

.

Рисунок 20 – Промежуточная ССН в автоматическом режиме

Определим вероятности промежуточной ССН (рисунок 20):

.

Рисунок 21 – Преобразованная ССН в автоматическом режиме

Определим вероятность для окончательной ССН (рисунок 21)

                                                    .

Вероятность безотказной работы с учетом ручного Р68 и автоматического Р72 режимов больше 0,9, значит, системы удовлетворяет современным требованиям надежности.

При анализе ССН (рисунок 8) можно сделать вывод о том, что при отказе элементов FU1, SB1.3, SQ1, SQ2, KM1, KM2, KK1, KK2 система окажется неработоспособной. При отказе других составных частей системы, она будет частично функционировать.

Заключение

В результате выполненной расчётно-графической работы были составлены функциональная схема регулирования температуры прессования и принципиальная электрическая схема управления однопролетным прессом с учетом режимов работы. По этим схемам были составлены структурные схемы надёжности и произведен анализ надежности, построены графики зависимостей показателей надёжности от времени. Также был сделан вывод об удовлетворении показателей надежности требованиям к современным системам.

Библиографический список

1 Надежность систем автоматизации [Текст]: программа и задания на расчетно-графическую работу для студентов специальности 2102  "Автоматизация технологических процессов и производств" заочной формы обучения / В. Ф. Тарченков. – Красноярск: СибГТУ, 2001 – 40 с.

2 Тарченков, В. Ф. Надежность систем автоматизации [Текст]: учебное пособие для студентов специальности 21.02.00 всех форм обучения / В.Ф.Тарченков. – Красноярск: СибГТУ, 1998 – 116 с.

3 Ползлик, П. В. Автоматика и автоматизация производственных процессов деревообрабатывающих предприятий [Текст]: учебник для вузов / П. В. Ползлик, Л. Г. Молчанов, В. К. Вороницин. – М.: Лесн. пром-сть, 1987 – 440 с.

Скачать файл