Расчет надежности стенда исходя из наработки на отказ модуля CPUBECKHOFF BC9120

7.Расчет надежности

Для расчёта надёжности необходимо знание наработки на отказ (или) частоты отказов всего комплекта деталей, узлов применяемых в системе. В литературе эти данные весьма разнятся (иногда в 10 раз). Поэтому для расчёта возьмём одни данные которые удалось получить от фирм и заводов изготовителей, а остальные по средним значениям из отечественной литературы.

Расчет будем проводит исходя из следующего:

·  Наработка на отказ модуля CPU BECKHOFF BC9120 составляет  примерно 5 лет, входных и выходных модулей также примерно 7 лет

·  Блоков питания 5 лет

·  Выбранных датчиков примерно 10 лет

·  Выбранных кнопок и переключателей 30000 срабатываний

·  В связи, с тем что отказ световой индикации не приводит к отказу всего стенда, в расчет ее не берем. Не берм в расчет и автоматический выключатель, так как вероятность перегрузок и КЗ мала.

Частота отказа модуля CPU, входных и выходных модулей:

λ_cpu =1/(7 х 365 х 24) ≈ 1,6 х 10^-5 1/час

λ_вх =3/(7 х 365 х 24) ≈  4,9 х 10^-5 1/час

λ_вых =4/(7 х 365 х 24) ≈  6,5 х 10^-5 1/час

λ_т =1/(7 х 365 х 24) ≈ 1,6 х 10^-5 1/час

Итого λ_к = λ_cpu + λ_вх + λ_вых + λ_т  = 14,7 х 10^-5 1/час

Частота отказа блоков питания:

λ_бп =2/(5 х 365 х 24) ≈ 4,5 х 10^-5 1/час

Частота отказа датчиков

λ_д =7/(10х 365 х 24) ≈ 8  х 10^-5 1/час

Для расчета частоты отказов органов управления примем что стенд включается/выключается 4 раза в день, а кнопки и переключатели – 40 раз в день.

λ_вк=8/(30000 х 24) ≈ 1,1 х 10^-5 1/час

λ_кн=9 х 40/(30000 х 24) ≈ 50 х 10^-5 1/час

Частота отказа стенда составит:

λ_с = λ_к + λ_бп + λ_д + λ_вк + λ_кн = 78,3 х 10^-5 1/час

Тогда гарантийная наработка на отказ Tгap = 1/ λ_с = 1/(78,3 х 10^-5) = 1300 часов.

В связи с тем, что данный стенд изготавливается в единичном экземпляре, для повышения надёжности следует провести предварительную проверку комплектующих с целью выявления бракованных и ненадёжных элементов.

При обслуживании стенда неисправности в модуле CPU, модулях входов/выходов можно обнаружить по светодиодной индикации, которой снабжен каждый модуль. Наличие индикации, а также использование для монтажа аппаратуры DIN-рельса позволяет сократить время на поиск и устранение неисправностей. Обычно время восстановления не превышает 1 час. В очень редких случаях (требующих анализа рабочей программы) это время может составлять 2 - 2,5 часа