计算机联锁控制系统软件可靠性与安全性技术保障(PPT 24张)
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计算机联锁控制系统软件可靠性与安全性技术保障1. 引言计算机联锁控制系统是指通过计算机网络连接的多个控制单元,以实现对各种设备和工艺的集中控制和监控。
在诸如交通信号控制、电力系统、工业自动化等领域中,计算机联锁控制系统起到至关重要的作用。
然而,这些系统对于软件可靠性和安全性的要求非常高。
本文将介绍计算机联锁控制系统软件可靠性与安全性技术保障的相关内容。
2. 软件可靠性技术保障2.1 清晰的需求定义在设计计算机联锁控制系统软件之前,需要进行详尽的需求分析与定义。
清晰明确的需求可以帮助开发人员准确把握系统功能和性能要求,并为软件开发过程提供有效的指导。
2.2 合理的设计与架构软件设计与架构是计算机联锁控制系统软件可靠性的基础。
合理的设计与架构可以提高软件的稳定性和可靠性。
例如,采用模块化设计,通过将功能模块划分为相对独立的子系统,可以降低模块间的耦合度,提高软件的可维护性和可测试性。
2.3 多样化的测试方法为了保障计算机联锁控制系统软件的可靠性,需要进行充分的测试。
除了常规的单元测试、集成测试和系统测试外,还可以采用更多样化的测试方法来检测和发现潜在的问题。
例如,采用冒烟测试、负载测试和故障注入测试等方法,可以对系统在不同场景下的性能和可靠性进行综合评估。
2.4 强化的错误处理机制计算机联锁控制系统在面对错误和异常情况时,需要具备强大的容错能力和错误处理机制。
通过合理设计软件的错误处理逻辑,并提供相应的错误码和错误提示,可以帮助系统更好地处理和回复问题,从而提高系统的可靠性和稳定性。
3. 软件安全性技术保障3.1 访问控制与权限管理计算机联锁控制系统中包含的各种设备和工艺都需要进行严格的访问控制和权限管理。
通过采用身份验证、访问控制列表和角色基础的访问控制等手段,可以确保只有经过授权的人员才能够访问系统,并限制其权限范围,从而提高系统的安全性。
3.2 数据加密与安全传输对于计算机联锁控制系统而言,数据的安全传输至关重要。
第四章计算机联锁控制系统的可靠性保障技术以上所学的内容主要是从功能安全的角度出发,讨论了无任何故障情况下,实现功能安全的软硬件实现原理,任何设备、装置的故障是不可避免的,本章对系统设备的可靠性进行研究,尽可能防止可预知的故障发生,将不可预知的故障减小到最低程度,使故障造成的损失降低到最小,最大限度的提高路信号系统的可靠性。
第一节可靠性概述要研究计算机联锁控制系统的可靠性,首先要明确系统的故障以及故障产生的原因和故障的类型,它们是研究计算机联锁控制系统可靠性的基础和系统可靠性设计的基本依据。
一、故障分析1.故障:指系统硬件的物理缺陷、设计制造的不完善或软件设计中隐含的错误。
2.差错:指系统中由于故障而造成的信息或状态的不正确,是故障的结果。
3.失效:由于硬件的物理性能发生的改变,不能完成预定的功能,称做“失效。
这种失效是物理器件的失效。
另外,系统未能正确提供标准的服务或丧失了完成规定功能的能力,也是失效,这种失效称为“系统失效”,是出现差错的结果。
4.失败:故障、差错和失效的出现都有可能造成系统不能够正常工作,此时称为系统操作失败。
可见,故障、差错、失效与系统失败构成了一个因果链,即因物理器件的失效导致的故障引起了差错,而差错又引起系统失效,最终形成了操作失败。
二、故障产生的原因系统产生故障的原因有物理原因和人为原因两个方面。
物理原因,包括系统内部元器件的缺陷和系统外部环境条件变化两个因素。
系统的元器件缺陷包括生产期间的氧化穿孔、安装时出现的开路以及元器件通电运行时的老化等缺陷;外部环境因素包括电磁干扰、机械振动和冲击等。
人为原因,包括无意识的操作错误和操作失误以及有目的的对系统的破坏。
三、计算机系统故障的分类研究故障的分类是为了更好地把握故障的主要特征,根据不同的准则,有多种故障分类方法。
主要的分类有:1.按故障的性质分类故障可分为逻辑性故障与物理性故障。
逻辑故障指系统中某一点的逻辑值与正常值相反的故障。
计算机连锁系统的可靠信号与安全性技术保障计算机联锁系统实际上是一种以工业控制计算机为基础构成的车站信号实时控制系统,必须具备高可靠性和安全性,因此,在系统的设计和研制过程中,必须采取系列化的,行之有效的技术措施,这些技术措施就构成了计算机联锁系统的可靠性与安全性技术保障。
一、可靠性与安全性技术基础1、避错技术防止和减少故障发生的技术较避错技术。
避错技术的基本着眼点是通过质量控制(如设计审核、元件筛选、测试等)、环境保护(如对外部干扰采取屏蔽)和降额使用等措施设法消除产生故障的原因,从而防止故障的发生,延长系统的使用寿命。
避错技术是提高计算机系统可靠性的第一道防线,是一种不不可少的常规技术。
在计算机系统中必须采取的避错技术包括以下方面:(一)质量控制技术对于计算机联锁系统来说,主要是针对计算机及其接口电路等进行质量控制。
具体技术措施包括:①选用高可靠的工业控制级的计算机,并且要求其失效率不大于10-5/h②精良援用集成芯片,而不用分立元件。
③精良采用可能经过考验的标准电路环节及印制板。
④对元器件的印制板应严格进行电性能和工艺性能的筛选和检查。
⑤降额使用,即在低于原器件额定电流和电压制的条件下运用。
⑥对装配调试进行严格的质量管理,并对系统进行最全面的测试和检查。
⑦总之,力求使设计、制成的系统完美无缺,在使用中不发生故障。
(二)坏境防护技术坏境技术对计算机联锁系统的可靠性具有十分重要的影响。
在实际应用坏境中,由于有噪声、电磁干扰、温度、湿度的影响,机械振动、化学腐蚀的侵袭,计算机系统容易出错,。
为了减少这种影响,一般可采取以下措施:①对系统的元器件、印制板、机箱伙计柜等采取合适的防护技术,具体包括散热设计、抗振设计、化学防护设计以及电磁兼容性设计等。
②选用很高可靠的接插件,避免接触不良造成的故障。
③改变传统的焊接配线方式,采用先进的压接惑绕接技术,以提高触点的可靠性。
④改善系统所在机房的坏境,主要是采取净化空气、温度调节、防雷电侵入以及抑制干扰源的强度等措施。