计算机控制系统可靠性设计

徐浩 张浩 顾轩

摘 要：通常来讲，计算机的控制系统所具有的可靠性会对计算机控制系统在工业市场当中的广泛运用造成直接的影响。在计算机控制系统的实际运用过程当中，经常会出现很多的干扰，导致控制系统不能够进行正常性的工作，因此，计算机控制系统的可靠性设计得到人们逐渐大的重视。在本文中，简单分析了计算机控制系统可靠性设计的一些相关设计，同时在软件以及硬件两个方面给出了有效增强计算机控制系统可靠性的实际对策。

关键词：计算机；控制系统；可靠性设计；对策

一般来讲，在工程项目当中，计算机控制系统属于非常关键的构成部分，并且计算机控制系统在具体的工程项目当中的仪器仪表运转的安全性、正常性以及稳定性会起到关键性的作用。现阶段，计算机控制系统在日常的生活以及生产过程当中有着逐渐广泛的应用，这在一定程度上为计算机控制系统的可靠性会造成隐患，所以，应该有效保证计算机控制系统的可靠性性能。

1 对计算机控制系统的可靠性设计进行一定的分析

1.1 分析系统输入的可靠性设计

通常来讲，计算机控制系统的实际输入与其输出有着非常紧密的联系，由于输入存在任何的错误，都会造成一定存在错误的输出结果。所以，应该极其慎重的来选择传感器，因此所选择的传感器应该具有非常良好的可靠性以及适合性。若所选择的传感器属于是模拟的，那么，输入的放大电路应该尽可能的是绝对值的放大电路设计，同时，在输入接口电路当中应该设计输入保护，除此之外，还应该滤波处理相应的输入信号，进而来有效避免輸入信号太大而对接口造成一定的损坏。对于相对比较关键的控制对象，需要深入的研究所选择的传感器所发生的故障，例如，所选择的传感器出现一定的故障后的输出信号的具体情况，之后再按照实际来及时性的越限报警。

1.2 分析系统输出的可靠性设计

计算机控制系统的输出可靠性有着非常大的涵盖范围，通常由四种可靠性构成，分别是输出执行器可靠性、输出传输线可靠性、输出接口电路可靠性以及输出软件可靠性等。计算机所输出的控制信号通常都是首先通过数据锁存器来实现一定的锁存，之后由驱动执行器来进行执行。很明显，数据锁存器是是一种高速进行运转的元件，这会极其容易受到外界的干扰会破坏锁存的实际内容，进而导致错误的操作。

1.3 分析诊断技术

在计算机控制系统当中，诊断指的就是检测，利用诊断来对被检的信号进行判断，进而来确定是否在计算机控制系统所规定的正常范围之内与正常性，若想对系统故障的具体位置进行快速确定，能够利用计算机控制系统当中的确定事故现象以及系统故障的对应关系来进行有效的确定，进而来有效降低系统进行修复的具体时间，除此之外，还能够在很大程度上提高计算机控制系统所具有的可靠性。

1.4 分析冗余设计与容错设计

在计算机控制系统当中，容错设计指的主要是在实际的设计过程当中承认系统当中会存在故障的发生，然而，应该有效保证产生故障后依然可以确保系统工作的正常性。同时，在极其有可能存在故障的地方应该增加有效的冗余设计，进而来有效提高计算机控制系统的容错能力。通常来讲，应该同时运用冗余技术以及容错技术。

1.5 分析系统方案的可靠性设计

对于一个控制系统来讲，其总体方案是设计的基本构架，总体方案的设计会在很大程度上关系着系统的最终成功。非常多的系统失败都直接关系着系统方案的最初设计所具有的可靠性。总体方案的相关设计者应该具有足够的知识基础，还应该具备丰富的设计实践经验，充分认识被控对象。同时，系统方案的设计需要具有被相对比较成熟的理论方面的依据，这会直接关系到方案的成功。

现阶段，计算机控制系统正在向着网络化以及集散化进行发展，进而来有效分散系统故障，并在系统局部进行局限不会影响整个系统。计算机控制系统的功能能够分成很多的子系统，同时各个子系统之间不会受到其他子系统的唯一性控制。各个子系统应该保证相互的监视，进而保证所有的子系统都能够对其他数据进行充分的了解。在系统方案的实际设计过程当中，应该单独考虑输出保护、输入保护和被控对象的应急保护设计，若缺乏保护性设计，那么会导致非常严重的后果。除此之外，在系统方案的实际设计当中，需要有系统的模拟试验以及自检的相关功能。

2 对有效增强计算机系统控制可靠性设计相关方法进行一定的分析

对计算机控制系统所具有的可靠性进行有效的增强一般包含两种：第一种是快速的排除所发生的故障，第二种情况是对系统所发生故障的实际次数进行最大程度的降低。为了能够对可靠性进行有效的增强，在计算机控制系统的实际过程当中，应该保证软件以及硬件设计的同时进行，也就是说，计算机控制系统的可靠性包含两个方面，主要是硬件可靠性以及软件可靠性。软件可靠性，应该对计算机控制系统的测试技术以及恢复技术、故障自诊断技术进行充分考虑，同时，硬件可靠性应该对提高设备与元器件所具有的可靠性进行充分考虑。

2.1 分析计算机硬件的可靠性设计

对于计算机硬件系统可靠性的有效提高，应该运用相对比较好的维护措施、运用质量相对比较高的元器件与运用干扰技术来对其可靠性进行有效的提高。

首先，在计算机的系统当中，大多数的元器件所具有的性能以及效率基本上都紧密关系着环境，在元器件的实际使用过程当中，应该对温度的实际影响进行充分考虑。所以，应该有效设置电源的散热装置以及配置方面的工作。

其次，通常来讲，计算机硬件系统包含很多的元器件，并且这些元器件的组建都是按照一定的功能，所以，应该对各个元器件之间的焊接部位以及接触部位进行详细的检查，进而来有效避免出现故障。

然后，在计算机控制系统当中所有元件所具有的可靠性都会在一定程度上决定系统所具有的可靠性，尽量简化系统结构，进而来对元器件的实际个数进行有效的降低。

最后，按照计算机控制系统的实际工作状况的相关防护措施，通常来讲，主要包含雪、雨、湿度、温度以及气体、辐射等的相关防护。

2.2 分析计算机软件的可靠性设计

对于计算机控制系统来讲，单纯的利用硬件系统所具有可靠性的提高根本不能够有效保证系统的整体可靠性，同时还应该利用相应的措施来对软件所具有的可靠性进行有效的增强，进而来有效增强全部控制系统所具有的可靠性。

首先，运用与系统信息管理相关的软件来对系统进行调度。在负荷过大时，应该及时的采取应急措施，也就是在发生相关故障的过程中保护现场，将发生故障的装置快速的运用备用装置进行代替，当故障被排除之后，应该保证系统以最快的速度来尽可能的恢复正常状态。

其次，经过编制程序来对计算机控制系统进行监控。能够利用编制相关的测试程序来对计算机软件系统进行不断的测试，若其中存在着不正常进行运行的地方，应该保证系统自身发出报警信号并采取相关的安全措施，进而来有效保证系统运行的正常性以及安全性。

最后，运用系统管理软件对使用的计算机软件系统进行一定的调度。在实际的使用过程当中若出现一定的问题，运用相应的系统管理软件来对出现问题的具体部位进行隔离以及保护，同时及时运用功能完好的相关软件来进行代替，并保证整个系统运行的正常性。

3 结语

总的来讲，在大多数的领域当中，计算机控制系统都存在着非常广泛的运用，因为该系统有着一定的功能性、广泛性以及实时性，所以，对于可靠性有着非常高的要求。有效的增强计算机系统可靠性的措施，能够利用硬件以及软件来有效的实现。所有的自动控制系统的相关工作者都更加关注的是计算机控制系统的可靠性设计，其可靠性的有效快速发展还需要同行之间的深入探索以及研究，进而来更好的保证计算机控制系统的可靠性设计技术的发展。

参考文献：

[1] 赵兰梅.试论计算机控制系统中的可靠性设计[J].数字技术与应用.2015（12）：21.

[2] 于强 常万宇.计算机控制系统的可靠性设计[J].电子技术与软件工程.2015（05）：193.