15可靠性安全性設(shè)計課件

15可靠性安全性設(shè)計1、戰(zhàn)鼓一響，法律無聲?！?、任何法律的根本；不，不成文法本身就是講道理……法律，也----即明示道理。——愛·科克3、法律是最保險的頭盔?！獝邸た瓶?、一個國家如果綱紀不正，其國風一定頹敗?！麅?nèi)加5、法律不能使人人平等，但是在法律面前人人是平等的。——波洛克15可靠性安全性設(shè)計15可靠性安全性設(shè)計1、戰(zhàn)鼓一響，法律無聲。——英國2、任何法律的根本；不，不成文法本身就是講道理……法律，也----即明示道理。——愛·科克3、法律是最保險的頭盔。——愛·科克4、一個國家如果綱紀不正，其國風一定頹敗。——塞內(nèi)加5、法律不能使人人平等，但是在法律面前人人是平等的?！蹇?.2可靠性、安全性設(shè)計5.2.1可靠性設(shè)計1.可靠性的基本概念可靠性問題是機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的一個重要組成部分。所謂可靠性，是指產(chǎn)品(或系統(tǒng))在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。如果產(chǎn)品不能完成規(guī)定功能，就稱為失效；對于可修復的產(chǎn)品，也可稱為故障。失效(或故障)是一種破壞產(chǎn)品(或系統(tǒng))工作能力的事件，失效(或故障)越頻繁,可取性就越低。產(chǎn)品(或系統(tǒng))完成規(guī)定的功能是相對于規(guī)定條件和規(guī)定時間而言的。規(guī)定條件是指使用時的應力條件(工作條件)、環(huán)境條件和存儲時的存儲條件等，規(guī)定條件不同，產(chǎn)品的可靠性也不同?？煽啃缘母拍畎óa(chǎn)品(或系統(tǒng))的無故障性和耐久性兩方面的含義。產(chǎn)品的無故障性:是指產(chǎn)品在某一時期內(nèi)(或某一段工作時間內(nèi))，連續(xù)不斷地保持其工作能力的性能。產(chǎn)品的耐久性:是指產(chǎn)品在整個使用期限內(nèi)和規(guī)定的維修條件下，保持其工作能力的性能。一般來說，如果不采取維修和預防措施消除故障、恢復其喪失了的工作能力，產(chǎn)品是不能長時期工作的。完成規(guī)定功能就是指能夠連續(xù)地保持產(chǎn)品(或系統(tǒng))的工作能力，使各項技術(shù)指標符合規(guī)定值。2.保證產(chǎn)品(或系統(tǒng))可靠性的方法有三種方法提高產(chǎn)品的設(shè)計和制造質(zhì)量冗余技術(shù)診斷技術(shù)是最根本的方法．它的作用是消除故障或者降低故障率于發(fā)生之前。保證產(chǎn)品可靠性的一種重要方法，它可以在故障發(fā)生之后把故障造成的影響掩蔽起來，使產(chǎn)品在一定時間內(nèi)繼續(xù)保持工作能力。是一種暴露法，它可以把已經(jīng)出現(xiàn)的或即將出現(xiàn)的故障及時暴露出來，以便迅速修復。15可靠性安全性設(shè)計1、戰(zhàn)鼓一響，法律無聲?！?5可靠115可靠性安全性設(shè)計課件215可靠性安全性設(shè)計課件315可靠性安全性設(shè)計課件415可靠性安全性設(shè)計課件5

3)采用診斷技術(shù)：診斷技術(shù)是用來取得有關(guān)產(chǎn)品中產(chǎn)生的失效(故障)類型和失效位置信息。它的任務有兩個；一是出現(xiàn)故障時，迅速確定故障的種類和位置，以便及時修復。二是在故障尚未發(fā)生時，確定產(chǎn)品中有關(guān)元器件距離極限狀態(tài)的程度，查明產(chǎn)品工作能力下降的原因，以便采取維護措施或進行自動調(diào)整，防止發(fā)生故障。診斷的過程是；首先對診斷對象進行特定的測試，取得診斷信號(輸出參數(shù))，再從診斷信號中分離出能表征故障種類和位置的異常性信號，即癥兆；最后將癥兆與標準數(shù)據(jù)相比較，確定故障的種類和故障位置。測試；通常有兩種測試，一是在故障出現(xiàn)之后，為了迅速確定故障的種類和位置，對診斷對象進行的試驗性測試，這時診斷對象處于非工作狀態(tài)，這種情況稱為診斷測試；二是在故障發(fā)生之前，診斷對象處于工作狀態(tài)，為了預測故障或及時發(fā)現(xiàn)故障而進行的在線測試，這種情況稱為故障監(jiān)測。3)采用診斷技術(shù)：診斷技術(shù)是用來取得有關(guān)產(chǎn)品中產(chǎn)生的6

癥兆：癥兆是有助于判斷故障種類和故障位置的異常性診斷信號，可分為直接癥兆和間接癥兆兩類。

直接癥兆是在檢測產(chǎn)品整機的輸出參數(shù)或可能出現(xiàn)故障的元部件的輸出參數(shù)時，取得的異常性診斷信號。

間接癥兆是從那些與產(chǎn)品工作能力存在函數(shù)關(guān)系的間接參數(shù)中取出的異常性診斷信號。

采用間接癥兆進行診斷主要優(yōu)點：可以在產(chǎn)品處于工作狀態(tài)及不作任何拆卸的情況下，評價產(chǎn)品的工作能力。

缺點：間接癥兆與產(chǎn)品輸出信號之間往往存在某種隨機關(guān)系，此外，一些干擾因素也會影響間接癥兆的有效性。盡管如此，間接癥兆在診斷技術(shù)中還是得到了廣泛應用。

癥兆：癥兆是有助于判斷故障種類和故障位置的異常性7診斷：診斷就是將測試取得的診斷信號與設(shè)定的標準數(shù)據(jù)相比較，或利用事先確定的癥兆與故障之間的對應關(guān)系，來確定故障的種類與部位。標準數(shù)據(jù)：根據(jù)產(chǎn)品或元部件輸出參數(shù)的極限值來設(shè)定的。癥兆與故障之間的對應關(guān)系，可根據(jù)理論分析或模擬仿真試驗來建立，這種關(guān)系用列表形式來表示時，稱為故障診斷表，有時稱為故障字典。診斷：診斷就是將測試取得的診斷信號與設(shè)定的標準數(shù)據(jù)相比較，或83.干擾和抗干擾措施1)干擾源。根據(jù)干擾進入的渠道可分為兩大類型：一是傳導型，通過各種線路傳入控制器，包括供電干擾、強電干擾和接地干擾等；二是輻射型，通過空間感應進入控制器，包括電磁干擾和靜電干擾等。供電干擾：電壓波動、斷電或瞬時斷電強電干擾：感性元件

產(chǎn)生過電壓和電流沖擊。接地干擾：接地干擾是由于接地不當、形成接地環(huán)路產(chǎn)生輻射干擾：磁場、電磁場、靜電場或電磁波輻射源3.干擾和抗干擾措施1)干擾源。根據(jù)干擾進入的渠道可分為兩92)抗干擾措施供電系統(tǒng)的抗干擾措（穩(wěn)壓、濾波、隔離）增加電子交流穩(wěn)壓器增加低通濾波器加入隔離變壓器在可靠性要求很高的地方，可采用不間斷電源(具有備用直流電源)，以解決瞬時停電或瞬時電壓降所造成的危害。接口電路的抗干擾措施采取吸收的方法抑制其產(chǎn)生采取隔離的方法，阻斷其傳導2)抗干擾措施供電系統(tǒng)的抗干擾措增加電子交流穩(wěn)壓器增加低通濾10轉(zhuǎn)換接口的隔離對于近距離的，不需放大濾波：去掉高頻整形電路：改善脈沖的前沿對于遠距離的，需放大轉(zhuǎn)換接口的隔離對于近距離的，不需放大濾波：整形電路：改善脈沖11接地系統(tǒng)的抗干擾措施主要方法是切斷接地環(huán)路單點接地并聯(lián)接地光電隔離接地系統(tǒng)的抗干擾措施主要方法是切斷接地環(huán)路單點接地并聯(lián)接地光12(4)軟件的可靠性技術(shù)1)利用軟件來提高系統(tǒng)的可靠性其措施有；①增加系統(tǒng)信息管理的軟件，與硬件配合，對信息進行保護。包括防止信息被破壞，在出現(xiàn)故障時保護信息，在故降排除后恢復信息等。②利用軟件冗余，防止信息的輸入/輸出過程及傳送過程中出錯。如對關(guān)鍵數(shù)據(jù)采用重復校驗方式，對信息采用重復傳送并進行校驗等。③編制診斷程序，及時發(fā)現(xiàn)故降；找出故障的部位，以便縮短修理時間。④用軟件進行系統(tǒng)調(diào)度。這包括在發(fā)生故障時，進行現(xiàn)場保護、迅速將故障裝置切換成備用裝置；在過負荷或環(huán)境條件變化時，采取應急措施；在排除故障后，使系統(tǒng)迅速恢復正常并投入運行等。(4)軟件的可靠性技術(shù)1)利用軟件來提高系統(tǒng)的可靠性其措施有13方法：1、明確軟件的規(guī)格，使測試易于進行。2、把測試手段作為軟件設(shè)計開發(fā)的一部分。3、程序結(jié)構(gòu)本身組合成便于測試的的形式。2)提高軟件本身的可靠性措施措施：①程序分段和層次結(jié)構(gòu)。②提高可測試性設(shè)計。③對軟件進行測試。測試按照下述步驟進行：①單元測試。②局部或系統(tǒng)測試。③系統(tǒng)功能調(diào)試。④現(xiàn)場安裝、綜合驗收。應用軟件可靠性除了取決于設(shè)計時具有固有的特性外，還取決于使用條件。必須根據(jù)現(xiàn)場條件，在實際系統(tǒng)中，按設(shè)計、使用雙方共同擬定的驗收標準進行驗收調(diào)試，直到滿足用戶要求達到驗收標準為止。方法：2)提高軟件本身的可靠性措施措施：測試按照下述步驟進行145.3.2安全性設(shè)計(1)工業(yè)機器人產(chǎn)生事故的原因A.淡化了安全觀念表現(xiàn)在：①對機器人較低的可靠性認識不足；②自動機械與人有密切聯(lián)系，盡管人的不安全動作直接與事故有聯(lián)系，但在設(shè)計和使用上還沒充分認識到這一點；③機器人的手臂是在三維空間運動的，沒有在整體上充分考慮安全保護措施。(2)工業(yè)機器人的安全措施1)設(shè)置安全柵。2)安裝警示燈。3)安裝監(jiān)視器。4)安裝防越程裝置。5)安裝緊急停止裝置。6)低速示教。對緊急停止裝置的要求是：①應能盡快地停止：②電路應是獨立的，以確保高可靠性；③除控制臺以外，在作業(yè)位置上也要安裝緊急停止按鈕；④緊急停止后不能自動恢復工作。B.誤動作；C.失控和示教上的錯誤。5.3.2安全性設(shè)計(1)工業(yè)機器人產(chǎn)生事故的原因A.淡15①機械設(shè)備的高度自動化和大型化，控制的軟件化，從外觀上不可能了解自動化機械的動作，操作者處理異常情況比較困難；②許多自動化機械與非自動化機械的混合使用，因而事故較多，難以制定對策，以確保安全；③異常情況的處理是由人來完成的，而自動化設(shè)備并末充分考慮人的存在，在排除故障過程中容易發(fā)生安全事故。機電一體化機械設(shè)備的自動化還存在如下問題：①機械設(shè)備的高度自動化和大型化，控制的軟件化，從外觀上不可能16課后習題1、機電一體化系統(tǒng)中干擾信號進入控制器的主要渠道有：一是傳導型：供電干擾、強電干擾和

。二是輻射形：

和靜電干擾。2、機電一體化系統(tǒng)保證產(chǎn)品（或系統(tǒng)）可靠性的方法可以采用冗余技術(shù)，冗余技術(shù)又稱為儲備技術(shù)，分為

和

。3、保證機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）可靠性的方法有哪些？簡要說明4、什么是產(chǎn)品的可靠性？5、機電一體化系統(tǒng)中，電噪聲的干擾是產(chǎn)生元部件失效或數(shù)據(jù)傳輸、處理失誤、進而影響其可靠性的最常見的也是最主要的因素，針對這些干擾，可以采取哪些看干擾的措施？6、下列所示的圖中，哪一個具有抗干擾功能？課后習題1、機電一體化系統(tǒng)中干擾信號進入控制器的主要渠道有：17謝謝你的閱讀知識就是財富豐富你的人生71、既然我已經(jīng)踏上這條道路，那么，任何東西都不應妨礙我沿著這條路走下去?！档?/p>

72、家庭成為快樂的種子在外也不致成為障礙物但在旅行之際卻是夜間的伴侶。——西塞羅

73、堅持意志偉大的事業(yè)需要始終不渝的精神?！鼱柼?/p>

74、路漫漫其修道遠，吾將上下而求索?！?/p>

75、內(nèi)外相應，言行相稱?！n非謝謝你的閱讀知識就是財富71、既然我已經(jīng)踏上這條道路，那么，1815可靠性安全性設(shè)計1、戰(zhàn)鼓一響，法律無聲?！?、任何法律的根本；不，不成文法本身就是講道理……法律，也----即明示道理?！獝邸た瓶?、法律是最保險的頭盔。——愛·科克4、一個國家如果綱紀不正，其國風一定頹敗。——塞內(nèi)加5、法律不能使人人平等，但是在法律面前人人是平等的?！蹇?5可靠性安全性設(shè)計15可靠性安全性設(shè)計1、戰(zhàn)鼓一響，法律無聲。——英國2、任何法律的根本；不，不成文法本身就是講道理……法律，也----即明示道理。——愛·科克3、法律是最保險的頭盔?！獝邸た瓶?、一個國家如果綱紀不正，其國風一定頹敗?！麅?nèi)加5、法律不能使人人平等，但是在法律面前人人是平等的?！蹇?.2可靠性、安全性設(shè)計5.2.1可靠性設(shè)計1.可靠性的基本概念可靠性問題是機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的一個重要組成部分。所謂可靠性，是指產(chǎn)品(或系統(tǒng))在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。如果產(chǎn)品不能完成規(guī)定功能，就稱為失效；對于可修復的產(chǎn)品，也可稱為故障。失效(或故障)是一種破壞產(chǎn)品(或系統(tǒng))工作能力的事件，失效(或故障)越頻繁,可取性就越低。產(chǎn)品(或系統(tǒng))完成規(guī)定的功能是相對于規(guī)定條件和規(guī)定時間而言的。規(guī)定條件是指使用時的應力條件(工作條件)、環(huán)境條件和存儲時的存儲條件等，規(guī)定條件不同，產(chǎn)品的可靠性也不同?？煽啃缘母拍畎óa(chǎn)品(或系統(tǒng))的無故障性和耐久性兩方面的含義。產(chǎn)品的無故障性:是指產(chǎn)品在某一時期內(nèi)(或某一段工作時間內(nèi))，連續(xù)不斷地保持其工作能力的性能。產(chǎn)品的耐久性:是指產(chǎn)品在整個使用期限內(nèi)和規(guī)定的維修條件下，保持其工作能力的性能。一般來說，如果不采取維修和預防措施消除故障、恢復其喪失了的工作能力，產(chǎn)品是不能長時期工作的。完成規(guī)定功能就是指能夠連續(xù)地保持產(chǎn)品(或系統(tǒng))的工作能力，使各項技術(shù)指標符合規(guī)定值。2.保證產(chǎn)品(或系統(tǒng))可靠性的方法有三種方法提高產(chǎn)品的設(shè)計和制造質(zhì)量冗余技術(shù)診斷技術(shù)是最根本的方法．它的作用是消除故障或者降低故障率于發(fā)生之前。保證產(chǎn)品可靠性的一種重要方法，它可以在故障發(fā)生之后把故障造成的影響掩蔽起來，使產(chǎn)品在一定時間內(nèi)繼續(xù)保持工作能力。是一種暴露法，它可以把已經(jīng)出現(xiàn)的或即將出現(xiàn)的故障及時暴露出來，以便迅速修復。15可靠性安全性設(shè)計1、戰(zhàn)鼓一響，法律無聲?！?5可靠1915可靠性安全性設(shè)計課件2015可靠性安全性設(shè)計課件2115可靠性安全性設(shè)計課件2215可靠性安全性設(shè)計課件23

3)采用診斷技術(shù)：診斷技術(shù)是用來取得有關(guān)產(chǎn)品中產(chǎn)生的失效(故障)類型和失效位置信息。它的任務有兩個；一是出現(xiàn)故障時，迅速確定故障的種類和位置，以便及時修復。二是在故障尚未發(fā)生時，確定產(chǎn)品中有關(guān)元器件距離極限狀態(tài)的程度，查明產(chǎn)品工作能力下降的原因，以便采取維護措施或進行自動調(diào)整，防止發(fā)生故障。診斷的過程是；首先對診斷對象進行特定的測試，取得診斷信號(輸出參數(shù))，再從診斷信號中分離出能表征故障種類和位置的異常性信號，即癥兆；最后將癥兆與標準數(shù)據(jù)相比較，確定故障的種類和故障位置。測試；通常有兩種測試，一是在故障出現(xiàn)之后，為了迅速確定故障的種類和位置，對診斷對象進行的試驗性測試，這時診斷對象處于非工作狀態(tài)，這種情況稱為診斷測試；二是在故障發(fā)生之前，診斷對象處于工作狀態(tài)，為了預測故障或及時發(fā)現(xiàn)故障而進行的在線測試，這種情況稱為故障監(jiān)測。3)采用診斷技術(shù)：診斷技術(shù)是用來取得有關(guān)產(chǎn)品中產(chǎn)生的24

癥兆：癥兆是有助于判斷故障種類和故障位置的異常性診斷信號，可分為直接癥兆和間接癥兆兩類。

直接癥兆是在檢測產(chǎn)品整機的輸出參數(shù)或可能出現(xiàn)故障的元部件的輸出參數(shù)時，取得的異常性診斷信號。

間接癥兆是從那些與產(chǎn)品工作能力存在函數(shù)關(guān)系的間接參數(shù)中取出的異常性診斷信號。

采用間接癥兆進行診斷主要優(yōu)點：可以在產(chǎn)品處于工作狀態(tài)及不作任何拆卸的情況下，評價產(chǎn)品的工作能力。

缺點：間接癥兆與產(chǎn)品輸出信號之間往往存在某種隨機關(guān)系，此外，一些干擾因素也會影響間接癥兆的有效性。盡管如此，間接癥兆在診斷技術(shù)中還是得到了廣泛應用。

癥兆：癥兆是有助于判斷故障種類和故障位置的異常性25診斷：診斷就是將測試取得的診斷信號與設(shè)定的標準數(shù)據(jù)相比較，或利用事先確定的癥兆與故障之間的對應關(guān)系，來確定故障的種類與部位。標準數(shù)據(jù)：根據(jù)產(chǎn)品或元部件輸出參數(shù)的極限值來設(shè)定的。癥兆與故障之間的對應關(guān)系，可根據(jù)理論分析或模擬仿真試驗來建立，這種關(guān)系用列表形式來表示時，稱為故障診斷表，有時稱為故障字典。診斷：診斷就是將測試取得的診斷信號與設(shè)定的標準數(shù)據(jù)相比較，或263.干擾和抗干擾措施1)干擾源。根據(jù)干擾進入的渠道可分為兩大類型：一是傳導型，通過各種線路傳入控制器，包括供電干擾、強電干擾和接地干擾等；二是輻射型，通過空間感應進入控制器，包括電磁干擾和靜電干擾等。供電干擾：電壓波動、斷電或瞬時斷電強電干擾：感性元件

產(chǎn)生過電壓和電流沖擊。接地干擾：接地干擾是由于接地不當、形成接地環(huán)路產(chǎn)生輻射干擾：磁場、電磁場、靜電場或電磁波輻射源3.干擾和抗干擾措施1)干擾源。根據(jù)干擾進入的渠道可分為兩272)抗干擾措施供電系統(tǒng)的抗干擾措（穩(wěn)壓、濾波、隔離）增加電子交流穩(wěn)壓器增加低通濾波器加入隔離變壓器在可靠性要求很高的地方，可采用不間斷電源(具有備用直流電源)，以解決瞬時停電或瞬時電壓降所造成的危害。接口電路的抗干擾措施采取吸收的方法抑制其產(chǎn)生采取隔離的方法，阻斷其傳導2)抗干擾措施供電系統(tǒng)的抗干擾措增加電子交流穩(wěn)壓器增加低通濾28轉(zhuǎn)換接口的隔離對于近距離的，不需放大濾波：去掉高頻整形電路：改善脈沖的前沿對于遠距離的，需放大轉(zhuǎn)換接口的隔離對于近距離的，不需放大濾波：整形電路：改善脈沖29接地系統(tǒng)的抗干擾措施主要方法是切斷接地環(huán)路單點接地并聯(lián)接地光電隔離接地系統(tǒng)的抗干擾措施主要方法是切斷接地環(huán)路單點接地并聯(lián)接地光30(4)軟件的可靠性技術(shù)1)利用軟件來提高系統(tǒng)的可靠性其措施有；①增加系統(tǒng)信息管理的軟件，與硬件配合，對信息進行保護。包括防止信息被破壞，在出現(xiàn)故障時保護信息，在故降排除后恢復信息等。②利用軟件冗余，防止信息的輸入/輸出過程及傳送過程中出錯。如對關(guān)鍵數(shù)據(jù)采用重復校驗方式，對信息采用重復傳送并進行校驗等。③編制診斷程序，及時發(fā)現(xiàn)故降；找出故障的部位，以便縮短修理時間。④用軟件進行系統(tǒng)調(diào)度。這包括在發(fā)生故障時，進行現(xiàn)場保護、迅速將故障裝置切換成備用裝置；在過負荷或環(huán)境條件變化時，采取應急措施；在排除故障后，使系統(tǒng)迅速恢復正常并投入運行等。(4)軟件的可靠性技術(shù)1)利用軟件來提高系統(tǒng)的可靠性其措施有31方法：1、明確軟件的規(guī)格，使測試易于進行。2、把測試手段作為軟件設(shè)計開發(fā)的一部分。3、程序結(jié)構(gòu)本身組合成便于測試的的形式。2)提高軟件本身的可靠性措施措施：①程序分段和層次結(jié)構(gòu)。②提高可測試性設(shè)計。③對軟件進行測試。測試按照下述步驟進行：①單元測試。②局部或系統(tǒng)測試。③系統(tǒng)功能調(diào)試。④現(xiàn)場安裝、綜合驗收。應用軟件可靠性除了取決于設(shè)計時具有固有的特性外，還取決于使用條件。必須根據(jù)現(xiàn)場條件，在實際系統(tǒng)中，按設(shè)計、使用雙方共同擬定的驗收標準進行驗收調(diào)試，直到滿足用戶要求達到驗收標準為止。方法：2)提高軟件本身的可靠性措施措施：測試按照下述步驟進行325.3.2安全性設(shè)計(1)工業(yè)機器人產(chǎn)生事故的原因A.淡化了安全觀念表現(xiàn)在：①對機器人較低的可靠性認識不足；②自動機械與人有密切聯(lián)系，盡管人的不安全動作直接與事故有聯(lián)系，但在設(shè)計和使用上還沒充分認識到這一點；③機器人的手臂是在三維空間運動的，沒有在整體上充分考慮安全保護措施。(2)工業(yè)機器人的安全措施1)設(shè)置安全柵。2)安裝警示燈。3)安裝監(jiān)視器。4)安裝防越程裝置。5)安裝緊急停止裝置。6)低速示教。對緊急停止裝置的要求是：①應能盡快地停止：②電路應是獨立的，以確保高可靠性；③除控制臺以外，在作業(yè)位置上也要安裝緊