WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

где - число элементов ИС при ее k-ой реализации; k – порядковый номер варианта ИС; - стоимостная функция с учетом штрафа; - функция по надежности; - стоимость i-го – элемента ИС в k-м варианте реализации ИС представляющая из себя функцию от определяющего параметра i-го элемента и среднего времени наработки на отказ ; - функция дополнительных затрат (штрафная функция) по показателю надежности i-го элемента в k-м варианте ИС; - штрафная функция по показателю надежности ИС в целом при ее k-й реализации; - функция по надежности ИС при ее k-й реализации; - заданное (допустимое, нормативное) значение функции надежности.

Значение штрафной функции в целом для k-го варианта ИС рассчитывается по выражению:

, (12)

где - затраты, связанные с восстановительным ремонтом элемента системы; - число вероятных отказов элемента системы которое определяется исходя из величины ; - норма дисконтирования; - затраты связанные с ремонтом ИС в целом при ее отказе; - число вероятных отказов ИС в целом которое определяется исходя из средней величины наработки на отказ ИС в целом.

В качестве математического метода решения поставленной двухкритериальной задачи выбран метод „отступа”, алгоритм которого для данной задачи следующий (в качестве главного критерия выбран критерий надежности):

  • составляются структурные схемы ИС, выполняющие заданную функцию (информационную, расчетную и др.) и состоящие из различного набора элементов ИС, имеющих различные стоимости и показатели надежности;
  • составляется матрица исходной информации по стоимости и среднего времени наработки на отказ элементов ИС;
  • рассчитывается среднее время наработки на отказ всех структур ИС;
  • отбираются варианты, отвечающие требованию определяющего критерия, т.е., где - пороговое значение среднего времени наработки на отказ ИС в целом для заданной ее функции;
  • рассчитываются стоимостные показатели для отобранных в предыдущем пункте структур ИС по вышеприведенным выражениям;
  • выбирается оптимальная структура ИС по критерию, где и где - число отобранных выше вариантов.

В конце вместо оптимального варианта можно выбрать несколько вариантов, оставляя конечный выбор за заказчиком с учетом каких-либо дополнительных факторов или критериев (сложность освоения, ремонтопригодность и т.д.).

Для оценки работоспособности предлагаемого алгоритма проведены расчеты по выбору оптимальной структуры ИС для стандартных и современных схем измерений температуры в информационных системах АСУ ТП на базе ПТК. В качестве альтернативных вариантов рассматривались следующие структурные схемы:

  • стандартные схемы, с одним, с двумя и тремя датчиками без резервирования линий связи, а так же с резервированием последних и с контролем достоверности измерений по принципу 1 из 2-х или 2 из 3-х;
  • усовершенствованные схемы измерений, в том числе:
    • резервирование датчиков (2 и 3 датчика) с обработкой и контролем достоверности (1 из 2-х или 2 из 3-х) в контроллере установленного рядом с объектом контроля (удаленный или полевой контроллер) без резервирования линии связи между контроллерами верхнего и нижнего уровней;
    • с использованием полевой шины Delta V (Foundation Fieldbus), без резервирования канала связи;
    • с использованием интеллектуальных датчиков и полевой шины Foundation Fieldbus без ее резервирования;
  • двумя или тремя датчиками с удаленным контроллером и с рабочим резервированием канала связи (предлагаемая в диссертационной работе усовершенствованная схема измерений).

Стоимостные и надежностные характеристики элементов ИС взяты из прейскурантов фирм-изготовителей. При отсутствии данных по надежности они взяты из литературных источников или на базе экспертных оценок эксплуатационников. Были рассмотрены более 50 структурных схем ИС температуры, из которых по критерию порогового значения среднего времени наработки на отказ ИС в целом ( ч.) были отобраны 24 варианта для дальнейших исследований.

При расчете штрафных функций число вероятных отказов элементов ИС или ИС в целом за жизненный цикл в 12 лет определялось по выражению:

,

где - годовое число часов работы ИС; - среднее время наработки на отказ элемента ИС или ИС в целом.

Стоимость восстановительных работ элементов ИС рассчитывается по следующему выражению:

,

где - стоимость элемента (датчика, нормирующего преобразователя, линии связи и т.д.); - доля полной замены элемента ИС при его ремонте; - удельная стоимость восстановительного ремонта; - длительность ремонта.

Величина для различных элементов ИС принималось на основе экспертных оценок эксплуатационников-ремонтников АСУ ТП, при этом значение варьировалось в пределах.

При расчете стоимости восстанавливаемых работ ИС в целом принималось, что восстановлению подлежит элемент ИС, рабочее состояние которого не контролируется (например, линия связи без резервирования и т.д.).

В табл. 2 приведен фрагмент результатов расчета для систем измерения температуры обеспечивающих условию порогового значения среднего времени наработки на отказ ч.

Таблица 2

Состав элементов ИС

Стоимость ИС

тыс.р.

Приведенный ущерб от отказа элемента ИС

тыс.р.

Приведенный ущерб от отказа ИС, тыс.р.

Приведенная стоимость ИС, тыс.р.

, ч.

1

3Д3ЛСВ3ПП

2УСО2К

168,6

33,6

0

202,2

59105

2

3Д3ПП2УСО

2МКЛСВ2К

132,2

28,6

53,9

214,7

25103

3

3Д3ПП2УСО

2МК2ЛСВ2К

144,4

22,6

0

167

50105

4

3”ИД„ КрЛСВ

199,7

31,8

6,7

238,2

8,03104

где Д – датчик, ЛСВ – линия связи, ПП – промежуточный преобразователь, УСО – устройство связи с объектом, К – контроллер, МК – микроконтроллер, ”ИД„ – интеллектуальный датчик, Кр - коммуникатор.

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы по выбору структуры измерительной системы:

  1. Выбор структуры ИС по критерию минимальной стоимости ИС без учета штрафных функций не дает полноценной информации о стоимости ИС, функционирование которой рассматривается за период жизненного цикла АСУ ТП;
  2. Выбор структуры ИС по критерию минимальной стоимости ИС с учетом штрафных функций дает возможность более точной оценки стоимости ИС за жизненный цикл АСУ ТП;
  3. Вместо одного оптимального варианта ИС можно выбрать несколько вариантов структурного построения ИС, оставляя конечный выбор за заказчиком с учетом каких-либо дополнительных факторов или критериев (сложность освоения, ремонтопригодность и т.д.).

Основные результаты работы и предложения

1. Разработаны и усовершенствованы методические положения и алгоритмы:

    • оценки значения не измеряемого по причине отказа измерительной системы параметра по значению функционально связанного с ним измеряемого параметра;
    • замещения параметра, измеряемого одним датчиком и функционально не связанного с другими измеряемыми параметрами в период восстановления отказавшего элемента ИС, на основе использования автокорреляционных функций;
    • корректировки измеренных значений измеряемого одним датчиком параметра на основе предложенного принципа равного деления случайных погрешностей между измеренными за определенный период значениями данного параметра.

Эффективность предлагаемых алгоритмов подтверждена расчетным анализом. Для каждого алгоритма определены условия его применения.

  1. Для восстанавливаемых измерительных систем без резервирования, а так же с резервированием, получены обобщенные выражения для оценки основных показателей надежности элементов ИС и ИС в целом для различных вариантов структурного построения. На основании расчетных исследований показано, что:
    • при одинарном измерении параметров стандартно применяемыми на практике устройствами измерения показатели надежности ИС не всегда соответствуют нормативным требованиям;
    • постоянное резервирование измерительных устройств путем их дублирования, троирования и более, а также применение «интеллектуальных» измерительных устройств с высокой надежностью позволяют обеспечить требуемые нормативные показатели надежности периферийного уровня для всех типов ИС;
    • «скользящее» резервирование линий связи между верхним и периферийным уровнями ИС не обеспечивает контроль ее работоспособности, что приводит к снижению надежности ИС в целом.
  1. Показано, что рабочее резервирование линии связи в структуре ИС совместно с постоянным резервированием элементов периферийного и верхнего уровней позволяет многократно увеличить среднее время наработки на отказ ИС в целом.
  2. Разработана методика выбора оптимальной структуры ИС на базе двухкритериального подхода с учетом факторов надежности и экономичности. В качестве критерия по надежности предложено использовать среднее время наработки на отказ, а в качестве критерия по экономичности – дисконтированные затраты за период жизненного цикла АСУ ТП на разработку, внедрение и эксплуатацию ИС с учетом дополнительных «штрафных» затрат на ремонтное обслуживание при отказах ИС и ее элементов. Разработан алгоритм решения поставленной двухкритериальной задачи, проведены расчеты, на основании которых даны рекомендации по выбору оптимальной структуры ИС измерения температуры. Разработанную методику выбора оптимальной структуры ИС рекомендуется использовать на этапе их проектирования.

Основные публикации по теме диссертации

  1. Арутюнян Т.М., Аракелян Э.К., Макарчьян В.А. Проблемы повышения достоверности и надежности информационного обеспечения современных АСУ ТП // Вестник МЭИ - М.: Изд. дом МЭИ - 2007 - №6 - С. 114-120.
  2. Арутюнян Т.М., Аракелян Э.К. Проблемы повышения достоверности исходной информации в АСУ ТП ТЭС и АЭС // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: XIII-ая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тез. докл.: в 3-х т. - М.: Изд. дом МЭИ, 2007, Т.3 - С. 181-182.
  3. Арутюнян Т.М., Аракелян Э.К. Усовершенствование алгоритмов контроля достоверности информации в АСУ ТП на базе программно-технических комплексов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: XIV-ая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тез. докл.: в 3-х т. - М.: Изд. дом МЭИ, 2008, Т.3 – С. 172-173.

Подписано в печать Зак. Тир. П.л.

Полиграфический центр МЭИ (ТУ)

Красноказарменная ул., д. 13

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»