計算機控制系統可靠性設計方案分析

趙義武 郭夢涵 楊天遠

摘要：控制系統是計算機的核心部分，系統運行的可靠性和安全關系到計算機運行效率，因此加強研究計算機系統的可靠性，發揮很大的意義。本文主要了計算機系統的可靠性因素，提出計算機控制系統可靠性設計方案，主要為了提升計算機控制系統的可靠性。

關鍵詞：計算機；控制系統；可靠性；設計方案

計算機控制系統是工程項目當中重要的部分，在具體工程項目當中，計算機控制系統關系到一起運轉的安全性和穩定性。當前在日常生活和生產過程中，開始廣泛利用計算機控制系統，這樣可能會影響到計算機控制系統的可靠性，這就需要保障計算機控制系統的可靠性。

1分析計算機控制系統的可靠性設計

1.1系統輸入的可靠性設計。計算機控制系統輸入和輸出之間的聯系非常密切，如果輸入出現錯誤，就會導致輸出結果的錯誤。因此需要合理選擇傳感器，保證傳感器的可靠性和適合性。如果傳感器是模擬的，就要保證輸入的放大電路為絕對值放大電路設計，同時在輸入接口電路當中需要設置輸入保護，此外需要對于輸入信號實施濾波處理，避免因為信號太大損壞接口。如果控制對象比較關鍵，那么就要對于傳感器發生的故障給予深入的分析，例如當傳感器發生了故障之后，那么就要按照實際情況，針對輸入信號的實際情況及時采取超限報警。

1.2系統輸出的可靠性設計。計算機控制系統輸出可靠性涵蓋范圍比較大，分別包括輸出執行器可靠性和輸出傳輸線可靠性等。計算機輸出控制信號，需要利用數據鎖存器進行鎖存，利用執行器進行具體執行。數據鎖存器運轉速度非常快，此外外界因素的干擾很容易就會損壞鎖存內容，導致操作錯誤。

1.3分析診斷技術。計算機控制系統的診斷指的就是檢測，通過診斷可以判斷被檢的信號，保證計算機控制系統的正常性，快速確定系統故障的具體位置，可以利用事故現象和系統故障對應關系，有效的確定計算機控制系統當中的故障，使系統修復的時間得到有效的降低，此外可以使計算機控制系統的可靠性得到提高。

2計算機控制系統可靠性設計方案

2.1冗余設計和容錯設計。冗余技術包括工作方面的冗余和后備方面的冗余。工作冗余指的就是多次重復配置設備，在工作過程中，如果一臺設備出現問題，那么這臺設備就會脫離系統，但是不會影響到系統。后備方面的冗余指的就是設置兩臺設備，一臺設備負責工作，另一臺設備負責備用，負責工作的設備出現故障，那么就會立即利用后備冗余設備。表決系統和備用系統等是比較常見的冗余系統，其中并聯系統是最簡單的冗余設計。如果系統針對某個部分提出較高的可靠性要求，但是利用當前的技術方法無法滿足上述要求，那么就要利用冗余設計。

容錯技術指的就是確定了發生的故障之后，可以保障系統工作的正常性。為了保證系統供電容錯能力，通常都是在故障發生的單元當中設置冗余設計，發生了故障之后，冗余單位可以保證系統工作的正常性。單元發生故障，就要實現自我修復，完成修復工作之后就會實現單元冗余單元，使系統可靠性得到增強，可以同時利用容錯技術和冗余技術。

2.2診斷技術。診斷技術也是一種檢測技術，通過診斷可以判斷信號的正常性，或者判斷信號是否在系統可以接受的范圍中。結合系統征兆，診斷技術可以判斷系統發生的故障，這樣就可以快速定位整個系統的故障，不僅可以縮短系統修復實踐，同時可以提高系統的可靠性。在設計方案的過程中，需要全面考慮外界影響因素，設置監視跟蹤定時器確定程序的運行狀態。設定的定時器時間通常都大于循環周期時間。程序在正常運行過程中，那么定時器就不會發生定時終端的問題。如果程序出現失常的問題，主要是因為定時器的刷新沒有按照固定的時間，出現定時中斷的問題，可以利用定時中斷程序，修復被破壞的程序。

2.3軟件、硬件可靠性設計。軟件容錯策略：系統系統在錯誤的情況，利用容錯能力開實現正常工作，處理出現的錯誤，使系統的可靠性得到提升。軟件編程規范：軟件編程規范包括六個部分，例如自檢程序和指令冗雜法以及軟件陷阱等，要想使軟件編程的可靠性得到提高，組合和完善這些技術，就可以在根本上提高軟件的可靠性。

在當前的控制系統中已經開始廣泛利用硬件的冗余容錯設計方案，結合硬件工作特點，可以分成電路級冗余和靜態冗余等。設計電路級冗余容錯，首先需要設計關鍵電路當中的二極管和三極管等，經過這種冗余設計，如果其中某個模塊發生問題，那么就可以利用容許電路代替壞掉的模塊。混合冗余容錯設計方案可以有機的結合靜態冗余容錯和動態冗余容錯系統，這樣可以實現預定的設計目標，利用這種方案開提高計算機控制系統的可靠性。

結束語：通過以上綜合的論述，計算機控制系統具有非常廣泛的應用領域，因為計算機控制系統具有功能性和廣泛性等特征，對于系統可靠性提出較高的要求。增強計算機系統可靠性，可以促進未來計算機事業的發展，這樣可以促進未來計算機控制系統技術的發展。