JB/T 6810-1993 分散型控制系统功能模板 可靠性设计规范

JB中华人民共和国机械行业标准JB/ T 6810-93分散型控制系统功能模板可靠性设计规范1993- 07- 09发布1994-01-01实施中华人民共和国机械工业部发布中华人民共和国机械行业标准JB/ T 6810-93分散型控制系统功能模板可靠性设计规范↑主题内容与适用范围本标准规定了分散型控制系统功能模板的可靠性设计规范。本标准适用于分微型控制系统功能模板的可靠性设计，也适用于集中型工业控制计算机、工业控制计算机外部设备和可编程序控制器功能模板的可靠性设计。2引用标准GB3187可靠性基本名词术语及定义GB2789可靠性.维修性与有效性预计报告编写指南GB7826系统可掌性分析技术、失效模式和效应分析(FMEA)程序GB7827可靠性预计程序GB7829故障树分析程序3术语GB3187中规定的术语适用于本标准，以下术语仅适用于本标准。3.1 分散型控制系统功能模板(以下简称模板)组成分敬型控制系统各级装置的具有特定功能的电路模块。例如CPU模板，存贮器模板、通信棋板、1/ O通道模板等。3.2模板可靠性设计规范模板可靠性设计规范主要包括模板电路结构可靠性设计、模板可靠性预计和模板故障分析等。4模板电路结构可靠性设计模板的可靠性必领根据分散型控制系统总体和装置提出的技术要求进行设计。而各种类型的模板，在功能和性能方面差别很大，还应根据模板本身的特点，选用下列各项技术要求进行可靠性设计。a.根据模板特点正确地选择电子元器件.应使用具有可靠性指标并经过测试、老化、筛选的元器件;b.自诊断功能设计,根据系统和装置的自诊断要求，设计相应的电路与之配合;机械工业部1993-07-09批准1994-01-01实施JB/ T 6810- 93c.确保插接件的可靠性，应根据系统主机总线、过程通道总线和有关标准规定的接插件，设计模板的接插件:d.模板信号联接的可靠性，应考虑输入输出信号的质量,明确输入输出阻抗匹配等可靠性要求:e.电路的简化设计，选用较高密度的集成电路元器件以减少元器件數量.提高电路的可靠性;{.元器件负荷降额设计。元器件只能在安全区使用，用降额设计手段降低电路失效事;g.冗余设计,为后备电源自动切换、通信系统信道冗余和自动切换、掉电保护等设计相应的电路:h.热设计,模板上某叁元器件散热不良可能超过允许的温度.应结合元器件电应力分析采取热设计措施来减少元器件的失效率;i.漂移设计,模拟量模板应进行抗漂移设计;j抗暂态效应设计，对某些电路应从元器件正确使用与保护元器件电路两方面进行抗暂态效应设计:k.抗震设计,应进行抗震设计确保模板性能可靠:1.抗电磁干扰设计,采用合理地布置地线，特殊元器件进行屏蔽等方法提高抗干扰能力;m.为满足系统总体要求采取其它可靠性设计技术等。5模板可靠性预计可靠性预计手册是预计方法的基本工具，详见附录B。元器件计数预计法和元器件应力分析预计法是两种有效的预计手段。5.1 元器件计数预计法在方案研究阶段应采用元器件计数预计法。这种预计方法可分为元器件总数预计法、有源器件计数预计法、元器件系数预计法和元器件分类计数预计法。可依据具体情况选用。5.2元語件应力分析预计法在工程设计阶段采用元器件应力分析预计法,预计程序如下:a.划分和膽定可靠性预计单元，西出可靠性框图，每个单元内的元器件其可靠性模型可化为事联结构:b.确定模板内元器件承受的电应力,可通过估算、详细的电路力析或实测得到;c.确定模板内元器件周圈的环境温度;d.确定元器件的质量等级,根据元器件的种类、质量、应用条件、环境来选定修正系数:e.计算元器件基本失效率hb;f.根据元器件失效率模型求出应用失效率Ap;g.填写“元器件应力分析表",参见附录A;h.单元内元器件失效率相加，求得单元的应用失效率:i.根据可掌性框图求出模板的应用失效率;j对不能归结为串并联可靠性模型结构的复杂电路模板,可用计算机辅助分析等可靠性预计法。6故障分析失效模式与效应分析(FMEA)和故障树分析(FTA).是常用的故障分析方法,可根据具体情况选择其中一种。6.1失效模式和效应分析(FMEA)模板作为一个系统，由大量的集成电路和大规模集成电路组成.可采用自上而下的FMEA方法。61 1 FMEA程序JB/ T 6810-93 :FMEA程序应符合GB7826的有关规定,现简列并补充规定如下:a.自上而下的将系统分觶成功能失并函出可靠性框图:b.找出每个功能块的失效镇式及其影响，根据功能块输出倍息的状态确定所有可能的失效模式对上一级的影响;c.填写FMEA报告表(表2);d.分析从最低级功能块失效模式到最高级(系统)的影响:e.通过分析找出影响系统功能失效的关键部件,改进设计:.f.不作危害度分析。6.1.2失效模式表和FMEA报告表失效模式表见表1, FMEA报告表见表2。表1失效模式表序号失效模式1短路2开路饱和阻塞输出过大5输出过小6无输出注:失败效应参照失效模式表，不包括危害度。表2 FMEA报告表系统:功能单元负责人年月日编号|名称功能I时间失效桃式失效原因失效效应判别方法可能的改善失效率备注局部最终与判据措施注:失效的局部效应是指失效对所研究单元功能的形响;最终效应是指经过所有中间功能蝮对最高级(或系统)的影响。最终收应也可以是与其它多种失效同时度生所产生的效应。6.2故障树分析(FTA) .故障树分析址分析信息流的一种方法。酉出選辑框图(即故障树)，确定引起系统失效的各种可能组合方式及其发生的概率,从而计算系统失效概率。故障树分析应符合GB7829有关规定，现简列并补充规定如下:a确定顶事件、中间事件、底事件:b.构造故障树:JB/ T 6810-93c导出系统功能失效发生概率的数学表达式;d.由最小割集及其阶数，对功能块的失效影响程度作定性分析;e.对系统失效概率作定量计算;1.提出改进措施。6.3计算机辅助分析对于复杂的系统,无论FMEA或FTA都可用计算机辅助分析法。7模板维修性设计模板的高可靠性是最基本的质量保证,而辅之以维修性设计可以提高计算机系统的有效工作时间。7.1自诊断设计对于有自诊断功能的计算机系统，相关模板应有相应的设计与之对应，要设置相应的检测点，检测点的设置应考虑安全性、有效性和经济性。7.2故障排除技术设计应把模板设计成便于更换、便于脱机维修、便于利用失效分析发现故障，以及便于利用带微机的自动装置进行快速维修。7. 3预防性维修周期设计应根据樸板平均无故障工作时间,给出预防性维修周期时间，以便于提前定期进行预防性维修。8写出模板可靠性设计报告根据本标准第4.5.6.7章的要求，参考GB2789. GB7827和其它引用标准，写出模板可靠性设计报告，作为樾板可靠性技术报告的一一个组成部分。每个模板达到的可靠性指标.应符合分散型控制系统(或装置)总体设计要求提出的可靠性预计指标。JB / T 6810-93附录A元件应力分析表(参考件)元器件应力分析计算表工程效据可靠性分析1234789101序元件实际的 额定的元器件应|温质应基本失效率应用失效率电电功电电功力量用λb修正系教瓦。λi号名称IV|WIVW七度等|条(1/ 10*小时)s|r|级|件点压率流压率3|4|5|6|7|9|11设备名称:部件名称: .一功能单元名称: .环境条件:制表入员: ._ _制表日期:JB/ T 6810-93附最B可靠性预计手册的使用(参考件)B1使用可靠性预计手册是预计方法的基础，不论采用何种预计方法，必须以元器件失效率数据为依据。MIL-HDBK-217D手册给出了元器件可靠性数学模型、元器件失效率随周園温度和所施加电应力的变化规律。对于国产元器件，只是失效率绝对水平和应力区域的分段不同。可参考MIL - HDBK - 217D和<电子设备可靠性预计手册>(中国可靠性数据中心编制)进行预计;并积累国内外新元器件失效率数据和自己的试验验证、现场收集的失效率数据，编写自己的可靠性预计手册。新版本的电子设备可靠性预计手册不断出版，开发者应及时收集，不断地丰富自己的可靠性数据手册。附加说明:本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会提出。本标准由机械工业部重庆工业自动化仪表研究所归口。本标准由机械工业都重庆工业自动化仪表研究所负责起草。