学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多接口网关的可靠性及安全性评估

作　者: 唐鑫鑫
导　师: 白焰
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 可靠性功能安全安全完整性等级 FMEDA方法故障树马尔可夫
分类号: TM732
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 37次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着火电厂生产规模不断增大,控制系统设计、实施和操作过程中任何一个小的失误,都有可能对人身、设备、环境造成威胁,使经济蒙受巨大损失。因此控制系统的可靠性和安全性评估问题也受到越来越多的重视。功能安全作为可靠性和安全性评估的重要组成部分,正成为自动化及安全控制领域一个快速发展的技术热点。功能安全标准提出的安全完整性等级(SIL)也成为了衡量安全控制系统和设备安全性能的国际统一指标,而我国的功能安全事业刚刚起步,目前尚无完整的功能安全评估体系和专业的评估机构。本论文在对功能安全标准IEC 61508进行深入研究的基础上,结合LN2000分散控制系统工程实际,基于IEC 61508标准框架和可靠性工程理论定量评估了LN2000控制系统中多接口网关的可靠性与安全性。采用FMEDA(失效模式、影响和诊断分析)方法,得出了网关的准确失效数据。综合考虑共因失效和诊断两个重要影响因素,分别对网关在控制功能和管理功能两方面的危险失效构建了可靠性框图、故障树和马尔可夫三类模型。采用可靠性框图、故障树和马尔可夫三种方法分别计算了网关的要求时失效概率,最终确定了其安全完整性等级。另外,本论文运用马尔可夫模型计算了网关正常工作的指标。最后,提出了切实可行的改进措施和建议,并验证了改进后网关的可靠性和安全性指标得到了改善。本论文为LN2000 DCS的设计优化提供了重要依据,其采用的可靠性和安全性评估方法和评估结果对整个控制系统的安全评估工作具有重要的参考价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章引言  9-15
  1.1 课题的背景及意义  9-13
    1.1.1 分散控制系统的发展与现状  10-11
    1.1.2 可靠性和功能安全评估的发展与现状  11-13
  1.2 国内外研究现状  13-14
  1.3 本论文的主要研究内容  14-15
第2章功能安全评估  15-25
  2.1 功能安全基本概念及研究对象  15-17
    2.1.1 安全仪表系统与基本过程控制系统  16
    2.1.2 安全仪表系统及其构成  16-17
  2.2 安全生命周期  17-18
  2.3 安全完整性等级  18-24
    2.3.1 分析阶段SIL的选择  19-20
    2.3.2 实现阶段SIL的验证  20-24
    2.3.3 运行阶段SIL的确定  24
  2.4 本章小结  24-25
第3章可靠性与安全性  25-35
  3.1 可靠性与安全性指标  25-28
    3.1.1 可靠性指标  25-27
    3.1.2 安全性术语  27-28
  3.2 失效与失效数据  28-31
    3.2.1 失效  28-29
    3.2.2 失效数据库  29-31
  3.3 可靠性和安全性的重要影响因素  31-34
    3.3.1 共因失效  31-34
    3.3.2 诊断  34
  3.4 本章小结  34-35
第4章多接口网关硬件结构  35-42
  4.1 LN2000的系统结构  35-36
  4.2 多接口网关硬件结构及功能  36-41
    4.2.1 控制单元  37
    4.2.2 CAN接口单元  37-38
    4.2.3 Profibus接口单元  38-39
    4.2.4 以太网接口单元  39-40
    4.2.5 电源单元  40-41
  4.3 本章小结  41-42
第5章多接口网关的可靠性和安全性评估  42-77
  5.1 失效模式、影响和诊断分析  42-61
    5.1.1 定义失效  43-44
    5.1.2 多接口网关的FMEA及FMEDA  44-61
  5.2 构建模型  61-72
    5.2.1 可靠性框图  61-64
    5.2.2 故障树  64-68
    5.2.3 马尔可夫  68-72
  5.3 网关的安全完整性等级SIL  72-73
  5.4 网关可靠性指标  73-75
    5.4.1 平均无故障时间MTTF  73-74
    5.4.2 可用率  74-75
  5.5 结果分析及改进措施  75-76
  5.6 本章小结  76-77
第6章结论与展望  77-79
  6.1 本文的主要工作  77
  6.2 未来与展望  77-79
参考文献  79-82
读硕士学位期间发表的论文及其它成果  82-83
致谢  83

多接口网关的可靠性及安全性评估

内容摘要

全文目录

相似论文