第6章DCS的性能指标

第 6 章 DCS 的性能指标

随着 DCS 的广泛应用，对 DCS 的可靠性要求也越来越高，因此正确评价 DCS 的可靠

性越来越显得重要。

DCS 的可靠与否，通常包含两重意思：一是指产品在规定的时间内，完成规定功能的

能力，即可使用性；二是指故障发生后通过维修使系统恢复工作的能力，即可维修性。两

者统称为可靠性。

6.1 DCS 的可靠性

系统的可靠性指标通常用概率来定义，常用的有可靠度 R(t) 、失效率 λ(t) 、平均故障

间隔时间(MTBF)、平均故障修复时间(MTTR)、利用率等。

6.1.1 可靠度 R(t)

1. 定义

可靠度即是用概率来表示的零件、设备和系统的可靠程度。它的具体定义是：设备在

规定的条件下(指设备所处的温度、湿度、气压、振动等环境条件和使用方法及维护措施等) ，

在规定的时间内(指明确规定的工作期限) ，无故障地发挥规定功能(应具备的技术指标) 的概

率。可靠度是一个定量的指标，它是通过抽样统计确定的。设有 N 0 个同样的产品，在同样

的条件下同时开始工作，经 t 时间运行后有 N f (t)个产品发生故障，则其可靠度：

R (t) = N (t) / N (0 ≤R(t) ≤1)

f 0

式中，求取概率 R(t) 的N 0 和 N f (t)必须符合数据统计中的大数规律。 N 0 必须足够大，R(t)

才有意义。也就是说，对于一种产品，必须抽取足够多的样本进行实验，得到的 R(t)才真

正反映它的可靠度。

根据可靠度的定义，若产品测试时规定条件、规定时间和规定功能不同，则 R(t)便不

同。例如：同一产品在实验室和现场工作可靠度不同；在同一条件下，工作 1 年和工作

5 年的可靠性也不同，考查的时间越长，产品发生故障的可能性越大，R(t)将减小。

2. 串并联系统可靠度

一个复杂系统的可靠度除了与构成系统的子系统及其元器件的可靠度有关外，还与系

统的结构形式有关。在串联系统中只要有一个发生故障，系统就会发生故障；而并联系统

中除非全部子系统发生故障，系统才出故障。

(1) 串联系统可靠度。串联系统可靠度 Rs 是各子系统可靠度的乘积，用公式表示：

n

R = R R R …Rn = ∏Ri (6-1)

s 1 2 3

i=1

·180 · 集散控制系统

式中， R ，R ，R ，…，R 为各子系统的可靠度。

1 2 3 n

(2) 并联系统可靠度。从理论上说，并联的单元越多，可靠性越高，但是并联子系统

越多，系统的硬件将增加，实际工程中两者必须兼顾。并联系统可靠度 RP 表示如下：

R = 1− (1− R )(1− R )(1− R )(1− R )

p 1 2 3 n

n (6-2)

= 1− ∏ (1− Ri )

i=1

式中， (1− R ) ， (1−