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【摘要】近年来，随着新工艺的发展，自動化仪表在各个行业应用逐渐增多，但是仪表的测量准确性以及可靠性却成了限制其发展的重要因素。本文主要阐述有关自动化仪表的可靠性分析，从而为仪表性能分析提供一个基本的依据。
【关键词】自动化仪表，可靠性，分析探讨
中图分类号：P634.3+6 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
产品的可靠性代表了产品的使用性能以及精确指数，自动化仪表在人们视野中出现日益频繁，其准确性直接关乎人们生活水平以及工程项目的成功与否。下面，我们来讨论有关自动化仪表在可靠性方面的分析，并且提供提高其可靠性的措施。
二、自动化仪表产品可靠性的概念
1.仪表是人们进行科学实验和实现生产过程参数自动检测和自动控制的重要技术工具，因此对它的可靠性要求愈益显得重要。
衡量产品的质量，通常包括两类性质的指标：一是产品的性能指标是否达到满足功能要求；二是在工作中能否连续满足功能要求，即技术指标保持的程度和产品损坏情况。前者是产品的性能问题，后者就是产品的可靠性问题。
产品的技术性能与可靠性的关系是极为密切的，无数事例说明，如果产品不可靠，它的技术指标再好，也难以发挥作用，譬如一台仪表，尽管其测量准确度、灵敏度等指标都很高，但却常出故障(即产品容易丧失规定的功能)，那么其测量值也就不可信了，甚至不能被实际使用。
2.仪表可靠性研究的必要性
过程系统趋向大型化、复杂化：随着生产过程自动化水平的提高，过程控制系统的规模越来越大，越来越复杂。例如年产30万吨乙烯的大型装置，检测点多达2500个，调节回路有460多个，其中除常规的PID调节外，尚有均匀、分程、串级、选择等复杂调节，整个系统使用仪表数以千计。它们对生产过程起着监和控制作用，确保生产安全和高产优质。对于如此庞大的系统，假如每台仪表平均每年出现一次故障(即平均故障率约为1 ％ ／千小时)，那么，该系统每天将会出现数次故障；如果平均故障率为10％／千小时，则每天将出现数十次的故障，这无疑将影响生产的正常进行，甚至造成严重事故。系统越复杂，出现故障的机会就越大，使系统的可靠性降低。因此，随着系统复杂程度的增加，对它的可靠性提出了更高的要求。
自动化仪表可靠性分析
1.可靠性的定义中的四大要素：
（一）定义中的研究对象包括系统、机器、零部件等等。它可以是非常复杂的产品，也可以是一个简单的零件。
（二）定义中的功能系指零部件、系统的预期功能，即它应实现的使用目的。功能，如电灯泡的照明功能，汽车的运行功能等。如果对象在实际使用中，不能实现规定的功能时，就称为研究的对象发生失效或功能故障，反之则称为对象可靠，能正常工作。
（三）定义中的规定条件包括环境条件、维护条件及使用条件。环境条件，如环境温度、湿度、振动、润滑状况等；维护条件，如能否维修保养、维修条件、使用者的技术水平等；使用条件，如使用方法、使用频率等。对象如果超载运行、误用、操作不当或故意的破坏行为等情况均会产生对象的功能故障，故研究对比可靠性必须规定条件。
2.仪表选型的可靠性考虑
（一）仪表的选型，通常的方法只考虑性能和价格两项指标(性能价格比)， 而对可靠性仅作为性能中的一部分定性考虑 当有两种同性能的仪表， 分别在价格和可靠性上各显优越性时，从中选何者，难以有黾1哆理由。这里试图从经济角度来看待可靠性，使之具有经济可比性，从而选出真正经济化的仪表设备。至于仪表故障有可能导致事故的损失，本应包括在使用费中，但在工业生产中这种损失是难以估计的， 南于我们研究的是工程建设投资初期进行设备选型的问题， 故不计及这部分损失，如果仪表所处地位确实有可能因故障导致事故的话，也只有低可靠仪表发生的概率大，损失的可能也大，如果在这种条件下选型肘耐可靠性予以充分的考虑，不计及事故导致的损失电不会影响选型比较的结果的正确性。
（二）可靠性与维修费用
衡量仪表可靠性的主要参数是平均无故障工作时间MTBF值，其值愈大，故障率愈低而平均年维修费用愈少。根据一般仪表设备的故障情况，若使用在某一年限T内，其故障率较低、较稳定， 平均年维修费用现值近似为常量，但超过此年限使用时，其故障率随使用时间增加， 使维修费用大大增加，降低了仪表运行完好率，对生产造成不良影响，继续使用已得不偿失。我们称这一年限为仪表的经济使用寿命，超过此年限的使用阶段为恶性使用阶段。
（三）选型应用
风险系数珐：风险系数珐是根据待比较的两仪表的M值，算得各自的经济使用寿命T1，T2，设T1 >T2，则以N=T 为使用时间，后者就有一段时间工作在恶性使用阶段，定出其恶性使用风险系数a，计算出各自的总维修费用现值， 比较两仪表在N年内的C，取其小者，则得出经济化的选择。
3.产品的可靠性只有在使用中得以实现,而对可靠性影响最大的就是前面提到的“规定的条件”的标准高低。“规定的条件”是产品可靠性定义中最重要又最容易忽略的部分,它有着广泛的内容, 主要可分为:
（一）环境条件
环境条件是指能影响产品性能的环境特性,主要分为：气候环境、生物和化学环境、机械环境、电和电磁环境。
（二）动力条件
动力条件是指能影响产品性能的动力特性,一般分为：电源和流体源（气源和液体源）。
（三）负载条件
负载条件是指能影响性能的负载特性,也包括输人信号的特性。
使用和维护条件
4.几点建议
（一）把好设计选型关
仪表是否使用得好,是否可靠,设计选型是最重要的一关如果设计和选型上出现失误,造成的损失将是很难弥补的
（二）重视安装
安装质量直接影响到仪表的使用。对施工方而言, 应当严格按照相关施工规范和标准, 切实把好质量关；对监理,应当严格遵循监理制度,督促施工方保证施工质量；对使用方：一是可以及早进人现场, 核查施工质量, 二也可提早学习, 为以后的使用维护打下基础。
（三）重视防雷
随着电子技术的快速发展, 各种新型仪表不断涌现, 仪表从早期的电子管、晶体管向现在的集成电路化过渡 ,但由于集成电路对电压和电流脉冲的敏感程度越来越高, 除直接雷击影响外雷电引起的冲击过电压和过电流成为造成电子设备损坏和作中断新的主要因素之一:应当采取电源防雷、信号系统防雷、等电位连接、金属屏蔽及重复接地等措施, 最大限度衰减从各种途径引人的雷电高电压,确保仪表的正常运行。
仪表的可靠性评价指标
（一）可靠度
可靠度是指零部件或系统在规定的条件下和规定的时间内，能正常行使功能的概率。
故障率
故障率系指零件、产品、系统工作到t时刻后在单位时间内故障的概率，它反映了研究对象在任一瞬时故障概率的变化趋势。
（三）平均寿命
平均寿命对不可修与可修的零部件或系统其含义不同。
维修度
维修度系指可修的系统、机器或零部件等在规定的条件下和规定的时间内完成维修的概率。维修度与可靠度相对比知它们均是时间的函数，且都是用概率来度量的，用曲线的形式表达。但它们之间具有不同点，即维修度还与人的因素有关。
修复率
一般情况下，修复率是维修时间t的函数，用μ(t)表示，它表示t时刻处于故障状态的机械系统单位时间内被修复的概率，也称为瞬时修复率。其定义为：在规定的条件下和规定的时间内，机械系统在规定的维修级别上被修复的故障总数与此级别上修复性维修总时间之比。
(六）平均维修时间
现场维修时间包括预防维修时间、维修准备时间和修复性维修时间，其平均值称为平均维修时间
四、结束语
自动化仪表在我国各个行业出现的频率呈逐年递增趋势，因此其可靠性就成了人们首先关注的问题，本文写出了仪表的可靠性分析的具体方法，就目前来看，限制我国自动化仪表发展的主要因素即仪表的可靠性以及稳定性，因此，在日后工作中应当努力提升自动化仪表的可靠性与稳定性。
参考文献：
[1]睬伯时 自动控制系统 北京出版社2008
[2]艨光楞 控翩系统数字仿真 清华大学出版社 2002
【关键词】自动化仪表，可靠性，分析探讨
中图分类号：P634.3+6 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
产品的可靠性代表了产品的使用性能以及精确指数，自动化仪表在人们视野中出现日益频繁，其准确性直接关乎人们生活水平以及工程项目的成功与否。下面，我们来讨论有关自动化仪表在可靠性方面的分析，并且提供提高其可靠性的措施。
二、自动化仪表产品可靠性的概念
1.仪表是人们进行科学实验和实现生产过程参数自动检测和自动控制的重要技术工具，因此对它的可靠性要求愈益显得重要。
衡量产品的质量，通常包括两类性质的指标：一是产品的性能指标是否达到满足功能要求；二是在工作中能否连续满足功能要求，即技术指标保持的程度和产品损坏情况。前者是产品的性能问题，后者就是产品的可靠性问题。
产品的技术性能与可靠性的关系是极为密切的，无数事例说明，如果产品不可靠，它的技术指标再好，也难以发挥作用，譬如一台仪表，尽管其测量准确度、灵敏度等指标都很高，但却常出故障(即产品容易丧失规定的功能)，那么其测量值也就不可信了，甚至不能被实际使用。
2.仪表可靠性研究的必要性
过程系统趋向大型化、复杂化：随着生产过程自动化水平的提高，过程控制系统的规模越来越大，越来越复杂。例如年产30万吨乙烯的大型装置，检测点多达2500个，调节回路有460多个，其中除常规的PID调节外，尚有均匀、分程、串级、选择等复杂调节，整个系统使用仪表数以千计。它们对生产过程起着监和控制作用，确保生产安全和高产优质。对于如此庞大的系统，假如每台仪表平均每年出现一次故障(即平均故障率约为1 ％ ／千小时)，那么，该系统每天将会出现数次故障；如果平均故障率为10％／千小时，则每天将出现数十次的故障，这无疑将影响生产的正常进行，甚至造成严重事故。系统越复杂，出现故障的机会就越大，使系统的可靠性降低。因此，随着系统复杂程度的增加，对它的可靠性提出了更高的要求。
自动化仪表可靠性分析
1.可靠性的定义中的四大要素：
（一）定义中的研究对象包括系统、机器、零部件等等。它可以是非常复杂的产品，也可以是一个简单的零件。
（二）定义中的功能系指零部件、系统的预期功能，即它应实现的使用目的。功能，如电灯泡的照明功能，汽车的运行功能等。如果对象在实际使用中，不能实现规定的功能时，就称为研究的对象发生失效或功能故障，反之则称为对象可靠，能正常工作。
（三）定义中的规定条件包括环境条件、维护条件及使用条件。环境条件，如环境温度、湿度、振动、润滑状况等；维护条件，如能否维修保养、维修条件、使用者的技术水平等；使用条件，如使用方法、使用频率等。对象如果超载运行、误用、操作不当或故意的破坏行为等情况均会产生对象的功能故障，故研究对比可靠性必须规定条件。
2.仪表选型的可靠性考虑
（一）仪表的选型，通常的方法只考虑性能和价格两项指标(性能价格比)， 而对可靠性仅作为性能中的一部分定性考虑 当有两种同性能的仪表， 分别在价格和可靠性上各显优越性时，从中选何者，难以有黾1哆理由。这里试图从经济角度来看待可靠性，使之具有经济可比性，从而选出真正经济化的仪表设备。至于仪表故障有可能导致事故的损失，本应包括在使用费中，但在工业生产中这种损失是难以估计的， 南于我们研究的是工程建设投资初期进行设备选型的问题， 故不计及这部分损失，如果仪表所处地位确实有可能因故障导致事故的话，也只有低可靠仪表发生的概率大，损失的可能也大，如果在这种条件下选型肘耐可靠性予以充分的考虑，不计及事故导致的损失电不会影响选型比较的结果的正确性。
（二）可靠性与维修费用
衡量仪表可靠性的主要参数是平均无故障工作时间MTBF值，其值愈大，故障率愈低而平均年维修费用愈少。根据一般仪表设备的故障情况，若使用在某一年限T内，其故障率较低、较稳定， 平均年维修费用现值近似为常量，但超过此年限使用时，其故障率随使用时间增加， 使维修费用大大增加，降低了仪表运行完好率，对生产造成不良影响，继续使用已得不偿失。我们称这一年限为仪表的经济使用寿命，超过此年限的使用阶段为恶性使用阶段。
（三）选型应用
风险系数珐：风险系数珐是根据待比较的两仪表的M值，算得各自的经济使用寿命T1，T2，设T1 >T2，则以N=T 为使用时间，后者就有一段时间工作在恶性使用阶段，定出其恶性使用风险系数a，计算出各自的总维修费用现值， 比较两仪表在N年内的C，取其小者，则得出经济化的选择。
3.产品的可靠性只有在使用中得以实现,而对可靠性影响最大的就是前面提到的“规定的条件”的标准高低。“规定的条件”是产品可靠性定义中最重要又最容易忽略的部分,它有着广泛的内容, 主要可分为:
（一）环境条件
环境条件是指能影响产品性能的环境特性,主要分为：气候环境、生物和化学环境、机械环境、电和电磁环境。
（二）动力条件
动力条件是指能影响产品性能的动力特性,一般分为：电源和流体源（气源和液体源）。
（三）负载条件
负载条件是指能影响性能的负载特性,也包括输人信号的特性。
使用和维护条件
4.几点建议
（一）把好设计选型关
仪表是否使用得好,是否可靠,设计选型是最重要的一关如果设计和选型上出现失误,造成的损失将是很难弥补的
（二）重视安装
安装质量直接影响到仪表的使用。对施工方而言, 应当严格按照相关施工规范和标准, 切实把好质量关；对监理,应当严格遵循监理制度,督促施工方保证施工质量；对使用方：一是可以及早进人现场, 核查施工质量, 二也可提早学习, 为以后的使用维护打下基础。
（三）重视防雷
随着电子技术的快速发展, 各种新型仪表不断涌现, 仪表从早期的电子管、晶体管向现在的集成电路化过渡 ,但由于集成电路对电压和电流脉冲的敏感程度越来越高, 除直接雷击影响外雷电引起的冲击过电压和过电流成为造成电子设备损坏和作中断新的主要因素之一:应当采取电源防雷、信号系统防雷、等电位连接、金属屏蔽及重复接地等措施, 最大限度衰减从各种途径引人的雷电高电压,确保仪表的正常运行。
仪表的可靠性评价指标
（一）可靠度
可靠度是指零部件或系统在规定的条件下和规定的时间内，能正常行使功能的概率。
故障率
故障率系指零件、产品、系统工作到t时刻后在单位时间内故障的概率，它反映了研究对象在任一瞬时故障概率的变化趋势。
（三）平均寿命
平均寿命对不可修与可修的零部件或系统其含义不同。
维修度
维修度系指可修的系统、机器或零部件等在规定的条件下和规定的时间内完成维修的概率。维修度与可靠度相对比知它们均是时间的函数，且都是用概率来度量的，用曲线的形式表达。但它们之间具有不同点，即维修度还与人的因素有关。
修复率
一般情况下，修复率是维修时间t的函数，用μ(t)表示，它表示t时刻处于故障状态的机械系统单位时间内被修复的概率，也称为瞬时修复率。其定义为：在规定的条件下和规定的时间内，机械系统在规定的维修级别上被修复的故障总数与此级别上修复性维修总时间之比。
(六）平均维修时间
现场维修时间包括预防维修时间、维修准备时间和修复性维修时间，其平均值称为平均维修时间
四、结束语
自动化仪表在我国各个行业出现的频率呈逐年递增趋势，因此其可靠性就成了人们首先关注的问题，本文写出了仪表的可靠性分析的具体方法，就目前来看，限制我国自动化仪表发展的主要因素即仪表的可靠性以及稳定性，因此，在日后工作中应当努力提升自动化仪表的可靠性与稳定性。
参考文献：
[1]睬伯时 自动控制系统 北京出版社2008
[2]艨光楞 控翩系统数字仿真 清华大学出版社 2002