工業(yè)計算機 MTBF 測試：滿足特定工業(yè)需求的標(biāo)準(zhǔn)、要求與方案

《工業(yè)計算機 MTBF 測試：滿足特定工業(yè)需求的標(biāo)準(zhǔn)、要求與方案》

一、標(biāo)準(zhǔn)

1. IEC 61131 - 2（適用于工業(yè)控制設(shè)備，工業(yè)計算機作為其中一部分適用）

• 該標(biāo)準(zhǔn)對工業(yè)計算機在工業(yè)環(huán)境中的電磁兼容性、抗干擾能力等方面做出了規(guī)定。對于 MTBF 測試，工業(yè)計算機需要在存在電磁干擾（如來自工業(yè)設(shè)備的強電磁輻射）的環(huán)境下，保持穩(wěn)定的運行。

• 要求工業(yè)計算機在不同的工業(yè)電壓波動范圍內(nèi)（如 ±15% 的額定電壓）能正常工作，并且在受到一定程度的靜電放電（ESD）干擾（如接觸放電 ±8kV）時，不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或數(shù)據(jù)錯誤等故障。

2. ISA - S71.04 - 2013（美國儀表學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)，針對工業(yè)環(huán)境中的腐蝕問題）

• 由于工業(yè)環(huán)境可能存在腐蝕性氣體（如二氧化硫、硫化氫等），此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工業(yè)計算機應(yīng)具備的抗腐蝕能力。在 MTBF 測試中，要考慮工業(yè)計算機在這種可能存在腐蝕風(fēng)險的環(huán)境下的長期穩(wěn)定性。

• 例如，工業(yè)計算機的外殼和內(nèi)部電路板應(yīng)采用抗腐蝕的材料或進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)處理，以防止腐蝕導(dǎo)致的電氣性能下降或硬件損壞。

二、要求

1. 工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性要求

• 工業(yè)計算機應(yīng)能在寬溫度范圍（如 - 40℃ - +85℃）內(nèi)正常工作。在低溫環(huán)境下，電子元件的性能可能會下降，如電容的容值可能會改變，所以要求工業(yè)計算機的電路設(shè)計能夠進(jìn)行溫度補償，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

• 在存在粉塵的工業(yè)環(huán)境中，工業(yè)計算機應(yīng)具備防塵能力。其散熱系統(tǒng)不能因為粉塵堵塞而導(dǎo)致過熱故障，例如，采用高效的防塵濾網(wǎng)和合理的散熱風(fēng)道設(shè)計，保證在高粉塵環(huán)境下的散熱效率。

2. 數(shù)據(jù)安全與可靠性要求

• 工業(yè)計算機往往用于工業(yè)控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實時性非常重要。在 MTBF 測試中，要確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中不會出現(xiàn)錯誤。例如，采用冗余的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)（如 RAID 技術(shù)）來防止硬盤故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。

• 工業(yè)計算機在運行工業(yè)控制軟件時，不能出現(xiàn)軟件死機或失控的情況。這要求軟件具有良好的容錯能力，能夠在出現(xiàn)異常情況（如硬件故障或網(wǎng)絡(luò)中斷）時，自動切換到備用模式或進(jìn)行自我修復(fù)。

三、方案

1. 工業(yè)環(huán)境模擬實驗室測試

• 建立專門的工業(yè)環(huán)境模擬實驗室，能夠精確控制溫度、濕度、腐蝕性氣體濃度、粉塵含量等環(huán)境參數(shù)。例如，在測試工業(yè)計算機的抗腐蝕能力時，將工業(yè)計算機置于含有一定濃度腐蝕性氣體（如按照 ISA - S71.04 - 2013 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的二氧化硫和硫化氫濃度）的環(huán)境艙中，持續(xù)運行一定時間（如 1000 小時），同時監(jiān)測其性能狀態(tài)。

• 在模擬粉塵環(huán)境時，通過粉塵發(fā)生器產(chǎn)生符合工業(yè)環(huán)境粉塵顆粒大小和濃度的粉塵，對工業(yè)計算機進(jìn)行防塵和散熱性能測試。

2. 與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)合測試

• 將工業(yè)計算機與實際的工業(yè)控制系統(tǒng)（如自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)）進(jìn)行聯(lián)合測試。在整個工業(yè)生產(chǎn)流程模擬過程中，檢測工業(yè)計算機的性能和可靠性。例如，在自動化流水線上，工業(yè)計算機負(fù)責(zé)控制機器人的動作、產(chǎn)品的檢測等任務(wù)，通過長時間的運行（如連續(xù)運行一個月），觀察工業(yè)計算機在實際工業(yè)控制中的 MTBF 表現(xiàn)。