數(shù)控系統(tǒng)功能安全關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、高檔數(shù)控系統(tǒng)已成為新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本裝備。針對高檔數(shù)控系統(tǒng)中高速、高精、復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化和多軸聯(lián)動等發(fā)展方向?qū)Π踩缘奶厥庑枨?，本文對?shù)控系統(tǒng)功能安全展開了深入的研究。
　　 功能安全涉及到安全相關(guān)的機(jī)電控制系統(tǒng)、安全相關(guān)技術(shù)和其它風(fēng)險降低策略，其目的是保證安全功能的正確執(zhí)行。根據(jù)相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)，功能安全的具體實現(xiàn)包括風(fēng)險評估和風(fēng)險降低兩個過程，其所涉及的核心技術(shù)主要包括風(fēng)險評估方法和風(fēng)險降低策略?；诖?，

2、本文重點解決相對應(yīng)的風(fēng)險評估方法、總線安全通信技術(shù)以及系統(tǒng)安全監(jiān)控方法等關(guān)鍵技術(shù)。
　　 本文主要工作及研究成果包括：
　　 1.提出了一種遞階式風(fēng)險評估方法。
　　 為有效識別風(fēng)險因素，評估系統(tǒng)安全性能，本文提出了一種遞階式風(fēng)險評估方法。首先給出了遞階式層次結(jié)構(gòu)模型將復(fù)雜系統(tǒng)逐級分解簡化，構(gòu)建了評估序列集矩陣以融合各層級專家經(jīng)驗，并且設(shè)計出序列集模糊映射方法將專家經(jīng)驗進(jìn)行量化，從而獲取各層級中因素權(quán)重；然后針對

3、所獲取遞階式層次結(jié)構(gòu)模型，從項層開始將各層級因素權(quán)重進(jìn)行逐層傳播擴(kuò)散直至底層，從而定位關(guān)鍵風(fēng)險因素：同時輔以水平分片法，與安全等級匹配規(guī)則集相結(jié)合，確定數(shù)控系統(tǒng)風(fēng)險程度等級；最后采用實際案例對所提出方法和有向圖矩陣法進(jìn)行性能對比，結(jié)果證明該方法能夠有效減少評估結(jié)果相似度，降低評估時間，適合于數(shù)控系統(tǒng)風(fēng)險評估過程的應(yīng)用，具有很好的應(yīng)用前景。
　　 2.提出了一種基于雙環(huán)現(xiàn)場總線的安全通信方法。
　　 針對數(shù)控系統(tǒng)中安全信息

4、對傳輸安全性及實時性的需求，本文提出一種在數(shù)控系統(tǒng)雙環(huán)現(xiàn)場總線上對所傳輸消息進(jìn)行環(huán)形編碼的消息安全通信方法。該方法充分利用了兩條通信環(huán)路，其中一條環(huán)路用于傳輸各從站點的原始消息，另一條環(huán)路采用環(huán)形編碼算法生成了用于從站點進(jìn)行自我修復(fù)的關(guān)聯(lián)消息，在增強(qiáng)信息冗余度的同時，保證了主站點對應(yīng)答消息的及時獲取。論文中還給出了數(shù)控雙環(huán)現(xiàn)場總線安全報文結(jié)構(gòu)，并設(shè)計出相應(yīng)的數(shù)據(jù)恢復(fù)算法，最后采用數(shù)學(xué)手段及實驗測試對所提出方法與傳統(tǒng)的雙通道通信方法進(jìn)行性

5、能比較，證明所提安全通信方法在未增加報文長度和算法復(fù)雜度的前提下，能夠有效增強(qiáng)冗余性，降低重傳概率，同時滿足通信實時性要求，結(jié)果表明該方法適合于數(shù)控現(xiàn)場總線消息安全通信的應(yīng)用，具有很好的應(yīng)用前景。
　　 3.提出了一種基于離散事件系統(tǒng)的安全監(jiān)控系統(tǒng)建模方法。
　　 數(shù)控系統(tǒng)是一類典型的離散事件系統(tǒng)，因此在離散事件系統(tǒng)基礎(chǔ)上研究安全監(jiān)控系統(tǒng)的建模方法，能夠有效增強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)中安全控制功能的健壯性。本文首先總結(jié)了離散事件系統(tǒng)中