Arquitetura de computadores para controle de processos industriais, com caracteristicas de tolerancia a faltas
Czeslau Lubomiro Barczak
TESE
Português
T/UNICAMP B235a
Campinas, SP : [s.n.], 1987.
1v. (paginação irregular) : il.
(Publicação da FEC)
Orientador : Mauricio Prates de Campos Filho
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas
Resumo: O problema considerado neste trabalho está relacionado com a implementação de computadores e controladores no controle de processos industriais, em cuja arquitetura prevê-se a inclusão de meios de diagnose e de tratamento de faltas que podem ocorrer durante a fabricação e durante a operação...
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Resumo: O problema considerado neste trabalho está relacionado com a implementação de computadores e controladores no controle de processos industriais, em cuja arquitetura prevê-se a inclusão de meios de diagnose e de tratamento de faltas que podem ocorrer durante a fabricação e durante a operação dos sistema, atribuindo-lhe características de tolerância a faltas.O objetivo é a utilização plena de recursos de projeto e de construção de computadores tolerantes a faltas para controle industrial, dentro de certos critérios de limitação desses recursos. No capítulo I, discute-se a obtenção de dados e critérios bem como o estabelecimento de modelos do problema. São estabelecidas definições claras dos diversos elementos necessários para decidir se, onde e como implementar a tolerância a faltas. Uma discussão sobre a terminologia e algumas sugestões são incluídas no capítulo II, para melhor definição de termos em português. Com certa ênfase são discutidos os conceitos de falta, falha e erro, seu diagnóstico e tratamento, bem como as formas de tolerá-los. Algumas soluções já adotadas em sistemas existentes são apresentadas e discutidas no capitulo III. Embora aplicadas, em geral, a situações muito criticas, foram estudada para se obter uma noção mais clara de suas limitações e, incorporar um certo "insight" do problema. No capítulo III, discute-se alguns aspectos de modelagem e do uso de redundâncias em um sistema. Modelos de Markov são explicados, modelos para sistemas tolerantes a faltas são introduzidos, a análise combinatória de sistemas com redundâncias e modelos de Markov para sistemas com reparo são discutidos. Para a análise do comportamento de um sistema com características de tolerância a faltas e no qual se considere as faltas que podem ocorrer durante a sua fabrição bem como durante sua operação, alguns modelos são desenvolvidos e investigados. No capítulo V, desenvolve-se modelos matemáticos para a análise do comportamento de sistemas como acima exposto, considerando que o processo a ser analisado é estocástico em sua natureza, e muito complexo. A escolha de modelos de Markov pôde ser considerada natural. Um grafo de Markov é utilizado e um modelo de equações diferenciais, é estabelecido. Com esses modelos pode-se avaliar o comportamento do sistema em termos de confiabilidade, disponibilidade, ou outros critérios similares. Um modelo geral de Markov é proposto. Na modelagem, considera-se que faltas de fabricação podem incluir falhas de componentes que ocorrem durante o processo de difusão ou outras falhas que ocorrem na fabricação de circuitos integrados. Faltas também podem ocorrer durante a montagem dos circuitos, durante a montagem de subsistemas, e podem incluir, ainda, falhas humanas e erros de projeto (de componentes, de circuitos, de subsistemas). Todas essas falhas são consideradas como faltas de fabricação. Por outro lado, faltas de operação podem incluir falhas de componentes ou subsistemas (faltas de hardware), erros de programação (faltas de software), erros de operação, erros de manutenção, erros de manuseio. Alguns exemplos de aplicação e estudos de casos são apresentados no capitulo VI, acompanhados de uma discussão dos resultados. Conclusões são apresentadas no capitulo VI. Diversas sugestões para futuros trabalhos são também apresentadas no Apêndice A
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Abstract: The problem investigated in this work is related to the use of computers and controlers in industrial process controls considering that faults may occur in the system during the manufacture and during the operation on the system. The means used for diagnosis and processing of this kind of...
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Abstract: The problem investigated in this work is related to the use of computers and controlers in industrial process controls considering that faults may occur in the system during the manufacture and during the operation on the system. The means used for diagnosis and processing of this kind of faults, and the characteristics of fault-tolerance of the system are also discussed. The target of the work is to enhance the perspectives for design and construction of such fault-tolerant machines for use as controllers in industrial processes, considering some criteria for the limited resources. In chapter I, data and criteria for the design of a fault tolerant computer are presented, and the possibilities of modeling the problem. A review of definitions and of the elements necessary for decisions like if, where and how to implement fault tolerance, is made. A short discussion about the terminology and some suggestions are included in chapter II for a better definition in portuguese. Some emphasis is made in relation to the definitions of the concepts: fault, failure and error, the diagnosis and the means to tolerate them. Some actual solutions are presented in chapter III. These cases are usually applied to very critical situations but, in order to clear the limitations of this solutions and to acquire some insight and skill for the proposition of new solutions of the problem, it was decided to include them. In chapter IV, some modeling aspects and the use of redundance in a system are presented. Markov models are explained, mathematical models for fault-tolerant systems are introduced and combinatorial analysis of redundant elements and Markov models for systems with repair are discussed. In order to analyse a fault-tolerant system, where faults may initiate during the manufacture of the system and during the operation of the system, some models are investigated. In chapter V, mathematical models are developed for the analysis of the behavior of a system like above explained, considering that the processes to be analysed are stochastic in its nature, and very complex. A Markov graph model and the corresponding diferential equations model are established. With this kind of models one can evaluate the system behavior in terms of reliability, availability, or other similar criteria. A general Markov model is proposed. In the modeling, is considered that manufacture faults may include component failure during the difusion process or other failures that occur in the integrated circuit manufacture. Failures may initiate during the circuit assembly, or subsystems assembly, and may includes human failures and design errors (of components, circuits, subsystems). All this failures are considered as manufactured failure. Operating faults on the other hand, can include components and subsystem failure (hardware failures), programming errors (software failures), operating errors, repairing errors, handling errors. Some applications and case studies are made in chapter VI, and the results are discussed. Conclusions are presented in chapter VII. Many future work suggestions are presented and discussed in Apendix A
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Campos Filho, Maurício Prates de, 1938-2014
Orientador
Alvarenga, Eduardo Assis
Avaliador
Pires, Ocimar Simões
Avaliador
Garcia, Amauri, 1949-
Avaliador
Santos, Rezende Gomes dos, 1947-
Avaliador
Arquitetura de computadores para controle de processos industriais, com caracteristicas de tolerancia a faltas
Czeslau Lubomiro Barczak
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Czeslau Lubomiro Barczak
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