一、硬件可靠性評估

1. 電氣設計與抗干擾能力

- 關鍵指標：

- EMC認證：通過CE認證（抗電磁干擾/輻射），如PLC需滿足EN 61000-6-2（工業環境抗擾度）。

- 電源冗余：支持雙電源輸入（如24VDC+備用電池），控制器重啟時關鍵數據不丟失（如西門子S7-1500的MMC卡）。

- 信號隔離：模擬量輸入模塊是否帶光電隔離（如橫河UT55A的±1500V隔離），避免現場干擾竄入。

- 測試方法：

- 施加脈沖群干擾（如1kV，5kHz），觀察控制器是否誤動作或死機。

2. 機械結構與環境耐受

- 關鍵指標：

- 防護等級：IP30（防塵）為基礎，惡劣環境需IP65（如倍加福NJ系列）或通過NEMA 4X認證。

- 溫濕度范圍：工業級標準為-25℃~70℃（寬溫型），濕度95%無冷凝（如研華UNO-2483G）。

- 抗震抗沖擊：符合IEC 60068-2-6（10~500Hz，2g振動）與IEC 60068-2-27（50g沖擊）。

- 測試方法：

- 在振動臺上模擬設備運行振動（如機床加工時的振動頻率），持續2小時觀察是否松動或重啟。

二、軟件穩定性評估

1. 實時操作系統（RTOS）與內核

- 關鍵指標：

- 硬實時能力：任務調度誤差≤10μs（如QNX、VxWorks），軟實時（如Windows實時擴展RTX）誤差≤1ms。

- 內存管理：是否支持內存保護機制，避免程序跑飛導致系統崩潰（如貝加萊Automation Runtime的內存分區技術）。

- 測試方法：

- 通過實時性測試工具（如RTX Control Panel），連續運行100小時周期性任務，監測抖動率是否＜5%。

2. 程序健壯性與容錯設計

- 關鍵指標：

- 自診斷功能：支持CPU、內存、I/O模塊在線診斷（如三菱Q系列的LED故障代碼），并輸出報警信號。

- 冗余機制：

- 熱備冗余：雙控制器同步運行，主故障時從控制器50ms內接管（如霍尼韋爾Experion的C200冗余卡）。

- 程序看門狗：內置獨立硬件看門狗，軟件卡死時自動復位（如基恩士KV系列的WDT定時器）。

- 測試方法：

- 人為制造程序死循環，觀察看門狗是否在500ms內觸發復位，且重啟后數據保持完整。

三、長期運行穩定性驗證

1. 老化測試與負載壓力

- 測試方案：

- 滿負載連續運行：使控制器I/O點使用率＞90%，模擬量計算負載＞80%，持續運行720小時（30天），監測：

- CPU溫度（不超過規格書限值，如S7-1200 CPU本體溫度≤60℃）；

- 程序掃描周期波動（如PLC循環時間從10ms增至15ms需警惕內存泄漏）。

- 高低溫循環測試：在-20℃~60℃間每2小時切換一次，運行10個周期，檢查閃存讀寫是否正常（如SD卡數據無丟失）。

2. 故障注入與恢復能力

- 測試場景：

- 電源瞬斷：模擬市電中斷50ms（通過繼電器切換），觀察控制器是否保持運行（依賴電容或備用電池）。

- 通信中斷：斷開現場總線（如PROFINET）連接，控制器應進入安全狀態（如輸出置零），恢復后自動重連且數據同步（測試耗時＜10s為優）。

- 模塊熱拔插：帶電插拔DI模塊，控制器應不報錯或僅提示模塊故障，不影響其他通道運行（如羅克韋爾CompactLogix的熱插拔功能）。

四、行業標準與實際案例參考

1. 合規性認證

- 功能安全認證：

- 用于安全回路時需通過IEC 61508（SIL2/SIL3）或ISO 13849（PLd/PLe），如皮爾磁PSS 4000系列。

- 行業認證：

- 食品行業需FDA認證（如歐姆龍NJ系列的食品級涂層）；

- 防爆環境需ATEX/IECEx認證（如西門子ET 200SP HA）。

2. 同類場景應用案例

- 參考維度：

- 同行業同規模項目中，該控制器是否有3年以上運行記錄（如汽車行業某焊裝線使用某品牌PLC超5年）。

- 供應商是否提供故障平均修復時間（MTTR）數據，如DCS系統MTTR≤30分鐘，PLC模塊更換≤5分鐘。

五、數據量化評估表

評估維度 測試項目 合格標準 檢測工具/方法 

硬件可靠性 電源瞬斷恢復 50ms內保持運行，數據無丟失 示波器+電源中斷模擬器 

軟件穩定性 實時任務抖動率 ＜5%（硬實時）/＜10%（軟實時） 實時性分析軟件（如QNX Trace） 

環境適應性 高溫下CPU溫度 ＜規格書限值-10℃（如≤60℃時實測≤50℃） 紅外測溫儀 

故障恢復能力 雙控制器切換時間 ＜100ms 高精度計時器 

總結：可靠性評估需“看設計、測極限、驗長期”——先核查硬件電氣與軟件架構的抗風險設計，再通過環境測試暴露潛在缺陷，最后結合行業案例與長期運行數據驗證穩定性。優先選擇通過第三方認證（如TüV）且在目標場景有成熟應用的產品，避免成為新技術“試驗田”。