01
可靠性设计概述
工业控制系统的可靠性定义、失效模式与影响分析（FMEA）、可靠性指标（MTBF、MTTR、可用性）。
FMEAMTBF可用性
02
冗余架构设计
硬件冗余（双机热备、三模冗余）、软件冗余（心跳检测、故障切换）、冗余切换的可靠性计算。
双机热备三模冗余心跳
03
看门狗与自诊断技术
硬件看门狗与软件看门狗的区别、多级看门狗策略、上电自检（POST）与运行时自检。
看门狗POST自诊断
04
输入信号处理与滤波
硬件去抖与软件去抖、数字滤波算法（中值滤波、均值滤波、卡尔曼滤波）、信号有效性校验。
去抖卡尔曼校验
05
输出信号安全策略
安全输出状态设计、输出回读校验、强制输出与安全锁定机制。
回读安全锁定强制输出
06
通信协议可靠性
CRC校验与海明码、超时重传与序列号机制、工业以太网（PROFINET、EtherCAT）的可靠性特性。
CRC海明码EtherCAT
07
数据存储与校验
NVRAM与Flash的可靠性管理、ECC内存与RAID存储、数据备份与恢复策略。
ECCRAID备份
08
电源管理与抗干扰
电源冗余设计（双电源、UPS）、电源监控与欠压保护、电磁兼容性（EMC）设计要点。
双电源UPSEMC
09
时钟同步与时间戳
IEEE 1588精确时间协议（PTP）、时钟漂移补偿、事件时间戳的可靠性。
PTP时钟漂移时间戳
10
状态机与异常处理
有限状态机（FSM）设计模式、异常状态定义与恢复路径、看门狗与状态机联动。
FSM异常恢复联动
11
任务调度与优先级反转
实时操作系统（RTOS）任务调度策略、优先级继承与天花板协议、死锁预防与检测。
RTOS优先级继承死锁
12
内存管理与野指针防护
静态内存分配与动态内存分配的选择、内存池技术、野指针检测与防御编程。
内存池野指针静态分配
13
代码规范与静态分析
MISRA C/C++编码规范、代码静态分析工具（PC-Lint、Coverity）、圈复杂度控制。
MISRAPC-Lint圈复杂度
14
单元测试与覆盖率
单元测试框架（CUnit、Unity）、语句覆盖、分支覆盖与MC/DC覆盖、测试驱动开发（TDD）。
CUnitMC/DCTDD
15
集成测试与硬件在环（HIL）
集成测试策略、HIL仿真环境搭建、故障注入测试。
HIL故障注入集成测试
16
形式化验证方法
模型检验（Model Checking）、定理证明（Theorem Proving）、抽象解释在工业控制中的应用。
模型检验定理证明抽象解释
17
安全完整性等级（SIL）
IEC 61508标准概述、SIL等级定义与分配、SIL验证与确认。
IEC61508SIL验证
18
功能安全与故障安全
功能安全概念、故障安全系统设计原则、安全相关系统的开发流程。
功能安全故障安全开发流程
19
人机界面（HMI）可靠性
操作员误操作防护、报警管理策略、HMI响应时间与刷新率设计。
误操作防护报警管理刷新率
20
固件升级与版本管理
安全固件升级（A/B分区、回滚机制）、版本控制与变更管理、数字签名与校验。
A/B分区回滚数字签名
21
日志记录与故障追溯
环形缓冲区日志、分级日志系统（DEBUG/INFO/ERROR）、故障快照与黑匣子设计。
环形缓冲分级日志黑匣子
22
环境适应性设计
宽温范围设计、防潮防尘（IP防护等级）、抗振动与冲击设计。
宽温IP防护抗振动
23
电磁兼容性（EMC）设计
PCB布局与布线、屏蔽与接地技术、ESD防护设计。
PCB屏蔽接地ESD
24
可靠性预计与分配
元器件应力分析法（MIL-HDBK-217）、可靠性框图（RBD）、可靠性分配方法。
MIL-HDBK-217RBD分配
25
加速寿命试验与筛选
高加速寿命试验（HALT）、高加速应力筛选（HASS）、老化测试与早期失效剔除。
HALTHASS老化测试
26
现场故障分析与改进
故障树分析（FTA）、根本原因分析（RCA）、纠正与预防措施（CAPA）。
FTARCACAPA
27
软件可靠性模型
Jelinski-Moranda模型、Goel-Okumoto模型、软件可靠性增长测试。
J-M模型G-O模型增长测试
28
系统级可靠性评估
马尔可夫链分析、蒙特卡洛仿真、可靠性、可用性、可维护性（RAM）分析。
马尔可夫蒙特卡洛RAM
29
行业标准与认证
IEC 61508、ISO 13849、IEC 62061、IEC 62443（工业网络安全）标准要点。
IEC61508ISO13849IEC62443
30
综合案例实战
基于PLC的冗余控制系统设计、基于RTOS的嵌入式控制器可靠性实现、从需求到认证的全流程实践。
PLC冗余RTOS全流程