王鈺涵(天津大港油田灘海開發(fā)公司， 天津 300280)

功能安全溫度變送器設(shè)計和可靠性分析

王鈺涵(天津大港油田灘海開發(fā)公司， 天津 300280)

我國社會經(jīng)濟發(fā)展水平進一步提升，促使安全控制工藝技術(shù)發(fā)展水平加強。并因此形成了功能安全溫度變送器方面的基本設(shè)計思路與可靠性分析方法。通過結(jié)合IEC 61508的技術(shù)安全標準，充分結(jié)合相關(guān)技術(shù)特點，形成了具體的診斷方式，同時也對變送器所具有的可靠性實施了評估。希望通過本研究能夠?qū)ξ磥砑夹g(shù)發(fā)展提供借鑒和幫助。

功能安全；溫度變送器；自診斷；可靠性

工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域之中針對生產(chǎn)安全重視程度較高，需要進行環(huán)境監(jiān)測以及有效控制。安全控制系統(tǒng)則屬于綜合了多種類型的安全技術(shù)措施的重要裝置。作為安全控制環(huán)境系統(tǒng)之中的有效組成部分，安全儀表變送器裝置可以觀察與分析生產(chǎn)操作環(huán)境之中的安全性因素，以便可以保障實際生產(chǎn)效率與安全性。為了提升安全溫度變送設(shè)備的屬性，就需要針對該設(shè)備實施定期監(jiān)測，并診斷與判斷設(shè)備的安全等級。希望通過本研究能夠?qū)ξ磥韺崿F(xiàn)系統(tǒng)功能安全溫度變送設(shè)備設(shè)計與可靠性提升。

1 溫度變送器基本安全功能分析

安全功能主要指的是通過依據(jù)某一危險所提供的保護方式。功能安全表征了儀表設(shè)備的安全功能是否可以效率執(zhí)行，更加決定了系統(tǒng)安全以及外部風險控制方面的功能。憑借降低安全系統(tǒng)以及外部風險等可以將風險被有效控制在安全氛圍之內(nèi)。溫度變送器方面的安全功能包括以下幾點內(nèi)容：

第一，測量實際溫度以及通信功能模塊兩者之間的輸出是否統(tǒng)一，變送設(shè)備在溫度測量過程中并未發(fā)生實效情況下，測溫模塊是否可以進一步執(zhí)行操作。針對此類情況實施進一步安全優(yōu)化，溫度變送設(shè)備所具有的安全性能力直接關(guān)系系統(tǒng)運行效果優(yōu)劣。

第二，如果發(fā)生診斷錯誤情況將會進行報警，變送設(shè)備通過應(yīng)用功能階段可以進行失效報警。設(shè)備安全能力所提供的作用包括自診斷以及失效模式診斷等。失效功能之中同樣可以劃分出危險失效以及無影響失效等不同情況。自診斷方面則能夠?qū)ψ兯推鲗嶋H的運行情況進行檢測，判斷是否發(fā)生失效情況，同時能夠發(fā)送警告。

2 安全溫度變送器設(shè)計

2.1 系統(tǒng)設(shè)計分析

本研究中采用的是loolD結(jié)構(gòu)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之中設(shè)計了數(shù)據(jù)信息采集的通路，以此優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時也設(shè)計了診斷通路，這兩個部分彼此之間相互獨立，并不發(fā)生冗余情況。

安全變送器主要包括了兩個方面，分別為數(shù)據(jù)采集以及輸出通信部分。這兩個部分的主要功能是實現(xiàn)溫度采集計算、模擬等。此兩個功能環(huán)節(jié)的有效配合則可以改善安全變送器功能發(fā)揮情況。

在變送器接入電之后，需要針對微控制器實施基本診斷，微控制器在完成自檢之后，將會對傳感設(shè)備功能模塊、A/D以及D/A等功能模塊實施檢測。當診斷到錯誤之后，變送器將會發(fā)出警報，同時，通知控制器存在失效情況。在尚未出現(xiàn)錯誤的條件之下，設(shè)備將進行數(shù)據(jù)信息的搜集。此外，結(jié)合HART總線技術(shù)分析，則在這個過程中將可以通過D/A轉(zhuǎn)換形式完成信號交流，同時HART調(diào)制解調(diào)器形成的數(shù)據(jù)細信號則能夠疊加通過電流。

2.2 診斷方式

在設(shè)備當中增加了微調(diào)控制設(shè)備，通過這種方式可以完成對相關(guān)信息的采集。結(jié)合此特點，對冗余結(jié)構(gòu)常見的數(shù)據(jù)對比方法接入到變送器之中，這樣就能夠完成數(shù)據(jù)診斷，以便確保系統(tǒng)的安全良好運行。

3 可靠性分析

評價安全功能方面的實際可靠性則屬于借助一定統(tǒng)計數(shù)據(jù)指標等完成，所有指標均能夠借助統(tǒng)計指標發(fā)揮功能。

溫度變送器模型分析：Markov模型對系統(tǒng)能夠歸納到多種安全狀態(tài)等級之中，利用掃描狀態(tài)的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同類型的模式的服務(wù)。本研究之中主要應(yīng)用的是IOOIDI結(jié)構(gòu)類型進行設(shè)備模型的設(shè)計，診斷通道在此過程中則可以完成安全失效轉(zhuǎn)換。模型設(shè)計綜合不同類型的模式，并具體分析了變送器設(shè)備發(fā)生故障情況。通過重啟的方式則能夠確保設(shè)備正常使用。建模環(huán)節(jié)之中形成的假設(shè)同樣在IEC 61508-6中有詳細描述。

4 結(jié)語

綜上所述，本研究中所進行的安全溫度變送設(shè)計堅持的是IOOID方式，其中包括了兩項微控制端。能夠?qū)θ哂嘟Y(jié)構(gòu)對比分析方式直接引入到設(shè)備之中，通過借助多種模塊的診斷分析，更好的實現(xiàn)了相關(guān)診斷方法，以便能夠進一步提升系統(tǒng)失效方面的控制能力。促使設(shè)計與可靠性進一步提升。因此，形成了功能安全溫度變送器方面的基本設(shè)計思路與可靠性分析方法。通過結(jié)合IEC 61508的技術(shù)安全標準，充分結(jié)合相關(guān)技術(shù)特點，形成了具體的診斷方式，同時也對變送器所具有的可靠性實施了評估。希望通過本研究能夠?qū)ξ磥砑夹g(shù)進步提供支持。

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