功能安全溫度變送器設計和可靠性分析

王鈺涵(天津大港油田灘海開發公司， 天津 300280)

功能安全溫度變送器設計和可靠性分析

王鈺涵(天津大港油田灘海開發公司， 天津 300280)

我國社會經濟發展水平進一步提升，促使安全控制工藝技術發展水平加強。并因此形成了功能安全溫度變送器方面的基本設計思路與可靠性分析方法。通過結合IEC 61508的技術安全標準，充分結合相關技術特點，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對未來技術發展提供借鑒和幫助。

功能安全；溫度變送器；自診斷；可靠性

工業生產領域之中針對生產安全重視程度較高，需要進行環境監測以及有效控制。安全控制系統則屬于綜合了多種類型的安全技術措施的重要裝置。作為安全控制環境系統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操作環境之中的安全性因素，以便可以保障實際生產效率與安全性。為了提升安全溫度變送設備的屬性，就需要針對該設備實施定期監測，并診斷與判斷設備的安全等級。希望通過本研究能夠對未來實現系統功能安全溫度變送設備設計與可靠性提升。

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某一危險所提供的保護方式。功能安全表征了儀表設備的安全功能是否可以效率執行，更加決定了系統安全以及外部風險控制方面的功能。憑借降低安全系統以及外部風險等可以將風險被有效控制在安全氛圍之內。溫度變送器方面的安全功能包括以下幾點內容：

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一，變送設備在溫度測量過程中并未發生實效情況下，測溫模塊是否可以進一步執行操作。針對此類情況實施進一步安全優化，溫度變送設備所具有的安全性能力直接關系系統運行效果優劣。

第二，如果發生診斷錯誤情況將會進行報警，變送設備通過應用功能階段可以進行失效報警。設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。自診斷方面則能夠對變送器實際的運行情況進行檢測，判斷是否發生失效情況，同時能夠發送警告。

2 安全溫度變送器設計

2.1 系統設計分析

本研究中采用的是loolD結構，其系統結構之中設計了數據信息采集的通路，以此優化系統結構，同時也設計了診斷通路，這兩個部分彼此之間相互獨立，并不發生冗余情況。

安全變送器主要包括了兩個方面，分別為數據采集以及輸出通信部分。這兩個部分的主要功能是實現溫度采集計算、模擬等。此兩個功能環節的有效配合則可以改善安全變送器功能發揮情況。

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，變送器將會發出警報，同時，通知控制器存在失效情況。在尚未出現錯誤的條件之下，設備將進行數據信息的搜集。此外，結合HART總線技術分析，則在這個過程中將可以通過D/A轉換形式完成信號交流，同時HART調制解調器形成的數據細信號則能夠疊加通過電流。

2.2 診斷方式

在設備當中增加了微調控制設備，通過這種方式可以完成對相關信息的采集。結合此特點，對冗余結構常見的數據對比方法接入到變送器之中，這樣就能夠完成數據診斷，以便確保系統的安全良好運行。

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計數據指標等完成，所有指標均能夠借助統計指標發揮功能。

溫度變送器模型分析：Markov模型對系統能夠歸納到多種安全狀態等級之中，利用掃描狀態的方式，能夠實現對不同類型的模式的服務。本研究之中主要應用的是IOOIDI結構類型進行設備模型的設計，診斷通道在此過程中則可以完成安全失效轉換。模型設計綜合不同類型的模式，并具體分析了變送器設備發生故障情況。通過重啟的方式則能夠確保設備正常使用。建模環節之中形成的假設同樣在IEC 61508-6中有詳細描述。

4 結語

綜上所述，本研究中所進行的安全溫度變送設計堅持的是IOOID方式，其中包括了兩項微控制端。能夠對冗余結構對比分析方式直接引入到設備之中，通過借助多種模塊的診斷分析，更好的實現了相關診斷方法，以便能夠進一步提升系統失效方面的控制能力。促使設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計思路與可靠性分析方法。通過結合IEC 61508的技術安全標準，充分結合相關技術特點，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對未來技術進步提供支持。

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