功能安全温度变送器设计和可靠性分析

王钰涵(天津大港油田滩海开发公司， 天津 300280)

功能安全温度变送器设计和可靠性分析

王钰涵(天津大港油田滩海开发公司， 天津 300280)

我国社会经济发展水平进一步提升，促使安全控制工艺技术发展水平加强。并因此形成了功能安全温度变送器方面的基本设计思路与可靠性分析方法。通过结合IEC 61508的技术安全标准，充分结合相关技术特点，形成了具体的诊断方式，同时也对变送器所具有的可靠性实施了评估。希望通过本研究能够对未来技术发展提供借鉴和帮助。

功能安全；温度变送器；自诊断；可靠性

工业生产领域之中针对生产安全重视程度较高，需要进行环境监测以及有效控制。安全控制系统则属于综合了多种类型的安全技术措施的重要装置。作为安全控制环境系统之中的有效组成部分，安全仪表变送器装置可以观察与分析生产操作环境之中的安全性因素，以便可以保障实际生产效率与安全性。为了提升安全温度变送设备的属性，就需要针对该设备实施定期监测，并诊断与判断设备的安全等级。希望通过本研究能够对未来实现系统功能安全温度变送设备设计与可靠性提升。

1 温度变送器基本安全功能分析

安全功能主要指的是通过依据某一危险所提供的保护方式。功能安全表征了仪表设备的安全功能是否可以效率执行，更加决定了系统安全以及外部风险控制方面的功能。凭借降低安全系统以及外部风险等可以将风险被有效控制在安全氛围之内。温度变送器方面的安全功能包括以下几点内容：

第一，测量实际温度以及通信功能模块两者之间的输出是否统一，变送设备在温度测量过程中并未发生实效情况下，测温模块是否可以进一步执行操作。针对此类情况实施进一步安全优化，温度变送设备所具有的安全性能力直接关系系统运行效果优劣。

第二，如果发生诊断错误情况将会进行报警，变送设备通过应用功能阶段可以进行失效报警。设备安全能力所提供的作用包括自诊断以及失效模式诊断等。失效功能之中同样可以划分出危险失效以及无影响失效等不同情况。自诊断方面则能够对变送器实际的运行情况进行检测，判断是否发生失效情况，同时能够发送警告。

2 安全温度变送器设计

2.1 系统设计分析

本研究中采用的是loolD结构，其系统结构之中设计了数据信息采集的通路，以此优化系统结构，同时也设计了诊断通路，这两个部分彼此之间相互独立，并不发生冗余情况。

安全变送器主要包括了两个方面，分别为数据采集以及输出通信部分。这两个部分的主要功能是实现温度采集计算、模拟等。此两个功能环节的有效配合则可以改善安全变送器功能发挥情况。

在变送器接入电之后，需要针对微控制器实施基本诊断，微控制器在完成自检之后，将会对传感设备功能模块、A/D以及D/A等功能模块实施检测。当诊断到错误之后，变送器将会发出警报，同时，通知控制器存在失效情况。在尚未出现错误的条件之下，设备将进行数据信息的搜集。此外，结合HART总线技术分析，则在这个过程中将可以通过D/A转换形式完成信号交流，同时HART调制解调器形成的数据细信号则能够叠加通过电流。

2.2 诊断方式

在设备当中增加了微调控制设备，通过这种方式可以完成对相关信息的采集。结合此特点，对冗余结构常见的数据对比方法接入到变送器之中，这样就能够完成数据诊断，以便确保系统的安全良好运行。

3 可靠性分析

评价安全功能方面的实际可靠性则属于借助一定统计数据指标等完成，所有指标均能够借助统计指标发挥功能。

温度变送器模型分析：Markov模型对系统能够归纳到多种安全状态等级之中，利用扫描状态的方式，能够实现对不同类型的模式的服务。本研究之中主要应用的是IOOIDI结构类型进行设备模型的设计，诊断通道在此过程中则可以完成安全失效转换。模型设计综合不同类型的模式，并具体分析了变送器设备发生故障情况。通过重启的方式则能够确保设备正常使用。建模环节之中形成的假设同样在IEC 61508-6中有详细描述。

4 结语

综上所述，本研究中所进行的安全温度变送设计坚持的是IOOID方式，其中包括了两项微控制端。能够对冗余结构对比分析方式直接引入到设备之中，通过借助多种模块的诊断分析，更好的实现了相关诊断方法，以便能够进一步提升系统失效方面的控制能力。促使设计与可靠性进一步提升。因此，形成了功能安全温度变送器方面的基本设计思路与可靠性分析方法。通过结合IEC 61508的技术安全标准，充分结合相关技术特点，形成了具体的诊断方式，同时也对变送器所具有的可靠性实施了评估。希望通过本研究能够对未来技术进步提供支持。

[1]马奔.功能安全浮筒液位变送器可靠性设计与评估[A].中国仪器仪表学会嵌入式仪表及系统技术分(EmbeddedIn strumentandSystemTCofChinaInstrumentandControlSociety EISCIS)、上海市仪器仪表学会(ShanghaiInstrumentSociety( SIS)).2015全国嵌入式仪表及系统技术会议程序册,2015：2.

[2]胥玉萍,肖继学,李海军,廖旋,曾强,王泽,龚建全.电力电缆电力传送实验平台测试系统设计[J].中国测试,2016,08：88-92.

[3]孙伟,江国进,田亚杰,李悠然,张龙强.基于概率论技术的安全壳喷淋信号仪控设计方案分析与可靠性计算[J].核科学与工程,2012,S2：145-151.

[4]周江川.基于无线传感网络的电缆接头温度检测系统[J].四川兵工学报,2010,07：79-81+88.