【摘要】：隨著人們對安全問題的關(guān)注不斷加強(qiáng)以及功能安全技術(shù)的不斷發(fā)展,在國外很多功能安全產(chǎn)品已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用,而國內(nèi)近幾年對功能安全產(chǎn)品的需求也越來越大,急需研發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的功能安全產(chǎn)品。 本文首先研究了功能安全技術(shù),主要包括功能安全、風(fēng)險評估、安全完整性等級和安全生命周期。在此基礎(chǔ)上,對功能安全溫度變送器的設(shè)計需求以及功能安全儀表的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,并且設(shè)計一款符合SIL2等級的功能安全溫度變送器。該溫度變送器采用1oo1D結(jié)構(gòu),通過優(yōu)化選擇診斷功能來增加可診斷的危險失效率,從而提高診斷覆蓋率和安全失效分?jǐn)?shù),同時降低產(chǎn)品的設(shè)計成本以提高競爭力。 整個變送器采用模塊化設(shè)計方法,包括基本模塊和診斷模塊兩大類。其中基本模塊包括時鐘模塊、微處理器模塊、信號輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊以及電源保護(hù)模塊。診斷模塊包括看門狗時鐘診斷、斷線診斷、片外A/D診斷、片內(nèi)A/D診斷和單片機(jī)自診斷,各模塊功能劃分明確、清晰,相互之間采用不同的標(biāo)準(zhǔn)通信方式實(shí)現(xiàn)連接。除此之外,還設(shè)計了上位機(jī)配置軟件,用于在出廠配置和標(biāo)定。最后采用FMEDA分析方法和故障插入試驗(yàn)等測試方法對儀表進(jìn)行測試,實(shí)際的測試結(jié)果表明本文設(shè)計的功能安全變送器能夠符合SIL2等級的要求。
[Abstract]:With the increasing attention to safety issues and the continuous development of functional safety technology, many functional safety products have been more and more widely used in industrial production abroad. In recent years, there is a growing demand for functional safety products in China, and it is urgent to develop functional safety products with independent intellectual property rights in China. This paper first studies the functional security technology, including functional security, risk assessment, security integrity level and security life cycle. On this basis, the design requirements of the functional safety temperature transmitter and the structure of the functional safety instrument are analyzed, and a functional safety temperature transmitter in accordance with the SIL2 grade is designed. The temperature transmitter adopts 1oo1D structure, and the diagnostic function is optimized to increase the diagnostic risk failure rate, thus increasing the diagnostic coverage and safety failure score, and reducing the design cost of the product to improve the competitiveness. The whole transmitter adopts modular design method, including basic module and diagnostic module. The basic modules include clock module, microprocessor module, signal input module A / D conversion module and power protection module. The diagnostic module includes watchdog clock diagnosis, break-line diagnosis, out-of-chip A / D diagnosis, in-chip A / D diagnosis and single-chip microcomputer self-diagnosis. The function of each module is clear and clear, and different standard communication methods are used to connect each other. In addition, the upper computer configuration software is designed for factory configuration and calibration. Finally, the instrument is tested by FMEDA analysis method and fault insertion test. The actual test results show that the functional safety transmitter designed in this paper can meet the requirements of SIL2 grade.
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212

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本文編號：2144550