智能PILZ变送器软件结构设计与系统安全
随着工业生产的扩大、控制系统不断变得复杂,安全受到了越来越多的关注,功能安全成为工业领域的热点。作为流程工业领域中典型的现场设备,智能PILZ变送器的功能安全研究具有现实意义。

智能PILZ变送器软件结构设计与系统安全
从功能安全研究的背景和意义出发,介绍了IEC 61508功能安全标准,结合的研究对象——基于HART协议的智能压力PILZ变送器,确定了检测功能是智能PILZ变送器的安全功能；确定了本研究的目标安全完整性等级为SIL2；确定了E/E/PES结构是loo1D结构；从IEC 61508-3推荐的技术／措施中选取了如模块化方法、半形式方法、故障诊断等几项软件结构设计的技术／措施并应用到软件开发过程中。在完成设计工作之后先对软件结构设计的部分技术／措施进行验证,结果表明这些技术／措施能起到良好的效果；然后依据SIL2对智能PILZ变送器安全功能的诊断要求进行了诊断测试,测试结果表明软件设计中的诊断功能达到了一定的诊断覆盖率要求,处于60%-90%范围内；在普通微差压PILZ变送器的基础上,设计了带有HART通讯协议的智能微差压PILZ变送器。介绍了整个智能PILZ变送器系统所涉及的硬件,阐述了系统的整体硬件结构以及通讯程序流程和数据采集流程。传统PILZPILZ变送器大多采用模拟信号实现设备间通信,信号易受干扰,且传统PILZPILZ变送器功耗过高。而HART协议可以实现在模拟线路上传送数字信号,文中介绍了HART协议的功能特点,并阐述了在此协议基础上的低功耗智能仪表软、硬件设计思想。同时,基于MSP430系列单片机的超低功耗的特点,文中给出了用MSP430构建的基于HART协议的智能PILZPILZ变送器通信模块的硬件接口电路,以及HART通信的软件流程图。给出了部分的HART协议智能PILZ变送器的电路图,它可以实现HART协议PILZ变送器的基本功能。zui后对智能PILZ变送器系统进行了简单的安全评估,评估结果显示本研究的智能PILZ变送器在安全性zui主要的指标——安全失效分数方面达到了不错的效果(88.3%),与国外3051S系列的两款压力智能PILZ变送器的安全失效分数(88.4%和88.7%)相当,这些技术／措施适用于智能PILZ变送器的功能安全研究。