功能安全温度变送器验证方法的研究与应用.pdf

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1、g:功能安全温度变送器验证方法的研究与应用工程领域：控制工程研究方向：自动检测及智能化仪表论文作者：学校导师：孙京诰副研究员企业导师：李伟教授级高工定稿日期：年月日学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华东理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此规定。论文涉密情况：￡不保密口保密，保密期年—月日至—年—月—日）学位论文作者签名：指导老师签名：日期年丨月日日期年丨月日s分

2、类号：密级：华东理工大学工程硕士学位论文功能安全温度变送器验证方法的研究与应用蔡福全指导教师姓名：孙京诰副研宄员华东理工大学李伟教授级高工上海自动化仪表股份有限公司申请学位级别：硕士工程领域：控制工程论文定稿日期：论文答辩日期：学位授予单位：华东理工大学学位授予日期：⋯答辩委员会主席：王慧锋教授评阅人：包伟华教授级高工顾幸生教授作者声明我郑重声明：本人恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的结果。除文中明确注明和引用的内容外本论文不包含任何他人已经发表或撰写过的内容。论文为本人亲自撰写，并对所写内容负责。华东理工大学工程硕士学位论文第页功能安

3、全温度变送器验证方法的研究与应用摘要功能安全温度变送器的验证技术，是在标准的指导下，对功能安全温度变送器的设计进行分析，验证其是否满足安全完整性等级的要求，是功能安全温度变送器整个开发过程中必不可少的环节。通过验证技术的实施，可以大大降低产品投入实际生产应用过程中产生的风险概率，提高安全性能，从而大大降低成本。本文研究了功能安全验证技术的理论基础，主要包括安全完整性等级与物理结构理论、硬件安全完整性等级计算方法、软件验证过程中的白盒测试与黑盒测试方法。在此基础上，从硬件、软件、软硬件结合三个角度，对功能安全温度变送器的进行验证方法的研宄和相关应用的阐述。首先，在硬件验证方面，利用分析法对各个部

4、件进行安全失效分析，设计具体的诊断措施，通过对硬件安全完整性等级计算方法的研究得适用于本次验证的计算方法，结合具体的分析数据验证硬件的安全完整性等级。其次，在软件验证方面，利用人工与自动软件相结合的方法对软件设计进行的静态测试分析与动态测试分析。最后，在集成测试方面，对测试平台的搭建进行了说明，从功能安全、输入与输出、电源、诊断、环境条件等角度进行性能测试分析。在功能安全温度变送器的设计开发过程中，通过验证技术与安全设计技术的结合，使得硬件满足安全完整性等级要求，软件满足安全完整性等级要求。关键词：功能安全；温度变送器；硬件验证；软件验证；集成测试第页华东理工大学工程硕士学位论文华东理工大学工

5、程硕士学位论文第页目录第章绪论课题研宄背景课题研宄目的与意义国内外研宄现状国内研究现状国外研究现状功能安全功能安全标准安全完整性等级确定方法功能安全验证技术本文研宄的主要内容第章功能安全温度变送器验证的理论基础弓胃功能安全完整性等级与结构硬件安全完整性等级硬件安全失效分数与结构约束常用物理结构硬件安全完整性等级的计算方法结构的可靠性框图结构的可靠性框图结构的可靠性框图软件测试方法及测试用例设计白盒测试黑盒测试本章小结第章功能安全温度变送器硬件的验证弓言硬件的功能安全硬件设计介绍硬件故障模式以及影响分析分析法的定义分析法的依据标准分析法的步骤第页华东理工大学工程硕士学位论文分析法的应用硬件安全完

6、整性计算方法马尔可夫模型法故障树法与可靠性框图法的比较硬件验证与确认结果硬件安全完整性等级计算验证与确认的结果本章小结第章功能安全温度变送器软件的验证弓目软件的功能安全软件设计介绍软件模块单元静态分析与测试软件模块单元动态分析与测试动态测试模型动态测试用例设计原则动态测试步骤温度变送器的动态测试要求与策略具体函数的动态测试应用分析本章小结第章功能安全温度变送器的集成测试引言测试平台介绍测试内容安全功能测试输入与输出值测试电源测试硬件参考电压测试诊断测试环境条件测试本章小结第章总结与展望本文总结展望华东理工大学工程硕士学位论文第页参考文献致谢作者在硕士研究生期间发表的论文华东理工大学工程硕士学位

7、论文第页第章绪论课题研究背景随着电力、石油化工等行业的发展越来越迅速，已经进入了大规模生产，其中生产的装置所积聚的能量会越来越大，产生较大的经济利益的同时也会导致越来越多重大工业事故的发生。为了尽可能避免发生重大事故，应该在危险时期发生之前执行其与功能安全相关的功能。功能安全包含了系统功能安全、硬件功能安全与软件功能安全。所谓的功能安全，就是采取一定的措施，去降低系统或者产品部件的失效风险，从最大