[发明专利]具有扩展的硬件故障识别的过程测量仪表

说明书

本发明涉及一种过程测量仪表，特别地，涉及一种具有扩展的硬 件故障识别的过程测量仪表。

根据IEC61508；(SIL2)标准的过程测量仪表的认证需要尽可能识 别在仪表上可能发生的硬件缺陷并且将该缺陷作为故障状态而在测量 值接收器上以信号发出通知。导致在测量值接收器上正确地以信号通 知故障状态的故障的统计系数被称为SFF(安全失效系数)

因此，本发明的任务是提供一种过程测量仪表，其在硬件故障的 情况中具有高度的识别可能性。

故障频率的统计学分析已经显示，特别是处理器和其它高度集成 的半导体元件，例如存储器和ASIC，对于过程测量仪表的统计总故障 率具有决定性作用。

这个目的通过一种过程测量仪表实现，其具有：第一处理器，其 在第一处理周期中利用算法执行测量值处理；和第二处理器，其主要 负责协调和/或通信；另外，其中第二处理器以大于第一处理周期的时 间间隔从第一处理器读出控制数据集，并且基于控制数据集执行该算 法以及验证第一处理器的正确运行，其中控制数据集包含传感器的原 始测量值和状态变量以及由第一处理器根据原始测量值和状态变量计 算得到的相关结果值。

第一处理器优选地是具有非常快的处理周期的特殊的数字信号处 理器。第二处理器例如是微控制器，其明显比数字信号处理器工作慢。

例如通过将从第一处理器读出的结果与第二处理器执行该算法得 到的结果直接比较而进行验证。

第二处理器包括程序存储器。另外，在本发明的进一步发展中， 第二处理器可以利用测试总和(Prüfsumme)或CRC(循环冗余码校验) 而验证该程序存储器。

第二处理器还包括写/读存储器，在本发明的进一步发展中，第二 处理器可以利用测试样式检查该写/读存储器是否有静态故障。

另外，第二处理器还包括运算单元和写/读存储器，在本发明的进 一步发展中，第二处理器可以利用测试算法检查该写/读存储器是否有 静态故障。

在本发明的进一步发展中，第二处理器可以将第一处理器的程序 存储器中的数据与本地镜像的存储器区域中的数据比较并对其进行验 证。

在本发明的一个方面中，第二处理器可以通过与本地镜像值比较 而验证第一处理器的数据存储器中的已知常量。

在本发明的另一方面中，第二处理器可以通过与本地镜像值比较 而验证第一处理器的配置寄存器。

在本发明的一个实施例中，过程测量仪表包括4-20mA两线接口。 可选地，看门狗电路可以检查第二处理器和相关时钟的运行，并且在 故障的情况中，独立于第一处理器和第二处理器经由4-20mA信号电流 用信号通知该故障。

现在根据附图中给出的实施例解释本发明，附图中：

图1是本发明的压力接收机的仪表电子器件的框图；和

图2是自监控的框图。

图1显示的本发明的压力接收机的模块化仪表电子器件包括传感 器电子器件1和主电子器件2。主电子器件2处理经由串行接口从传感器 电子器件接收的传感器信号。

特别地，传感器电子器件包括传感器ASIC 12，其主要的任务是接 收压力测量单元11或初级传感器的压力以及温度信号，并且如果需要 还规格化其信号电平。为此，依赖于初级传感器的测量原理，对于电 阻传感器可使用电流源并且对于电容压力传感器可使用电容接口，绝 对/相对压力测量单元或差压测量单元可以连接至它。在本实施例中， 规格化经由可调放大器进行，该放大器即所谓的“可编程增益放大器” (PGA)，在实施例中是差动及绝对放大器。然后，规格化的值被模/ 数(A/D)转换并经由串行接口转发至主电子器件2。传感器特定的数 据，诸如补偿系数等存储在传感器EEPROM 13中。

ASIC 12识别内部放大器和A/D转换器中的超时运行，并同样经由 串行接口以故障报文的形式将该超时运行报告给主电子器件2。

主电子器件2主要包括以下部件：压力处理器21(具有集成的数字 信号处理器(DSP)的ASIC)，其用作到传感器电子器件1的串行接口， 接收传感器电子器件的原始数据并从中计算输出值。依赖于应用类型， 输出值可以代表压力、料位或流量。例如提供计算结果作为脉宽调制 信号(PWM)。处理器21的另一功能是生成对于整个测量变换器电子 器件的时钟信号。