1、ICS 25.040.40;35.240.50 N 10 噩噩中华人民共和国国家标准G/T 19767-2005/IEC/TS 62098: 2000 基于微处理器仪表的评定方法Evaluation methods for microprocessor帽basedinstrument CIEC/TS 62098: 2000 , IDT) 2005-05-18发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员A2005-12-01实施GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098: 2000 目录前言.皿引言. lV 1 概要1. 1 范围.1. 2 规范性引用文件-1.
2、 3 术语和定义2 仪表的发展-3 评定需考虑的事项.3 3. 1 系统方法.3 3.2 评定表.3 3.3 边界区(接口). ., . . . 4 评定技术.4.1 仪表分析4. 2 在数字通信链路上的仪表.8 4.3 仪表特性的识别.4.4 影响量与相关测试.12 附录A(资料性附录)关于测量精确度的考虑.19 附录B(资料性附录)控制器的静差测量.20 附录c(资料性附录)积分作用的分辨率和消除.21附录D(资料性附录)防止积分饱和22附录E(资料性附录)评定表的实例.23 参考文献. . . . . . . . . . . . ., . . . . 25 I GB/T 19767一20
3、05/IEC/TS62098: 2000 前言本标准等同采用IEC/TS62098: 2000(基于微处理器仪表的评定方法(英文版)。为便于使用，对IEC/TS62098: 2000做了下列编译性修改za) 本技术规范和本文本一词改为本标准;b) 用小数点代替作为小数点的逗号,; c) 用破折号一一代替作为列项用的短横线; d) 删除IEC/TS62098: 2000的前言，修改了IEC/TS62098: 2000的引言;e) 将IEC/TS62098: 2000 4. 3. 7中提及的IEC61721改为IEC60721 ，因IEC60721是环境条件分类标准，而IEC61721是光伏组件对
4、意外碰撞的承受能力(抗撞击试验)标准，根据上下文，应用前者;f) 将IEC/TS62098: 2000 图5中的过程域方框延长，以便与测量仪表和(智能)执行机构间形成通信链路。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D和附录E均为资料性附录。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会第二分技术委员会归口。本标准负责起草单位z西南师范大学。本标准参加起草单位z机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、四联仪器仪表集团、浙江大学、北京机械工业自动化研究所。本标准主要起草人z周雪莲、刘枫、张建成、薛思源。本标准参加起草人:冯晓升、刘进、冯冬芹、谢兵兵。而且GB/T 1976
5、7-2005/IEC/TS 62098: 2000 51 O. 1 仪表或过程控制器的评定是在工厂的整个生存期期间核定测量或控制功能的固有成本的一种支持工具，固有成本包括投资成本(包括工厂在整个生存期期间的更新成本)、工程成本、安装成本、维护成本、能源和原材料消耗成本。0.2 用于过程控制和测量的新型仪表通常配备有微处理器，因此有利于使用数字数据处理方法和人工智能。这就使得这类仪表更加复杂，现有的标准化评定方法不总是能充分描述这类仪表的性能。评定内容最多可以包括以下几方面:一一设计审查(硬件和软件); 一一性能(功能)测试;一一对可靠性、可维护性的测试研究;一一-安全研究和安全性测试;一一现场
6、测试。0.3 本标准所描述的评定方法主要涉及与性能和可靠性测试相关的内容。本标准可看作是对GB/T18271的扩展。为完整性起见，在GB/T18271里所提及的对基于微处理器的仪表仍然有效的方法在这里也被提到，但不完全重复它们，在相关的时候，将参考该标准。0.4 在本标准中，关于对基于微处理器仪表的评定的某些考虑是基于GB/T18272的前言中所提出的思想。0.5 将来，基于微处理器的仪表将日益集戚在数字通信系统中，因此本标准也将考虑这类仪表的通信特性以及它对实时操作和仪表的更多性能的可能影响。N GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098: 2000 基于微处理器仪表的评定方法
7、1 概要1. 1 范围本标准的目的是为开发基于微处理器仪表的评定方法提供背景信息。评定是从进出过程的内外信息流、操作员和外部系统等方面对仪表进行分析开始的，然后辨识仪表的主要功能块，通过使用4.2和4.3给JA矗幢鼻邑峰是Y、可能嵌入在被评定仪表的功能块中的功能和特性。织的1括仲电文。列单下改修的的引用文件，其随后所有气准达成协议的各方研究idt IEC 60770 GB/ T 18 18271. 1- 200: GB/ T 18 (GB/ T 1827 1. 部分:总则(GB/T参比条件下的试验:影响量影响的试验1部分:总则和方法学GB/ T 18272. 2 、(GB/ T 18272.
8、2-2000,id GB/ T 18272.3 工业过第2部分:评估方法学第3部分:系统功能性评估第5部分:系统可信性评估(GB/ T 18272.5- 2000 ,idt IEC 61069-5 : 1994) IEC 61069-4: 1997 工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定第4部分:系统性能评估1B/ T 8209 工业过程控制用电动和气动输入输出模拟信号调节器性能评定方法(jB/T8209 1999 , eqv IEC 60546-1 : 1976 , IEC 60546-2 : 1976 , MOD) 1. 3 术语和定义本标准使用GB/T2900. 56、GB/T176
9、14. 1、JB/T8209、GB/T18271和GB/T18272中的定义。GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098: 2000 2 仪表的发展仪表的功能可以多种方式来实现。在模拟仪表中，其功能是根据硬件组件的尺寸和设计并通过使用模拟数据处理来实现。第一台装有微处理器和使用数字数据处理技术的仪表出现于20世纪70年代末和80年代初。从那以后，测量仪表和控制器的基于软件的数字数据处理技术的使用得到了迅速发展，在功能性和数据处理能力方面也得到提高。基于微处理器的仪表是采样的数据系统。即输出和其他相关数据将以一定时间间隔或循环周期被刷新或用新的数据更新。除测量任务外，仪表在相同的运
10、行时间间隔内，必须执行其他如通信和自诊断等任务。特别是，对于与时间相关的功能(控制、积分等)，基于微处理器的仪表可能变得对时间要求苛刻。这意味着当与时间有关的内务处理不准确或被干扰时，会出现错误。例如，当设计时如果没有考虑到多任务环境中的优先权问题而允许各种任务同时运行，会扰乱与时间有关的内务处理。微处理器强大的数据处理、记忆和存储能力允许控制算法(如PID)的集成和在测量仪表中处理趋势信息。数据处理能力也允许更复杂的检测技术的使用，这对开发更新型的传感器类型提供了机会，例如测量原理要求使用统计方法来确定物理量。随着传感器知识的增长，能够更好地绘出传感器的特性曲线。这些特性曲线可嵌入软件中，通
11、过如内部辅助传感器的使用，可以提供更大的可调范围，如压力和差压传感器就使用了此技术。此外，处理能力提供了处理传感器其他信息数据的可能性，这些信息主要用于维护。维护也可以由辅助传感器支持，辅助传感器提供仪表或与它相连的设备的磨损或过载等信息。所存储的历史数据、诊断数据和统计数据也可以用来改进维护。通信接口可以是为与数字通信链路上的高级操作员接口通信而设计的。通信接口也可以允许在同一链路上直接进行仪表对仪表的通信。以上提及的一些考虑汇总于表1中。表1模拟仪表和基于微处理器仪表的功能功能模拟仪表基于微处理器的仪表一采样数据(可能是对时间要求苛刻的)一连续地:气动的或电动的一标准化功能块库常提供多种功
12、能数据处理一-处理能力强，适于复杂计算、(智能)报警一单一功能一一-适于新型传感技术多个传感器一-单个传感器-一多个模拟量/数字量输出处理输入/输出功能单个模拟量输出一一通过更好的绘制传感器特性和内部温度、压力补偿等一一有限的可调范围辅助传感器的使用，扩展可调范围为检测触点的闭合状态带有二进制输入人工输入/输出功能一-指针式仪表、电位器一-本地数字显示和为调节参数设置的按钮一通过CRT和键盘实现远程控制2 GB/T 19767一2005/IEC/TS62098: 2000 功能模拟仪表通信功能一一一模拟量(4mA-20 mA) 结构一一一个集成单元自诊断一一有限的(活零点、断偶)3 评定需考虑
13、的事项3. 1 系统方法表1(续)基于微处理器的仪表一一数字化的本地手持终端通过长电缆的数字化传输一一集成在数字通信系统中一一模块化结构一一可扩展一一内部故障检查十一线路断路/电源故障检查一一相关外部设备检查一预防性维护检查系统方法对本标准中所述的评定技术的开发给出了最适当的说明。术语系统定义如下:系统是由一组相互依赖的、执行某一确定功能的单元组成，以达到给定的目标。对该定义的资料性注释给出了一个可供选择的方法，该方法指出了系统与其环境的边界，因而同等重要，即:系统被视为是由一个想象的界面将其与环境和其他外部系统分开，这一界面切断了它们与所考虑的系统的连接。通过这些连接，系统受环境的影响并由外
14、部系统所作用，或者系统本身作用于环境或外部系统。使用这一定义，每一台仪表都可看作是一个系统。一个理想的系统(概念)应该能够无限地执行它的功能，而没有错误、故障、失效和不必要的延迟发生。然而，由于使用的原材料本身缺陷(受时间和空间限制)，按照功能概念开发出来的实际系统并不是理想的。因此系统易受外部干扰因素的影响。由于实际系统的这一非理想特性，因而或多或少用某些可测量特性来描述有关系统的应用的某些要素是实际的需要，如:精确性、稳定性、可靠性和可维护性等。这些特性的规范指出了系统的理想功能和实际功能之间的偏差及其测量。图1清晰地表示了上述系统的主要结构和它与环境的相互作用。出于实际考虑，环境被进一步
15、划分成许多域，边界扩展成许多接口构成的边界区，各种环境域是仪表的干扰源(影响条件)。3.2 评定襄为评定而详细定义的要点包括:a) 仪表单元;b) 仪表功能;c) 仪表特性pd) 影响条件。在考虑中所作出的选择不一定能覆盖仪表的所有要求和规范，而是在有关各方之间作出的折衷。然后，方案论证阶段的结果用多维(多层)表构成，它能清楚地显示彼此同意的程序。图2显示一种样式，前三行总结了仪表的内部情况，第一列描述环境。表格的每一栏表示一种测试。如有必要，表格可进一步细分以表示更多的特性参数或功能参数。附录E表示了一个电磁流量计的实例。在进行实际评定之前，评定人员需要考虑下面总结的评定技术:3 GB/T
16、19767-2005/IEC/TS 62098 :2000 止评定，这可能导.- 单影响域实用域凹主3测试4测试5测试1过程域四芝f测试3测试4测试1环境域声:测试4测试54 可能会临时中功能3B I c 图2评定表样张GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098 :2000 3.3 边界区(接口)在建立一次评定工作的过程中，仪表的边界定义是一个重要的问题。在系统的外围，边界需要清楚地定义。边界线画在哪里以及如何画是一个不确定的过程，需要对仪表和其接口有详细的认识，并且需要和与评定有关各方进行详细讨论。作出的选择决定了评定的范围和为了执行其评定所需要的资掘。4 评定技术出的详细仪表
17、描述将。在可操作的仪表中，可能有5 GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098: 2000 到控制系统的敏字通信链路| 外部系统域| | 处理域| ct=循环时间圄4-般仪表模型应当注意仪表可能存在下列情况z在一个固定时间范围内不运行，但是在最后一条指令执行后重新开始循环。特定任务可能由倒计时或中断方式执行。4. 1. 1 仪表描述4. 1. 1.1 传感器/输入子系统传感器/输入子系统把测量信号、模拟信号或二进制信号(如压力开关)转换成电信号，再进行处理并转换成数字信息，然后送给数据处理单元。这些子系统也可能有几个不同类型的传感器(如以补偿或诊断为目的的辅助传感器)。每个传感器
18、需要合适的测量设备。子系统可能与其他模块集成在一个封装里，也能远程安装(如比重计、热电偶变送器)。根据使用的测量原理，传感器部件可能不需要辅助(外部)电源(如热电偶)，也可能需要辅助电源(如张力计)，或者需要一个有特定特性的电源(如电磁流量计和科里奥利型质量流量计)。由于传感器与过程介质直接接触，它可能受介质特性、介质条件和安装条件影响。作为远程单元，传感器可能遭受更为恶劣环境条件的影响，而且，在评定期间也应该考虑是否有必要把环境和过程条件结合起来。4. 1. 1.2 数据处理单元仪表的功能性是由嵌入在数据处理单元中的功能所决定的。数据处理单元从传感器子系统、人工和外部系统接口接收数字化信息。
19、然后，已处理的信息被用来刷新到输出子系统、反馈到人工和外部接口的信息流。数据处理单元也可能控制传感器的电源。为了保存过程数据和条件监测的历史趋势，数据处理单元也可配备可扩展的存储容量。基于微处理器的仪表配备有或多或少的自诊断软件，并且在某些情况下为自动维护其完整性配备有诊断传感器。特别是对控制器来说，应用软件经常被组织在功能块库中，功能块能用来以任意顺序提供特殊的转换功能。对单一功能的基于微处理器的仪表，用户软件很少是可扩展的。4. 1. 1. 3 输出子系统对于过程控制，输出子系统通过数模转换器提供标准的模拟电信号输出(mA、V)，或提供频率、脉冲串信号或二进制(如触点、固态继电器)输出信号
20、。4. 1. 1.4 人机接口人机接口为观察过程变量、操作和调整某些参数提供手段。在简单仪表中，它可能只是一个数字显6 GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098: 2000 示。在复杂仪表中，它可能是一个固定的或插入型键盘/显示单元，用来读出数据和操作员访问数据。4.1. 1. 5 通信接口通信接口通过数字通信链路提供与数据采集系统、分散型控制系统或用于就地读出数据的手操终端之间的串行或并行通信。4. 1. 1.6 电源部件电掠部件接受禾调整的交流或直流电压，向仪表的各个部分提供稳定的和调整后的电掠电压和/或电流(交流、直流或交、直流混合)。4.1.2 仪表功能和特性列表一般而
21、言，仪表用户仅对以上提及的信息流路径(从边界到边界)的整体功能感兴趣。然而，当可能对仪表的黑箱内部进行测量时，将考虑下列情况。在评定期间，如果仪表有问题，这些测量可能对诊断原因和清除可能的设计故障有很大的帮助。因此，基于以上把仪表划分为若干子系统的方法，我们需要进一步详细描述仪表的功能和特性以获得仪表性能的一个总的概观。应该明白，要评定所定义的功能的数量对评定所需要的时间和成本是有影响的。从图4的模型中能识别以下的主要功能组:一一测量功能;一一输出功能;一一数据处理和控制功能;一通信功能;一一人机接口功能;一一一监测功能。4. 1. 2. 1 测量功能一-被测量的数目:一一测量范围;一一-调节
22、选项(可能驻留于数据处理单元中); 一一循环时间;一一电信号的滤破;一一一使用的传感器特性:热电偶、电阻式温度检测器(RTD)，脉冲频率、张力计、电压(V)、电流(mA)等;特性:线性的、对数的、平方的等;自供电或外部供电。一一分离结构(传感器与其他子系统分开安装)。4.1.2.2 输出功能一一输出通道数;一一输出信号类型:模拟:电的(mA，V)、气动的、液压的;二进制:继电器、固态继电器;脉冲频率(频率、振幅、波形)。调节设施;一一负载率(电压、电流、负载阻扰)。4. 1. 2. 3 数据处理和控制功能一一与最小循环周期结合的处理能力;一一任务优先级和定时;一一应用软件、功能块结构:7 G/
23、T 19767-2005/IEC/TS 62098: 2000 与时间有关的功能块:1)控制(如:PID); 2)超前/滞后;3)累加器、定时器;4)限速器;5)带通滤波器。与时间元关的功能块:1)计算器;2)多项式;3)逻辑功能;的高/低选择器;4. 1. 2. 5 人机一-设定一一控制一一趋势一条件I盯参数4. 1.2.6 监测检查以内部故通信故障;线路断路、维护预报。4. 1. 2. 7 动力功能电动的、气功的、液压一-滤波、稳定、可调。4. 1. 2. 8 环境接口功能此接口提供抗环境影响的保护措施，如:一一周围环境温度(如:通风); 一一-振动(被动和主动减震器); 一一水和灰尘(根
24、据每一IP防护等级规定的外壳设计); 一一静电放电(抗静电涂料)。4.2 在数字通信链路上的仪表为了评定，图5列出了三种仪表类型:8 一-测量仪表;一-过程控制器;一一智能执行机构。GB/T 19767-2005/ IEC/ TS 62098 : 2000 在这样一个配置中的测量仪表无须提供模拟量输出的输出系统。另一方面，执行机构接收数字信息来控制最终的控制元件。我们可进一步认为，三种仪表类型的每一种所期待的功能或实际的功能可能会随厂商的不同而明显不同。有的测量仪表只具有测量功能，而有的测量仪表还具有包括控制功能或监视功能和通过数字通信链路向计算机和/或执行机构发送输出信号的功能。而操作员可通
25、过计算机给控制器提供设定值。执行机构可带有控制器功能。图5所示的过程控制器可以在数字通数字通信测试可能给出对电信号输表)通信系统是周期定的输入信号下，保持状态。试回路一直在运行。它是一个检测诸如输出信号临时或永久丢失、在循环时|司有喃喃喃哩哇f入保持状态和曲线不规则一类故障的工具。用此方法，在控制器的一个循环时间内，可观察到仪表的实时性能。在此基础上进行一些改进，这种方法也能用来监视仪表和上一级系统间的通信。对只具有数字输入输出的仪表，也可通过在其内部配置一个反相功能块来验证其功能操作，即将功能的输出反馈到输入(见图7)。然后输出将以采样频率接通和切断，记录输出。4. 3.2 功能块测试基于微
26、处理器仪表和过程控制器都带有一定的标准算法库，通常称之为功能块。将功能块以一9 GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098 :2000 配置为反相器的仪表固7验证功能操作的测试(数字输入输出仪表)定顺序放在一起并且连接到物理输入/输出电路，可用来实现各种数据处理和控制功能。功能块的种类很多，特别是在控制器方面，每一个厂家都有自己的功能块集，虽然经常以相同名字出现，但算法可能大相径庭。本条描述了设计测试程序的一般规则。功能块可分成两组:一一一与时间相关的功能块(累加器、控制器、定时器、超前/滞后); 一一与时间无关的功能块，大致可分为:计算模块;逻辑模块(与、或等)。对两种类型的功
27、能块，可以做下面的质量检查t一一电源短时中断后，检查重新启动条件，以确认输出以及所提供的控制模式正确运行;检查引人负参数的影响;一一检查从手动到自动的无扰切换和设定值的跟踪设施;检查手动输出控制设施。4.3.2.1 与时间相关的功能块对带有积分系数的与时间相关的功能块，可能需要扩展到多个周期来测量以显示实际的时间特性。每一种功能块可能需要一种特定的测试。线性算法可以用频率响应测试法、阶跃测试法、斜坡或脉冲测试法来测试。与时间相关功能块的各种测试所得到的实际响应跟特定的微分方程的计算值相比较。在输入电路中可能的硬件滤波器的微分方程也必须考虑在内。对非线性控制算法，用某些标准监测过程进行闭环测试可
28、以显示它们的性能。对带有积分作用的控制算法(如PID)，可进行下面的测试:一一通常，通过设置功能块输出限值来抗积分饱和(防止饱和的影响)是种可用的软件防备措施。然而，无论软件抗积分饱和的自适应是否存在，仍应检查硬件输出电路的物理限值。如果没有，实际的消除抗积分饱和可能是部分的或无效的。一一检查计算积分作用的分辨率。如果分辨率太小，即使设定值和测量值之间存在偏差，积分作用仍将无效。4.3.2.2 与时间无关的功能块对计算器和与时间无关的功能块，必须做如下检查z一一确定什么范围的计算用工程单位执行以及在与输入/输出电路的连接上如何进行换算。一一一确定提供了防止被零除的保护且如何实现。确定提供了防止
29、不切实际的参数设置的保护(如低限超过高限)。一一确定超出计算能力的分辨率(单精度或双精度)的影响。一种不恰当的计算方法可能引起相当大的误差。一一确定极限值的影响。进行极限值输入和极限值参数设置的一些实际计算，并与理论公式相比较。4.3.3 精确度在信息流路径中的精确度值由模/数转换电路和数/模转换电路以及模拟电路的精确度决定。在信10 GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098: 2000 息流路径中，其他(数字)电路己预先决定了影响精确度的分辨率。精确度的评定仍可根据GB/T17614和GB/T18271所述方法进行。4.3.4 晌应度4.3.4.1 晌应时间对单台仪表进行典型
30、的阶跃和频率响应测试仍是有效的，并且可根据GB/T18271、GB/T17614.1 和JB/T8209所述方法进行测试。对频率响应测试，测试的最高频率为仪表采样频率的O.5倍。应检查仪表是否带有抗混叠滤波器以防止超过2倍的周期频率进入仪表。对于这些测量，评定人员应确保主要的任务不被其他任务影响(见4.3.4.2)。4.3.4.2 吞吐量吞吐量的概念在IEC61069-4:1997中有论述。吞吐量是描述在运行如单微处理器仪表、控制器和数字通信链路的多任务系统时，主信息流路径中单位时间处理的信息传输量的术语。吞吐量很大程度上取决于仪表和数字通信系统中存在的循环时间。通过尽可能加入新的子任务来扩大
31、任务从而改变软件负载以测试吞吐量。吞吐量也可能被特定任务(处理报警、下载新参数、请求配置数据)暂时影响。需要进行的吞吐量测试的关联性和深度，将由每种情况决定，并且可能取决于嵌入式多任务系统的复杂性。也可能取决于仪表和数字通信链路对过程控制和安全性的临界值。对吞吐量的测试，最基本的是定义并约定称为基本负载的最小负载。所有增大负载的测试都与基于基本负载的参比测试相关。适合于吞吐量测试的实际方案可能需要一个满载仪表的数字通信链路。而且为了避免不必要的和无用的测试，准备吞吐量测试需要理解其设计。在数字通信系统中可能出现的两种主要过载类型:一一一作为独立设备的控制器(仪表)过载;一一在系统中出自所有仪表
32、的通信过载。4.3.5 可靠性4.3.5.1 整体可靠性测试可靠性评定仅与具有下列一个或多个特性的仪表相关:一二提供自检;一一冗余部件;一一适合于与数字通信链路相连的通信接口。需测试的可靠性特性包括:可用性、可维护性、完整性和安全性(见GB/T182,72. 5)。在一台运行的仪表中，通过引入单个故障来分别测试这些特性。引入的故障的类型在4.4中描述。在故障没被检测到或者带有间歇故障的情况下，如有必要，测试程序可引入第二个故障。当出现内部故障时，为了检查仪表和数字通信系统的行为，下面的四个一般性问题是最基本的。对特定系统，这些问题在考虑系统设计的情况下必须进一步细化:a) 仪表和数字通信系统功
33、能受到影响?为了功能的可用性，将检查4.3.1中描述的功能性操作b) 仪表和数字通信系统报告了这个故障?完整性1) 在可接受的时间内，由在线诊断自动报告吗?如果不能。2) 由周期测试自动报告吗?如果不能。3) 通过离线诊断，由人工请求报告吗?4) 报告出现在:一-操作员的显示屏上?一维护显示屏上?c) 仪表或数字通信系统对故障采取了保护措施吗?安全性11 GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098 : 2000 1) 借助于冗余部件继续运行?2) 借助于后备设施继续(降级)运行吗?3) 能提供故障隔离?4) 当不能继续安全运行时，能关机吗?d) 在不影响数字通信系统运行的情况下，
34、能在线修复吗?可维护性，安全性1) 故障报告为更换故障部件或仪表给出了正确的信息?2) 在不影响数字通信系统运行的情况下，可更换有缺陷的部件吗?3) 维修需要哪些工具?的在更换后修复的模块能自动重启和上线吗?5) 重启和上线的修复模块对教主丰一4.3.5.2 完整性首先应分析仪表所提供一一检查仪表显示屏一-一检查在故障发一一易于通过本鲁棒性，仪表防4. 3. 7 非任务相关特性非任务相关特性并不直接一(显示的可读性、操作员密关。然而，它们对正确地使用仪表一一根据GB/T17214或IEC60721的环境分类(可能对4.4章中测试的严酷等级的选择有影响); 一一文档和仪表标识;一一培训iI。4.
35、 4 影晌量与相关测试4. 4.1 过程域过程域考虑通过输入/输出电路进入仪表的干扰:一一输入/输出信号接地;12 GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098 :2000 -一输出负载变化;一-线路阻抗;-一一输入/输出电路开路;一一输入/输出电路短路;一一输入过范围;一一共模干扰;一一串模干扰;一一电磁干扰(传导性的); 一二绝缘电阻。上述各项的测试详见GB/T18271。GB/ T 18271中没有考虑的测、一一过程介质特性的影响;一-一过程介质条件的影这些测试只在评用途的测试设备和革才关产品的IEC或IS/J标圈。4. 4. 1. 1 过程介根据被测的一一密度;一一电导王一
36、一磁导z一一粘度;一一腐蚀4. 4. 1. 2 过程介质条件y根据被测的物理量和一一压力;一一温度;, 一一介质状态(固态、液态、气态); 一一两相流(液体/气体或者液体/固体); 一一引起信号干扰的介质污染;流速(高、低、静止的流体)。对这些测试的严酷等级必需详细定义，当准备评定时用来考虑评定对象。4.4.1.3 安装条件的影晌根据被测的物理量和使用的测量原理，应考虑下列安装条件的影响:一一传感器部件的安装位置;13 GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098: 2000 一一由上游阀、管路的几何结构(空间弯曲、T型弯曲、弯管接头、所有几何形状的直径的突变等)引起的流场扰动(特
37、别是对流量计); 一一通过过程介质的电流;一一传感器部件内部或表面的涂层;一一热绝缘的程度;一管路连接上的机械应力;一一密封垫部分阻塞管道。对这些测试的严酷等级必需详细定义，当准备评定时用来考虑评定对象。4.4.2 实用域实用域考虑通过电源连接进入仪表的干扰E电源电压的变化(电压和频率); 一一一电源低降p一一电惊中断P一一电磁影响(传导性的); 一一电摞电压反向;一一绝缘电阻;一一绝缘强度。4.4.3 环境域环境域考虑主要通过周围环境进入仪表的干扰:一一环境温度(干端); -一一温度变化率;-一一湿热(湿度); 一一电磁干扰z静电放电;射频干扰(辐射的); 磁场干扰。一一机械影响(如:振动、
38、机械冲击); 一生物侵蚀;腐蚀性气体;一大气压力。上述各项的测试详见GB/T18271。4.4.4 时间域时间域考虑由时间引起的干扰和性能的下降:启动;一一老化(在稳定的输入下长期运行、磨损)。上述各项的测试详见GB/T18271。4.4.5 人工域人工域考虑由于操作员和维护人员疏忽大意而错误使用仪表。在本部分的评定期间，制造商应到测试现场以提供支持，解挥不可预料的行为和对破坏性测试提出警告。4.4.5. 1 误操作为了防止错误使用仪表和未经授权企图使用仪表，应在设计中采取有效的安全措施。测试需要证明仪表本身提供的抵抗这些行为的防护等级。当仪表可集成在数字通信系统中或者通过手持终端或计算机可访
39、问时，这一测试是非常重要的。GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098: 2000 4.4.5. 1. 1 应考虑的参数一-错误地使用代码/命令去调用显示、控制回路、标签代码、外围设备和程序;一一在键盘、触摸屏等上面随机操作;一一通过短时间内在键盘和其他操作员输入设备上引入大量命令，产生溢出条件;一一未经授权的访问企图，诸如使用禁止或限制的命令来操作仪表和用机械措施(键盘锁等)进行篡改。4.4.5. 1. 2 初始条件在引人操作员错误(误操作)前，仪表应调整到没有故障或故障指示的正常操作模式，仪表应按4.3.1中所述输入三角波信号的情况下运行。4.4.5. 1. 3 目视观察一一
40、仪表或数字通信链路的临时或连续的出错;一一警告或报警信息的出现和存储:一一信息或显示的失真;一一显示屏上出现错误的数据;一一错误引起损坏了吗?4.4.5.2 维护差错在数字通信系统中，多数仪表都能在不中断数字通信链路运行的情况下在线更换。测试需要确定仪表和数字通信系统中为防止和报告错误的维护动作所提供的防护等级。4.4.5.2. 1 应考虑的参数这里考虑的维护人员的错误动作包括:-一冗余通信电缆的互换;-一设置错误地址;一一电源连线、连接器、印刷电路板(如果可能)的反向连接;一一连接器连接到错误位置(如果可能); 一一由于没连接连接器，造成开路;二一执行不完整的或错误的启动过程;-一一仪表处于
41、错误的安全级别;一一在数字通信系统中同一地址的重复使用;一当进行机械调整时由于触摸临近的部分而引起短路。4.4.5.2.2 初始条件在引入错误前，仪表和/或数字通信系统应置为允许更换故障仪表的状态(通电或断电)。在引入错误后，激活更换的仪表的所有需要的动作都应执行。4.4.5.2.3 确定故障现象使用下面的一组询问来检查系统运行:-一一通过机械措施不可能产生错误动作吗?如果不可能，论述防备的措施;如果可能:-一系统模块能再次启动或上线吗?在两种情况下(能或不能)，都必须回答下面三个问题:仪表或数字通信系统报告了一个错误条件吗?所涉及的仪表和/或数字通信链路上的其他仪表的运行由于企图错误启动而受
42、到影响吗?错误维护引起损坏吗?4.4.6 任务域任务域应考虑:-一仪表对被测变量变化的响应(动态行为); -一由于违反加载原则或特定任务的临时性高要求，可能会经常地出现软件过载条件，引起主信息G/T 19767-2005/IEC/TS 62098: 2000 流路径中的干扰。4.4.6.1 晌应测试可以对被测变量使用不同的激励类型来进行响应测试，响应测试可考虑用户可调滤波器的可能性(如果提供)。应考虑的激励包括:一一阶跃干扰;斜坡干扰;一一正弦波干扰。控制器的输出响应。4.4.6.2 吞吐量测试注:以下描述的过程适用于-.仪表数的链路。/4.4.6.2.1 控制器(仪4. 4. 6. 2. 1
43、. 1 初始条定义相关信，一一定义由最小一一定义或测一一在基本负程)。当增加软件负对仪表和数字、一一根据不同一一关于缓冲区大/一一关于结构化多任4. 4. 6. 2. 1. 2 测量方法在单机测试中，为了读出通过下列方法增加负载，在主一一控制和测量任务:按预定步长一一配置的上传和下载(通过计算机和于川礼一一报告请求(通过计算机和手持终端); 报警/事件处理任务。4. 4. 6. 2. 1. 3 测量仪表晌应16 在每次测试期间，进行下面的观察和测量:一一仪表的输出更新速率可以是:未受影响;减慢(测量); 暂时停止(测量); 长时停止。GB/T 19767-2005/IEC/TS 62098:
44、2000 -一对操作员输入/输出设备的调用和访问减慢(测量); -一信息丢失;-一相关诊断信息。4.4.6.2.2 数字通信链路的吞吐量4. 4. 6. 2. 2. 1 初始条件定义相关信息流路径(见4.1)，如4.3.1所述检查相关信息流路径;一一定义由最小硬件配置和最小应用程序构成的控制器和数字通信系统的基本负载;定义或测量连接到数字通信链路上的援据4数应性统时4们山系环UM时信循哼载通的UU负字同时件数不归软和据闯加表根和精瞅一采取的一系列一一关于与数字、关于缓冲4.4.6.2.2.2测在测试期间，报告请求;一一上传或下载配二。量应包括:数字通信系统中测试回路未受影响;减慢(测量); 临
45、时停止(测量); 长时停止。一一操作员接口的输入/输出设备的调用和访问减慢(测量); 一一系统报警信息指示过载;一一对报警强度测试确定报警测试的信息丢失和达到的溢出点;一一操作员接口上的正确的时间标记(按事件顺序); 一一一信息丢失;一一相关诊断信息。17 GB/T 19767一2005/IEC/TS62098 :2000 4.4.6.2.4 预防措施对特定的通信系统设计测试程序时，考虑仪表和通信链路固有的交互方式或者用户采用的交互方式是很重要的。例如，设置错误的优先级或考虑采用了一种系统中不使用的数据传送方法，可能导致不正确的测试方法和结论。4.4.7 硬件域(故障插入测试)在测试期间，制造
46、商应在测试现场以提供支持，解释意外的行为和对破坏性测试提出警告。插入的故障程序应与制造商合作来建立。4.4.7.1 测试描述这一测试意味着确定出现单个内部故障时仪表的故障行为(可靠性)。测试适用于:一一带自检的单台仪表;一一一带自检和定义了降级运行(故障)模式的单台仪表;一一带自检的冗余仪表。4.4.7.2 应考虑的参数应与制造商合作建立故障插入测试的实际程序。针对这一目的，制造商将提供详细的功能块图、电路图和布线图，这些将用于方案的制定:一一故障引人的位置;一一故障类型和如何实现一个合适的故障模拟。这一程序的一般结构设计如下且考虑了仪表可能会有冗余部件。下列故障类型可以引人:一一冗余部件掉电
47、，主从分别引入;一一单个部件掉电;一一通信丧失;冗余电源装置掉电，主从分别引人;一一一单个电源装置掉电;一一一仪表中不同模块掉电(24V，5V、+15V、15V等);一一冗余仪表里的公用部件丧失;印刷电路板的电路失效导致产生0或1的特定信号;一一印刷电路板的元件失效导致产生0或1的特定信号;外部设备(可视显示装置、键盘、打印机、磁盘驱动器等)掉电;一一-与外部设备的通信丧失;电源线、总线线、地址线(如输入多路复用器)的开路/短路。注:在元件级，测试可限于制造商通过自诊断系统打算监视的或考虑必需的元件。应考虑的元件故障有:1)固态元件(如晶体管、半导体闸流管、集成电路)中，两个引脚间的电路开路或短路;或一个引脚连续接收逻辑0或1信号:2)继电器闭合或打开失效;3)继电器没有请求时闭合或打开;4)电阻/电容/二极管短路或开路。4.4.7.3 初始条件故障引入前，仪表应设置为正常的运行模式并清除自检报警。如果不能清除自检报警，制造商将检查、复位或修理该仪表。所有输入和
