功能安全与信息安全融合的温度变送器及其操作方法

摘要

本发明公开了一种功能安全与信息安全融合的温度变送器，其中，包括：主控微控制单元连接：采样模块、加密存储模块、通讯模块、输出模块。还公开了一种功能安全与信息安全融合的温度变送器操作方法，其中，功能安全任务包括：采用RAM诊断、ROM诊断、故障诊断；信息安全任务包括：密码防护、访问控制、安全通讯。本发明保证仪表的基本功能，既保证功能安全，又增加了信息安全防护能力，并且，功能安全与信息安全技术深度融合，提高仪表的诊断能力，提高了仪表智能化与可靠性水平。

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度变送器，尤其涉及一种功能安全与信息安全融合的温度变送器操作方法。

背景技术

随着智能仪表与外部设备通讯的广泛应用，会导致仪表越来越受到信息安全的威胁；同时仪表测量与诊断智能化水平提高，导致仪表功能复杂度大大提高，仪表功能安全技术显得尤为突出。

发明内容

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种功能安全与信息安全融合的温度变送器，其中，包括：主控微控制单元连接：采样模块、加密存储模块、通讯模块、输出模块。

如上所述的功能安全与信息安全融合的温度变送器，其中，所述主控制单元还连接有：显示模块。

如上所述的功能安全与信息安全融合的温度变送器，其中，所述主控制单元还连接有：人机操作模块。

一种功能安全与信息安全融合的温度变送器操作方法，其中，功能安全任务包括：采用RAM诊断、ROM诊断、故障诊断；信息安全任务包括：密码防护、访问控制、安全通讯。

如上所述的功能安全与信息安全融合的温度变送器操作方法，其中，主控 MCU对功能安全任务、信息安全任务分配相应的优先级。

如上所述的功能安全与信息安全融合的温度变送器操作方法，其中，主控MCU对功能安全任务、信息安全任务设定相应的处理时间。

如上所述的功能安全与信息安全融合的温度变送器操作方法，其中，主控 MCU对功能安全任务、信息安全任务进行自诊断，如果出现故障，则进入故障状态。

如上所述的功能安全与信息安全融合的温度变送器操作方法，其中，密码防护包括：周期性密码校验。

如上所述的功能安全与信息安全融合的温度变送器操作方法，其中，访问控制包括：对关键资源进行设置，针对不用用户及密码区分不同权限。

如上所述的功能安全与信息安全融合的温度变送器操作方法，其中，安全通信包括：采用加密解密算法保证通讯链路数据的安全；安全通讯协议中包含时间戳，保证每次通讯命令的时序正确；建立通讯时，首先进行身份认证，身份认证后才能进行数据通讯；通讯相隔某段时间后，进行身份认证信息再验证，防止被篡改。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明保证仪表的基本功能，既保证功能安全，又增加了信息安全防护能力，并且，功能安全与信息安全技术深度融合，提高仪表的诊断能力，提高了仪表智能化与可靠性水平。

附图说明

图1是本发明功能安全与信息安全融合的温度变送器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

图1是本发明功能安全与信息安全融合的温度变送器，请参见图1，一种功能安全与信息安全融合的温度变送器，其中，包括：主控微控制单元连接：采样模块6、加密存储模块5、通讯模块1、输出模块2。

进一步的，主控制单元还连接有：显示模块3。

进一步的，主控制单元还连接有：人机操作模块。

本发明还公开了一种功能安全与信息安全融合的温度变送器操作方法，其中，功能安全任务包括：采用RAM诊断、ROM诊断、故障诊断；信息安全任务包括：密码防护、访问控制、安全通讯。

进一步的，主控MCU4对功能安全任务、信息安全任务分配相应的优先级。

进一步的，主控MCU4对功能安全任务、信息安全任务设定相应的处理时间。

进一步的，主控MCU4对功能安全任务、信息安全任务进行自诊断，如果出现故障，则进入故障状态。

进一步的，密码防护包括：周期性密码校验。

进一步的，访问控制包括：对关键资源进行设置，针对不用用户及密码区分不同权限。

进一步的，安全通信包括：采用加密解密算法保证通讯链路数据的安全；安全通讯协议中包含时间戳，保证每次通讯命令的时序正确；建立通讯时，首先进行身份认证，身份认证后才能进行数据通讯；通讯相隔某段时间后，进行身份认证信息再验证，防止被篡改。

具体的，在本发明的实施过程中：基于温度变送器的功安全需求，提出了温度变送器具有自诊断功能，若诊断出故障，则进入“故障状态”。诊断的故障类型包括下列几种：

1、内部MCU的故障诊断(ROM、RAM、E2、指令等)

2、内部AD转换模块故障。

3、内部工作电压漂移故障，当内部工作电压大于3.5V或小于3.0V，变送器诊断为“故障状态”。

4、输出电流故障，实际输出电流与预期的输出电流偏差±2％，变送器诊断为“故障状态”。

5、环路电压过压故障，当回路工作电压高于45V时，变送器诊断为“故障状态”。

6、环路电压欠压故障，当回路工作电压低于10V时，变送器诊断为“故障状态”。

7、传感器断线故障，变送器诊断为“故障状态”。

8、传感器输入信号超限，变送器诊断为“故障状态”。

9、时序诊断，保证整个软件时序确定。

10、具有看门狗功能，若软件故障则变送器可自动复位。

11、电流输出诊断，采用回采的方式，对输出电流与预输出电流进行比较的方式实现。

12、采样模块6诊断，对采样模块6的AD芯片进行诊断，保证其基准与功能正确。

再次提出了信息安全防护功能要求的技术措施，这些技术措施硬件仅增加了的密码模块，基本通过软件手段实现，这样可减少硬件成本。

1、密码保护：周期性密码校验。

2、访问控制：对关键资源的有效控制。

3、通讯数据加密解密：采用加密解密算法保证通讯链路数据的安全。

4、权限控制：分配读数据与写数据的不同权限，特殊资源访问机制；数据分配不同的密码层级。

5、通讯安全协议：安全通讯协议中包含时间戳，保证每次通讯命令的时序正确；建立通讯时，首先进行身份认证，身份认证后才能进行数据通讯；通讯相隔某段时间后，进行身份认证信息再验证，防止被篡改。

最后制定了温度变送器的信息安全与功能的融合机制，首先确定为实现基本功能，确定最长的任务周期满足温度变送器的功能要求；其次为每个任务标记好任务编号及任务的运行时间，任务分为周期性任务和查询式任务，周期性任务根据运行时间定时调用，由于功能安全要求中断任务的确定性，故设定了查询式任务，定时查询触发任务的状态标志，当有任务触发标志后执行任务。通过任务的确定性保证了资源的高效利用，从而达到发生故障时，温度变送器进入安全状态。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员可以无需创造性劳动或者通过软件编程就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。