图1 Menosens数字化智能传感器和Liquiline两线制变送器是pH值检测传感器和数字化智能检测技术中的重要组成部件     

安全完整性等级SIL，即要通过避免错误和对错误的监控把风险降低到允许的水平之内。因此，SIL仪器设备就是对人员、生产流程、生产设备和环境有着重要保护意义的仪器和设备。世界上第一家由TüV认证授权的SIL-2级安全完整性检测分析设备为您提供了这方面的安全检测和分析。

Memosens数字化智能传感器和Liquiline变送器达到了最新的科技水平。因为TüV对SIL安全完整性检测机构所使用的检测、分析仪器提出的要求明显地要高于生产实践中的SIL安全完整性检测仪器和设备。SIL-2级的pH值检测设备不仅要按照IEC 61508标准进行研发设计，而且它也满足了国家标准编辑委员会倾向修改的、要求更高的一些改动条款，因此是一种适用于未来发展的检测仪器和设备。

这一检测设备由三大部分组成：Memosens pH值检测传感器Orbisint CPS 11D，Monoses电缆CYK10和两线制变送器Liquiline M CM42。由TüV Süd对这一仪器设备的SIL-2级安全完整性配置和IEC 61508标准的贯标一致性进行了确认。从而整个pH值检测设备能够在受保护的生产设备中使用，例如在有PLT保护装置，或者在质量检测设备中使用。这一认证证书就是一份极有力的IEC 61508标准贯标证明。它涉及到了所有使用的子系统，包括使用的所有通信技术协议。例如：

符合SIL-2的硬件；

与IEC 61508标准的一致性；

系统研发所需的所有许可认证证明，尤其是软件研发的许可证明。

而且这还包括未来版本的IEC 61508标准，即把生产保障也纳入其中的、比原版本标准更加严格的、真正修订的标准版本的内容。在Menosens传感器与两线制变送器直接的电缆通信技术协议是Memosens V1.0版的数字化智能充电器通信协议。这一通信技术协议在TüV Süd的检验认证框架内被确认为可在直到SIL-3级中使用的通信技术协议。

由于这一认证许可不仅仅是对每个检测仪部件的认证许可，而且也是对整个检测仪器设备的认证许可，因此用户既可购买后立即使用整台检测设备，也可把仪器设备中的某一部分与其他获得认证许可的设备连接起来使用。

本文下面介绍的情况是在特殊生产流程中使用的情况。这些特殊性对传感器组成部件的故障率有着极大的影响，因为被检测介质与传感器的检测探头直接接触。传感器探头本身不是电子元器件，因此按照IEC 61508标准不能直接得出检测数据。尽管如此，为了方便客户的使用，Endress+Hauser公司研发了一种方法，从而可以在任何流程介质中都能够利用这种传感器进行酸碱度的检测同时又满足了FMEDA和IEC 61506标准的规定（参见相关链接中的说明）。

图2 Memosens连接件是一种电感式的、非接触型的连接件，能够方便地连接传感器和电缆

完美地完成pH值的检测分析

在安全系统的标准诊断分析方法（例如：RAM-测试，ROM/FLASH-测试，各个测试系统的过程监控等）之外，这一获得了认证许可的检测仪器设备还提供了更加完美的分析功能，例如：检测到pH值的逻辑分离。即检测到的pH值不仅仅在传感器中进行计算，而且在变送器中也进行计算。两者的计算结果被逻辑性的分离开来，但又通过检测仪器设备平行地同时计算出来、经两条物理通道分别发送出去。因此要由一个表决电路对这两个电流输出按照1oo1D（单通道系统）进行处理。这一表决电路对这两个电流信号进行监控，并按照规定的时间间隔发送这两个信号；直到两个电流输出中的一个信号超过了规定的时间t，或者超过了定义的量X为止。最可靠的信号输出，例如像一个非SIL检测到的信号，总是第一个电流输出。

另一个安全分析的特征是传感器、变送器中的检测顺序计数器以及对它的监控。这样就可以简单而又高效地发现检测到的当前数据。

安全可靠的标定、定位和检测

两点标定是安全功能的一个组成部分。由于在计算pH值时选择使用的是参考方式，因此标定就有着非常重要的意义。这一检测分析仪器设备所具有的安全功能有下列各项：

在手持式标定器的帮助下完成生产现场的两点标定；

可靠的pH值计算；

利用两个电流输出传输pH值（在标定参考值的帮助下）。

Liquiline M CM42双线制变送器的标定和向安全工况的转换采用的是特殊的新方法，以便能够在显示屏上可靠地显示与用户交互的全过程。这样，就使得SIL检测设备能够像普通的检测设备一样使用了，可以按照普通检测设备的操作方式进行操作。其不同于普通检测设备的地方已经在使用前就设定完毕，也可由操作者简单地在显示屏上对这些设定的参数进行修改和完善。

Liquiline M CM42双线制变送器也可直接用于对pH的极限值进行监控。大多数情况下，这一设备只用于把传感器检测到的电流信号可靠地传输到变送器的电流输出端。

该检测设备在工作时不断地进行自测、自检，并对发现的传送通道中出现的错误自行修正。根据Namur NE 43标准的要求，错误电流的输出至少每4s检测一次。这一检测信号应传送到后续的PLS或者其他的单元中，由那里的保护功能装置做出相应的反应。这些错误信号在操作者对该检测仪进行现场操作之前一直保存在那里。

安全手册和安全复查

该设备的整体保护功能所需的计算都按照IEC 61508和IEC 61511标准的规定和要求在安全手册中一一列出，清楚地给出了该设备各个部件能够达到的数据值。它们仅在计算整个设备的安全保护功能时使用。例如可以在安全手册中找到PFD值（按照IEC 61508标准值规定适用于低层使用），SFF值，失效率（危险的、不危险的等）用于未知危险性失效的MTBF和其他一些数据。

该安全手册也包含了使用过程中要注意的所有安全、报警和复查时应实施的操作过程等信息。其中，传感器无需进行复查，也就是说，在传感器到达规定的使用寿命之后就要更换新的传感器。而连接电缆则可以毫无问题地在一台SIL-2级的安全完整性检测设备中连续使用4年；变送器可以使用2年，无需复查。

获得了TüV认证许可的SIL-2检测分析设备操作简单、使用舒适，如同人们已经熟悉的Memosens数字化智能传感器的使用和操作一样。同样，用户也能够在SIL-2级检测中从坚固耐用的插接式感应信号传递和数字通信技术协议以及智能化的传感器探头中获得好处。而可靠的、舒适的使用这一设备的前提就是具有SIL-2检测系统的实验室。

这一SIL安全完整性解决方案的实现离不开广大工业用户，在用户的支持下必将会有一个适合于未来发展要求的解决方案。      

传感器中FMEDA（失效模式影响和诊断分析）的安全性评估  

在整个酸碱度检测分析时要对酸碱度检测传感器的计算给予极高的重视。这里不仅仅要注意到物理因素（压力、温度等），而且还要注意与化学介质的接触情况。不允许在没有失效率定量分析的FMEDA安全评估的基础上用这种传感器直接进行安全分析。与电子的和机械的零部件不同，有玻璃探头的酸碱度检测传感器没有故障失效率的数据库；例如西门子标准 Siemens-Norm 29500。

基于这一原因，在使用具有玻璃探头的pH值检测传感器时要借助于相对检测方法的帮助，通过试验定义好量化的故障失效率数据。这些故障失效率数据可用于整个pH检测传感器，成为它的量化FMEDA数据，从而可以在整个pH值检测设备中使用。

在上一页的表格中，给出的是以饮用水为例的PFD值计算结果，在饮用水的酸碱度分析中，Orbisint CPS 11D传感器总的PFD值为7.3E-4、安全失效分数SFF为94%。