🫁 制氧机安全冗余
故障注入 · 30章
📘 风格 · 专业硬核
01
安全冗余架构概述
ISO 80601-2-69
SIL 2/3
架构目标
02
双MCU热备架构
主从心跳
故障切换
共享存储器
03
传感器冗余设计
氧浓度双通道
流量备份
压力三模
04
执行器冗余策略
比例阀双线圈
电磁阀并联
电机双绕组
05
电源冗余方案
双路供电
电源监控IC
欠压/过压
06
通信冗余机制
CAN双通道
I2C主从切换
SPI菊花链
07
看门狗与监控
外部TPS3823
内部IWDG
窗口WWDG
08
故障检测与诊断
BIST开机自检
在线诊断
NVRAM记录
09
安全状态机设计
正常模式
降级模式
安全停机
10
故障注入测试概述
注入目的
硬件/软件/时序
测试流程
11
硬件故障注入
电阻短路/开路
电容漏电
引脚悬空
电源纹波
12
软件故障注入
内存位翻转
寄存器篡改
堆栈溢出
看门狗超时
13
时序故障注入
时钟抖动
信号延迟
异步毛刺
总线竞争
14
传感器故障注入
氧浓度漂移
流量堵塞
压力零点偏移
15
执行器故障注入
比例阀卡滞
电磁阀无法切换
电机堵转
16
通信故障注入
CAN位错误
I2C时钟拉伸
SPI数据错位
17
电源故障注入
电压跌落
瞬时断电
浪涌电流
纹波叠加
18
故障注入工具链
JTAG调试器
FIB板
Python脚本
19
测试用例设计
等价类划分
边界值分析
正交实验
20
故障注入执行与监控
实时采集
响应时间测量
安全动作验证
21
故障注入结果分析
故障覆盖率
FMEA
根因定位
22
安全冗余架构验证
FMEDA
定量可靠性
23
冗余切换时间测试
主从切换延迟
传感器切换
电源切换
24
故障恢复测试
瞬时恢复
永久降级
状态同步
25
长期稳定性测试
加速老化
温度循环
湿度/振动
26
SIL认证
SIL 2/3要求
认证流程
文档准备
27
IEC 62304 软件生命周期
软件计划
需求/架构
单元/集成测试
28
风险管理文档
风险分析报告
FMEA表格
FTA
29
案例研究
品牌制氧机冗余
故障注入实战复盘
30
课程总结与展望
AI故障预测
数字孪生
认证更新