智能儀表與現場總線技術實現了先進的診斷功能

雖然診斷和監測係統早已被廣泛使用，但它仍存在一些缺陷。一般來說，診斷係統的應用是特定的,同時也不具備互操作性。此外，對於整個過程自動化及監測係統來說，診斷係統還是很昂貴的。傳統的診斷係統要求專門的硬件來監測特定的功能。大多數監測係統缺少來自過程和儀表的實時數據,最後監測係統在與工廠內的操作、工程及商務功能的連接上還有很大的局限性。用戶界麵、數據庫、報警等其它功能大多無法實現互操作。解決這些問題,就需要新的診斷和監測方法以及新的結構，它必需有足夠的能力處理大量的用來解決問題的信息，並能區分每個問題的來源,這樣就能迅速查出回路中的問題所在。　　　　基於現場的結構結合先進的現場診斷和控製,有效彌補了這些缺陷並且大大提高了經濟效益。在本文中我們將詳細敘述運用基於現場的結構進行現場診斷和控製所帶來的好處。　　　　基於現場的結構　　基於現場的結構通過現場智能儀表的強大功能來提高工廠性能。在過去的幾年裏，現場儀表中計算機的功能不斷增加，設備感應能力也在不斷加強；通訊能力得到空前地發展，基金會現場總線使現場儀表的功能得以完善。這些因素改變了過程自動化結構和過程控製的基本概念。　　　　當今的現場儀表集強大的功能於一身，並不局限於閉合回路控製、先進的連續控製和間斷性控製，還能實施過程監測統計，無論是真正的過程偏差還是理論上的偏差，都能被探測得到。改進後的傳感器能夠較以前更為準確地探測整個工廠內的過程狀況，這種探測是可重複的。通過探測，象飄移、偏離，噪音等信號都將一目了然。　　　　再將這些信號與過程控製信息相結合，就能更為廣泛地對設備和過程狀態進行探測，如傳感器的使用壽命等。這些功能隻有當自動化結構協調地獲取和使用信息 時才能得以實現。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　傳統的自動化結構不具備也無法向用戶提供這些功能和價值。每次從現場儀表中隻能獲得一種信息，然後把它傳送到過程控製係統用於閉合回路控製，或用於查詢。它不能將諸如模式、報警、設定點變化等信息傳回到現場儀表進行分析。　　　　基於現場的結構在獲得、傳播和使用信息中有著本質的區別。第一，部分或所有數據分析是在儀表內完成的，這就減少了通訊的量。第二，傳感器可以獲取係統無法獲取的信息進行分析。第三，將這些信息與過程控製活動，如模式、點設定，裝載以及其它變化結合起來，可以及時對設備、過程狀態及性能進行監測。　　　　　　智能現場儀表的先進診斷和控製功能　　不斷增加經濟效益是經理和工程隊最為重要的任務。過去工程師是通過優化過程控製係統來實現效益的，然而，僅僅提供更好的控製方案還不足以提高經濟效益。事實上改進工廠可用率，提高工廠效益的關鍵在於防患於未燃。　　　　隨著通訊和傳感技術的發展，工廠的管理方式發生了翻天覆地的變化。智能變送器、閥門、馬達和驅動器提供的重要信息不僅包括儀表自身的狀況而且包括整個過程的狀況。把這些信息與先進的控製結合起來可以大大降低過程偏差，增強過程可用率。　　　　將日常的控製分布到現場儀表為過程自動化開辟了新的領域。Ff基金會現場總線是唯一能夠提供“在現場的控製”的通訊協議。傳統的做法是變送器隻用來測量過程變量、閥門僅被當作最終的控製元件。Ff基金會現場總線協議使變送器和閥門都能執行PI、PD和PID的控製運算以及模糊控製。　　　　與傳統的4－20mA以DCS為基礎的設計相比，如今的變送器和閥門更具智能化。現場儀表不再僅僅提供簡單的測量或接收PID輸出信號來判斷閥門的位置。新型的閥門帶有智能定位器，可以根據控製信號確定自已的狀態是否符合要求。同樣，變送器具有處理和傳感功能，可以比過去獲得更多的信息。即便傳統的DCS係統也能通過4－20mA通訊設備獲得這些信息，但是信息分析寬帶將嚴重降低運行的性能。　　　　以下部分列出了一些艾默生過程管理的現場設備是如何實行診斷的例子。  艾默生過程管理提供3種層次的診斷：　　　　&;#61623; 設備級的診斷　　&;#61623; 回路級的診斷　　&;#61623; 操作級的診斷　　　　設備級的診斷注重的是確定智能設備的狀態和規格。如壓力變送器、溫度變送器、控製閥或電磁流量計。　　　　Ff基金會現場總線設備具有幾個功能塊，象傳感器模塊、資源模塊。這都是由現場總線基金會決定的，它是一個獨立組織，管理基金會現場總線這一開放的通訊標準。這些功能塊內置於儀表內，具有先進的診斷和控製運算功能。專門實施診斷的功能塊稱為“先進診斷模塊”（ADB），它排在傳感模塊後麵，並連接到其它功能塊如RB、PID、AI 和AO模塊。　　　　回路級的診斷主要是控製回路以及確定故障的回路因素。在典型的常規控製回路（單回路）中，往往包括一個測量儀表、一個控製器和最終控製元件。讓我們來看一個流量常規控製回路，這個回路由流量計、PID控製器和一台閥門組成。回路的診斷將確定問題是出在哪一個環節上。　　　　操作級診斷主要是管理整個工廠的過程，以確保所有的設備運行良好，設備穩定性達到最佳，而偏差降到最低點。操作級診斷實施的關鍵在於正確傳遞診斷和維護信息。　　　　正因為是高級別的診斷，所以我們非常注重過程設備的監測,如蒸餾塔、反應堆、電力係統、熱交換器和其它。在這一級別，我們對實時過程控製優的化也很重視。MDC技術公司是艾默生過程管理的兄弟公司，從中您可以了解有關這項技術的詳細情況。　　　　智能報警和事件管理　　　　既能更好地利用這些技術，又能在處理信息流時不影響操作人員的日常工作，這是一大挑戰。過程狀況信息有時會過於泛濫，操作人員報怨因為報警實在太多，他們不得不忽略掉幾乎所有的報警，結果報警反而變成了一種麻煩。 由艾默生過程管理推出的智能報警功能和事件管理功能解決了這個問題。　　　　智能現場設備、AMS設備管理軟件和DeltaV過程控製係統能夠隻將有用的報警和事件記錄放入信息欄。　　　　結論　　　　在這篇文章中我們已經描述了基於現場的結構憑借現場智能化來改進工廠性能。近幾年來，自動化的先進性融合了在現場設備中不斷發展的計算機技術，越來越高的設備傳感性能及功能強大的標準的通訊協議Ff基金會現場總線，使現場設備在功能和價值上發生了一個質的飛躍，從而改變了過程自動化結構和過程控製的最初定義。　　　　　　參考　　1、DeltaV, Emerson Proce  Management, www.PlantWeb.com　　2、Ff基金會現場總線的實施和效益  www.tesdriveplantweb.com　　3、Ff現場總線基金會網站：www.fieldbus.org　　4、AMS設備管理係統網站：www.a etweb.com　　5、MDC技術公司網站： www.mdctech.com