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艾默生過(guò)程管理公司壓力產(chǎn)品經(jīng)理 Dale Perry （左）
艾默生過(guò)程管理公司PlantWeb高級(jí)顧問(wèn)Jonas Berge （右）

    在過(guò)去幾年里，各種專用壓力變送器層出不窮，專門針對(duì)差壓流量、質(zhì)量流量、安全認(rèn)證和診斷等應(yīng)用領(lǐng)域。專用變送器的價(jià)值體現(xiàn)在其提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量以及增加過(guò)程正常運(yùn)行時(shí)間。任何工廠都不希望在設(shè)備生命周期管理、設(shè)備安裝、開車、日常維護(hù)、緊急維修等儀表維護(hù)工作中增加復(fù)雜程度。

    變送器的發(fā)展

    變送器在硬件上已經(jīng)融入了很多先進(jìn)技術(shù)以使安裝和維護(hù)更方便。標(biāo)準(zhǔn)硬件都是用螺栓固定的閥組，這種方式早已過(guò)時(shí)，現(xiàn)在人們都使用一體化閥組以及各種應(yīng)用于流量測(cè)量的基本元件。變送器被送到現(xiàn)場(chǎng)之前就已經(jīng)過(guò)標(biāo)定和壓力測(cè)試，可以直接安裝。

    顯示開車、維護(hù)、標(biāo)定和故障排除是下一個(gè)有待開發(fā)的功能，這將使儀表的使用更為方便。以前在顯示方面沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，主要問(wèn)題在于儀表生產(chǎn)廠家不可能對(duì)控制系統(tǒng)提出顯示儀表的要求，也無(wú)法要求在系統(tǒng)上訪問(wèn)變送器的功能信息。一般都是由系統(tǒng)廠商決定是否要顯示以及如何顯示儀表的功能信息，因此如果儀表與系統(tǒng)出自不同廠家，那么儀表很容易就處于劣勢(shì)地位了。

    如今情況早已有所不同，HART基金會(huì)、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線以及Profibus共同制定了增強(qiáng)型EDDL（電子設(shè)備描述語(yǔ)言）的標(biāo)準(zhǔn)IEC61804，它將復(fù)雜的儀表功能信息用簡(jiǎn)單的方法顯示出來(lái)。增強(qiáng)型EDDL可將所有屏幕顯示文件內(nèi)置于標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備集成文件，這樣就能由儀表廠商來(lái)決定顯示的內(nèi)容了，再也不會(huì)發(fā)生諸如只能實(shí)現(xiàn)部分功能；只能提供有限數(shù)據(jù)；對(duì)于多步驟操作只提供有限的導(dǎo)航顯示等情況了。

    儀表廠商則競(jìng)相推出使用最為方便的顯示方式。另一個(gè)重大變化則是由于EDDL的標(biāo)準(zhǔn)化，使它可以應(yīng)用于任何廠商的系統(tǒng)中。

    在EDDL產(chǎn)生之前，壓力變送器的診斷狀態(tài)無(wú)法以圖形方式快速顯示，當(dāng)你在查看當(dāng)前參數(shù)值時(shí)，就無(wú)法知道2分鐘前的壓力。而當(dāng)設(shè)備有多種變量時(shí)，你就不得不分別去查看這些數(shù)值，并在腦子里進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比。

    維護(hù)和故障排除

    圖1 就是增強(qiáng)型EDDL的屏幕顯示，壓力變送器的信息盡收眼底，使用比以前方便多了。在同一個(gè)屏幕上，可獲取變送器的狀態(tài)信息和當(dāng)前的PV值，同時(shí)還能完成一些基本的組態(tài)和任務(wù)。

圖1: 用增強(qiáng)型EDDL顯示過(guò)程變量

    最明顯的是趨勢(shì)圖，它是增強(qiáng)型EDDL中的標(biāo)準(zhǔn)圖表。在本例中，圖表顯示的是最近10分鐘的壓力數(shù)據(jù)。圖表中有幾種不同顏色的曲線，分別表示傳感器的限值和量程，讓你一目了然。

    圖2所列是一個(gè)非常強(qiáng)大的工具，廠商運(yùn)用圖表向技術(shù)人員提供過(guò)程信息以及故障排除指導(dǎo)，在本例中提供的是變送器的診斷狀態(tài)信息。

    根據(jù)圖3可以看出，查看設(shè)備的所有變量非常簡(jiǎn)單，所有信息盡收眼底。由于一臺(tái)壓力變送器可以有多個(gè)變量，那么這些變量的顯示方式就非常重要了。在這個(gè)例子中，每個(gè)變量都有單獨(dú)的標(biāo)簽來(lái)顯示具體信息，但是你也可以同時(shí)查看所有變量。當(dāng)變量偏離正常狀態(tài)時(shí)，曲線就會(huì)變成紅色。

圖 3: 每個(gè)變量都有單獨(dú)的標(biāo)簽顯示具體信息。

    組態(tài)

    技術(shù)的發(fā)展使壓力變送器具有很高的性能，其運(yùn)行非常可靠。僅管在某些情況下需要更多的組態(tài)工作，比如要求特別高的精度；環(huán)境對(duì)變送器造成了不利的影響；許可證要求或法規(guī)要求，但通常情況下，傳感器幾乎無(wú)需進(jìn)行組態(tài)。

    一般工廠中會(huì)有幾百臺(tái)壓力變送器，而且來(lái)自不同生產(chǎn)廠家，型號(hào)不同，甚至采用的協(xié)議也不同。多年來(lái)，經(jīng)過(guò)更新?lián)Q代，現(xiàn)場(chǎng)也會(huì)采用許多新版本的變送器。

圖 2: 變送器狀態(tài)圖

    要對(duì)這支壓力變送器的混合大軍進(jìn)行組態(tài)對(duì)于技術(shù)人員來(lái)說(shuō)具有很大的挑戰(zhàn)性。增強(qiáng)型的EDDL使這項(xiàng)工作變得簡(jiǎn)單易行。EDDL內(nèi)置導(dǎo)航功能，指引技術(shù)人員按順序完成每一個(gè)操作步驟。

    診斷

    增強(qiáng)型的EDDL圖型功能使壓力變送器的故障排除更為簡(jiǎn)單。例如：變送器的狀態(tài)按鍵隨變送器的健康狀況而變化。技術(shù)人員根據(jù)顯示的圖表確定故障原因，而非憑空猜想。

    圖4 例舉了一臺(tái)壓力變送器的故障顯示。在使用EDDL之前，技術(shù)人員可能只是收到類似于“壓力傳感器故障”或更為含糊的信息如：“不明軟件錯(cuò)誤”或“Error37”，這些信息無(wú)法為采取行動(dòng)提供任何依據(jù)。

圖4：通過(guò)圖表可以方便地排除故障

    專用壓力變送器

    如今，許多變送器不但具有更好的內(nèi)部診斷功能，而且還具有高級(jí)的診斷功能用以偵測(cè)過(guò)程狀態(tài)的異常情況。

    這些變送器利用高精度的快速采樣壓力傳感器（每秒20次）來(lái)測(cè)量壓力。它可將壓力的細(xì)微變化（過(guò)程噪聲）轉(zhuǎn)化為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如：平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)差變化率，以及兩者間的比例。

    診斷功能可對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（過(guò)程噪聲信號(hào)）進(jìn)行衡量和連續(xù)比較。如果數(shù)據(jù)顯示超標(biāo)，用戶就需要采取相關(guān)措施了。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備很早就已具有高級(jí)診斷功能了，因?yàn)樗幌馠ART變送器受電源限制。現(xiàn)在有些生產(chǎn)廠商采用最新低功能技術(shù)也能使4-20 mA 的HART儀表?yè)碛懈呒?jí)診斷功能。

    無(wú)論是基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備還是HART設(shè)備，現(xiàn)在都可用增強(qiáng)型的EDDL來(lái)顯示豐富的過(guò)程數(shù)據(jù)診斷信息。如圖5所示，使用者通過(guò)EDDL圖表可直觀地看到標(biāo)準(zhǔn)差（過(guò)程噪聲）發(fā)生了變化，而平均值并沒(méi)有變化，這表明引壓管堵塞了。

圖 5: 高級(jí)診斷統(tǒng)計(jì)過(guò)程的監(jiān)視畫面

    高級(jí)診斷變送器還包括其它的數(shù)據(jù)記錄功能，用以顯示可能縮短壓力變送器使用壽命的異常情況。圖6例示了一個(gè)診斷畫面，它通過(guò)一個(gè)直觀的儀表面板圖像，讓使用者一眼就能看清運(yùn)行狀況，并發(fā)現(xiàn)壓力過(guò)高了。

圖 6:采用儀表面板顯示變量數(shù)據(jù)的記錄

    由于過(guò)程工廠中各種變送器及其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備范圍廣泛，互操作性對(duì)于設(shè)備的整合和易于使用致關(guān)重要。在數(shù)字化工廠結(jié)構(gòu)中，EDDL是實(shí)現(xiàn)互操作性的關(guān)鍵所在，因?yàn)閿?shù)字化工廠結(jié)構(gòu)需要將HART、Foundation現(xiàn)場(chǎng)總線或Wireless HART融合到同一個(gè)軟件系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)一管理。