資產(chǎn)管理系統(tǒng)中的HART應(yīng)用
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本文針對(duì)最終用戶最為關(guān)心的幾個(gè)問題，從優(yōu)化儀表資產(chǎn)全生命周期性能的角度做了探討。對(duì)于復(fù)雜的資產(chǎn)管理程序，HART信息是否足以應(yīng)付？支持HART功能的本地I/O端口是否必需？是否有切實(shí)可行的方法將其應(yīng)用于老式I/O端口環(huán)境？在原有設(shè)備作業(yè)狀況依舊良好的情況下，用戶是否愿意做較大的硬件改動(dòng)？
背景假設(shè)
越來越多的生產(chǎn)廠商開始使用儀表資產(chǎn)管理系統(tǒng)（Instrument Asset Management Systems ，以下簡(jiǎn)稱IAMS）來提高其作業(yè)效率，減少維護(hù)頻次，提升總體生產(chǎn)率。有效的資產(chǎn)管理策略能夠極大地降低作業(yè)成本和生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間。生產(chǎn)廠商很大一部分利潤(rùn)消耗在維護(hù)上，所以這些成本降低能夠?yàn)楣編盹@著的經(jīng)濟(jì)效益。
儀表投運(yùn)之后就開始面臨老化的問題。流程本身、人機(jī)交互和時(shí)間都會(huì)使過程設(shè)備和相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)儀表的功能開始下降。為了控制并延緩這種老化，工廠維護(hù)人員需要對(duì)設(shè)備的作業(yè)進(jìn)行監(jiān)督和定期維修。他們所面臨的挑戰(zhàn)就是一方面要確保安裝的設(shè)備能夠正常運(yùn)行，另一方面又要降低維護(hù)作業(yè)所需的資源和人力成本。可以使用本地操作員接口界面或者手操器與智能現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備進(jìn)行臨時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)交互，但是真正所需的是一種可以在全廠區(qū)范圍內(nèi)連續(xù)與現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行交互的方法，以獲取預(yù)防性維護(hù)信息，并適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行遠(yuǎn)程服務(wù)。這就是IAMS的一個(gè)基本功能。
了解這種技術(shù)
最近幾年，支持?jǐn)?shù)字技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)儀表在典型的過程工廠中大放異彩。數(shù)字設(shè)備能夠提供關(guān)于作業(yè)環(huán)境的大量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以被應(yīng)用程序用于防止損耗和停機(jī)，提高質(zhì)量和可靠性，并降低維護(hù)成本。
數(shù)字設(shè)備技術(shù)獲得發(fā)展并開始普及的原因之一就是HART通信協(xié)議的廣泛應(yīng)用，這種通訊協(xié)議提供了一種開放式的標(biāo)準(zhǔn)，改善了與智能現(xiàn)場(chǎng)儀表的4-20mA通信。大多數(shù)現(xiàn)代DCS解決方案都集成了HART I/O端口模塊，可以與智能設(shè)備相連。這種I/O端口本質(zhì)上是新老技術(shù)的混合，因?yàn)樗环矫嬷С謧鹘y(tǒng)的4-20mA信號(hào)（看起來與老式的非HART I/O端口很類似），另一方面它又可以支持?jǐn)?shù)字編碼的HART信號(hào)。
在任何DCS中采用資產(chǎn)管理系統(tǒng)都需要將資產(chǎn)管理軟件與HART I/O端口和設(shè)備相連。雖然在所有控制系統(tǒng)中基本的協(xié)議都很相似，但這種集成機(jī)制通常都是專用的，每一個(gè)供應(yīng)商都可以選擇自認(rèn)為最好的實(shí)施辦法。這其中有很多 “機(jī)密技術(shù)”，以便更好地利用HART協(xié)議所能使用的有限的帶寬。
盡管缺乏一個(gè)集成HART I/O端口的開放式標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)化最終用戶還是期望在所有的DCS平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)一些特定的功能。例如，I/O端口應(yīng)該能夠使用來自于智能HART部分的儀表量程信息，并自動(dòng)告知模擬部分應(yīng)該如何映射4-20mA輸出。此外，諸如工程單位、數(shù)字過程變量和報(bào)警信息之類的標(biāo)準(zhǔn)HART信息應(yīng)該能為DCS所用，用于控制目的并且可以被每一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表所用，無須知道這些現(xiàn)場(chǎng)儀表的細(xì)節(jié)。HART協(xié)議就具有獲得這些信息的通用命令。
如果本地HART I/O不可用，那么單臺(tái)儀表或者成組儀表的接口就將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)剝離，然后再發(fā)送給控制主機(jī)。圖片來源：Moore Indistries International公司
很多自動(dòng)化設(shè)備供應(yīng)商現(xiàn)在使用FDT/DTM（現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工具/設(shè)備類型管理器）技術(shù)，有了這種技術(shù)，他們就能夠呈現(xiàn)更多有意義的設(shè)備信息。DTM是含有特定設(shè)備數(shù)據(jù)、功能和邏輯組件的軟件模塊，從簡(jiǎn)單的用于設(shè)定設(shè)備參數(shù)的圖形用戶接口工具，到能夠針對(duì)診斷和維護(hù)目的執(zhí)行復(fù)雜計(jì)算的尖端應(yīng)用程序，或者為設(shè)備校準(zhǔn)設(shè)置復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯。DTM也具有類似接口，可以與之相連接的系統(tǒng)或者工具通訊。
設(shè)備供應(yīng)商能夠以一種方法在DTM中嵌入智能性，但這種方法很難在DD文檔中實(shí)現(xiàn)，例如一些圖形結(jié)構(gòu)就無法使用DD技術(shù)來表達(dá)。而且，DTM依賴于特定設(shè)備和版本，所以它需要對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)設(shè)備的特定版本有所了解。自動(dòng)化業(yè)界對(duì)IAMS表達(dá)了強(qiáng)烈的興趣，實(shí)際上DTM才是對(duì)最終用戶真正有價(jià)值的東西。IAMS僅僅是通信的載體，組織信息的一種方法和與技術(shù)人員或者操作人員交流的途徑而已。
需要考慮的問題
雖然FDT/DTM技術(shù)能夠提供一些很有吸引力的功能，但是用戶應(yīng)該知道一些注意事項(xiàng)和警告。首先也是最為重要的一點(diǎn)就是實(shí)際上DTM必須安裝于每一個(gè)客戶端（框架）上。所以，如果最終用戶希望在10個(gè)客戶端上使用來自于10個(gè)不同供應(yīng)商的DTM文件包的話，就必須要進(jìn)行至少100次安裝作業(yè)——甚至更多，因?yàn)榭赡苡行┕?yīng)商具有多個(gè)DTM文件包，再加上每一個(gè)DTM文件包可能具有的多個(gè)版本，最終結(jié)果就是維護(hù)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。未來的FDM版本（2.0版）允許DTM安裝在服務(wù)器并應(yīng)用在客戶端上，但是目前，DTM只能這樣管理。相比之下，大多數(shù)系統(tǒng)對(duì)DTM只能一笑而過，繼續(xù)使用DD。
由于DTM是微軟Windows程序，所以它依賴于Windows版本，對(duì)框架（例如DOT NET）、編程工具以及框架版本有一定的要求。工作于一種環(huán)境下的DTM可能無法工作于另一種環(huán)境，所以用戶在使用的時(shí)候必須很小心地查閱DTM供應(yīng)商提供的說明書，如果有疑問，那么就先測(cè)試。
而且，DTM有時(shí)候在一些龐大的獨(dú)立框架下的表現(xiàn)與DCS環(huán)境不盡相同，例如PactWare。在獨(dú)立框架下，設(shè)備路徑相對(duì)較短，而且沒有帶寬限制，而DCS必須嚴(yán)格管理有限的帶寬，特別是對(duì)于HART設(shè)備。DTM并不知曉自己工作于何種環(huán)境之下，所以它不知道如何進(jìn)行排隊(duì)等待作業(yè)，結(jié)果就是在DCS環(huán)境下所表現(xiàn)出來的性能可能很差。設(shè)備供應(yīng)商對(duì)這個(gè)問題越來越明確，但是最終用戶仍舊需謹(jǐn)慎對(duì)待。
評(píng)論