關(guān)鍵詞：FF總線儀表；PRM/AMS資源管理；預(yù)見性維護(hù)；ValveLink軟件

    Abstract：This paper describes the PRM/AMS equipment resources management system in Guixi new 300，000-ton smelter copper smelting plant on the specific application.More detailed information is given on equipment resources management system applications.In particular，this paper focuses on the innovative applications of PRM / AMS equipment resources management system in the FF Fieldbus devices.Through ValveLink processing software，we analyze the application of FF valve positioner.The real application been done，and achieved good results.

    Key words：FF Fieldbus Instruments;PRM/AMS Resource Management;Predictable maintenance;ValveLink software

    1  前言

    自動化儀表的設(shè)備管理是現(xiàn)場總線儀表發(fā)展引出的新概念，由于傳統(tǒng)的模擬量儀表只能提供過程參數(shù)的測量信號，不能提供任何別的信息，因而設(shè)備管理無從談起。而隨之現(xiàn)場總線設(shè)備出現(xiàn)，現(xiàn)場總線設(shè)備不但能夠提供過程測量信息，還能夠提供設(shè)備本身的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備制造商提供的設(shè)備制造信息、過程事件、過程報(bào)警以及大量的設(shè)備診斷故障信息等等。通過使用PRM/AMS設(shè)備資源管理軟件，由于PRM/AMS具有設(shè)備管理和設(shè)備維護(hù)以及設(shè)備高級診斷功能，通過計(jì)算機(jī)輔助故障識別和專家診斷系統(tǒng)可以幫助判斷故障。如果現(xiàn)場儀表出現(xiàn)問題，可以給出儀表的哪部分出現(xiàn)問題或何種原因等等診斷信息提示，給維護(hù)人員提供排除故障的信息；使設(shè)備的維護(hù)發(fā)生質(zhì)的飛躍，可以做到可靠性分析與預(yù)見性維護(hù)，減少裝置的非計(jì)劃停車機(jī)會，提高了可靠性和生產(chǎn)運(yùn)行率，豐富的現(xiàn)場設(shè)備信息和智能化設(shè)備診斷、維護(hù)、管理能力并降低了維護(hù)成本。

    江西銅業(yè)股份有限公司為了應(yīng)對國內(nèi)外銅市場的需求和競爭，決定提升旗下的貴溪冶煉廠銅冶煉產(chǎn)能，新建一座30萬噸級銅冶煉廠，采用世界上最先進(jìn)的閃速煉銅工藝技術(shù)；同時(shí)為了提升整個(gè)工廠的自動化應(yīng)用水平和設(shè)備信息化管理水平，決定在新建30萬噸銅冶煉項(xiàng)目中采用目前最新的FF總線技術(shù)，并配套購買了PRM/AMS設(shè)備管理軟件，為實(shí)現(xiàn)FF智能儀表設(shè)備維護(hù)管理創(chuàng)新應(yīng)用提供了先決條件。

    2  工程項(xiàng)目介紹

    貴冶新30萬噸設(shè)計(jì)基礎(chǔ)為（礦產(chǎn)陽極銅20萬噸/年+10萬噸/年雜處理陰極銅），貴冶采用的生產(chǎn)流程為配料輸送干燥-閃速熔煉-電爐處理-轉(zhuǎn)爐吹煉-陽極爐精煉-電解精煉-冶煉煙氣制酸以及配套的余熱鍋爐和空分系統(tǒng)等子系統(tǒng)。對配套的過程自動化控制技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)綜合考察了解自動化設(shè)備廠商和用戶，決定采用以FF總線為主，其它為輔的混合式控制方案，閃速爐硫酸主工藝流程選用艾默生公司的Deltav FF總線控制系統(tǒng)，而主要的配套裝置空分系統(tǒng)選用橫河公司的CS3000FF總線控制系統(tǒng)。主要的FF總線設(shè)備（將近500臺套、100個(gè)總線網(wǎng)段）有：

    （1）主工藝線采用的是以艾默生公司為主的現(xiàn)場總線設(shè)備，主要有：3051S系列壓力和差壓變送器，流量為8800C系列渦街流量計(jì)，溫度變送器采用3244P系列和848T-8路溫度變送器，控制閥門采用配套的費(fèi)希爾DVC6000F系列數(shù)字閥門控制器，部分采用了E+H、霍尼韋爾公司（Honeywell）、ABB公司的壓力、流量、溫度等FF總線變送器。

    （2）配套的輔助工藝設(shè)備采用的是以橫河公司為主的現(xiàn)場總線設(shè)備，主要有：EJA和EJX系列差壓變送器和壓力變送器、AXF電磁流量計(jì)、YTA320溫度變送器、YVP110定位器；SAMSON公司的總線儀表主要是3787定位器，部分有3730-5定位器。

    3  FF總線設(shè)備的維護(hù)管理創(chuàng)新應(yīng)用

    眾所周知，現(xiàn)場總線設(shè)備最大的優(yōu)勢是數(shù)字化、智能化與功能自治化、豐富的信息與自診斷功能等。因此，如何使用好、管理好和發(fā)揮好這些智能總線設(shè)備的功能優(yōu)勢，是項(xiàng)目主要目標(biāo)之一，以下筆者主要對該廠使用的FF智能總線設(shè)備在管理創(chuàng)新和維護(hù)創(chuàng)新這兩方面的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)。

    3.1  完善了新30萬噸儀表設(shè)備文檔管理

    通過開發(fā)利用設(shè)備資源管理系統(tǒng)PRM/AMS系統(tǒng)內(nèi)部功能模塊，基本上能夠建立和健全整個(gè)系統(tǒng)中使用的智能儀表設(shè)備臺帳，以及相關(guān)的設(shè)備診斷信息的歸檔等文件管理系統(tǒng)；形成了以管理設(shè)備制造廠家信息、位號、設(shè)備描述、裝置參數(shù)、維護(hù)記錄、診斷信息記錄，完善儀表設(shè)備臺帳、點(diǎn)檢計(jì)劃、點(diǎn)檢規(guī)范等內(nèi)容的設(shè)備臺帳歸檔系統(tǒng)。如：通過PRM資源管理系統(tǒng)能夠形成智能設(shè)備在FCS系統(tǒng)中的組態(tài)和設(shè)備制造等信息（如表1所示，這里僅羅列了設(shè)備部分信息）。

    3.2  智能儀表設(shè)備管理維護(hù)創(chuàng)新應(yīng)用

    在智能設(shè)備管理創(chuàng)新維護(hù)方面，現(xiàn)階段主要開展對FF智能設(shè)備的控制室遠(yuǎn)程調(diào)校、遠(yuǎn)程維護(hù)和借助設(shè)備管理PRM/AMS軟件系統(tǒng)平臺對智能設(shè)備的故障狀態(tài)和報(bào)警信息進(jìn)行就地分析，以及對FF閥門定位器的特征曲線進(jìn)行在線實(shí)時(shí)分析這幾個(gè)方面的內(nèi)容開展了應(yīng)用創(chuàng)新攻關(guān)，同時(shí)取得了以下效果：

    3.2.1  組建了智能儀表設(shè)備管理平臺

    首先安裝智能儀表設(shè)備管理系統(tǒng)軟件PRM/AMS（Asset Management System）及插件閥門管理軟件（如ValveLink軟件），然后建立智能儀表設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫（如AMS數(shù)據(jù)庫）平臺。該AMS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括了它所連接到DCS系統(tǒng)中的所有智能儀表。通過利用該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)平臺，來開發(fā)設(shè)備資源管理系統(tǒng)內(nèi)部功能模塊，建立健全設(shè)備臺帳管理，設(shè)備診斷信息的歸檔，同時(shí)利用該平臺，完成對連接到該系統(tǒng)的智能設(shè)備進(jìn)行管理和維護(hù)，如儀表設(shè)備報(bào)警監(jiān)測、儀表設(shè)備組態(tài)、設(shè)備調(diào)校以及工作狀態(tài)查詢等。

    3.2.2  智能儀表設(shè)備管理維護(hù)創(chuàng)新應(yīng)用

    3.2.2.1  PRM/AMS管理軟件應(yīng)用開發(fā)

    通過對PRM/AMS管理軟件應(yīng)用開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了儀表設(shè)備的操作維護(hù)在系統(tǒng)中進(jìn)行，即遠(yuǎn)程的儀表室中完成對FF現(xiàn)場儀表設(shè)備的零點(diǎn)、量程以及其它參數(shù)的校驗(yàn)和調(diào)整，提高了維護(hù)的效率，減少維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度和日常現(xiàn)場檢查的工作量。另外，現(xiàn)階段正在實(shí)施利用目前工廠網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、FF總線系統(tǒng)OPC功能、PRM/AMS管理軟件等資源和平臺。在這個(gè)平臺上，來實(shí)現(xiàn)對新系統(tǒng)所有FF總線設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)、故障信息等，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和遠(yuǎn)程設(shè)備維護(hù)方面的應(yīng)用開發(fā)。

    3.2.2.2  維護(hù)創(chuàng)新

    由于現(xiàn)場儀表設(shè)備與控制系統(tǒng)之間的通訊協(xié)議與傳統(tǒng)儀表不同，智能設(shè)備的使用將使工廠的維護(hù)工作和方式都發(fā)生了徹底的改變，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

   （1）日常檢查

    傳統(tǒng)巡檢主要是到生產(chǎn)現(xiàn)場對儀表設(shè)備進(jìn)行外觀檢查，如取壓口有無泄漏、氣源管有無脫落等，巡檢路線遠(yuǎn)、環(huán)境復(fù)雜、效率較低，并且對儀表詳細(xì)工作狀態(tài)及參數(shù)如電子元件工作狀態(tài)、儀表內(nèi)部溫度、閥門開度偏差等都難以掌握。而采用了PRM/AMS后，大部分巡檢工作可在PRM/AMS應(yīng)用站上瀏覽完成，并且還可以掌握儀表的詳細(xì)工作狀態(tài)和參數(shù)，通過查看有無報(bào)警和提示，便可以了解儀表的基本工作狀況，巡檢速度快且發(fā)現(xiàn)問題的準(zhǔn)確度高。

            表1  智能設(shè)備在FCS系統(tǒng)中的組態(tài)和設(shè)備制造信息

            

   （2）操作維護(hù)在系統(tǒng)中進(jìn)行

    日常的維護(hù)信息可以通過采用全數(shù)字、雙向通訊和實(shí)時(shí)的自診斷功能的現(xiàn)場總線裝置中獲取；并在儀表室內(nèi)完成對FF現(xiàn)場儀表設(shè)備進(jìn)行零點(diǎn)、量程以及其他參數(shù)的校驗(yàn)和調(diào)整，提高了維護(hù)的效率。另外基于微處理器的現(xiàn)場總線設(shè)備具有自檢與通訊能力，能減少工廠停車時(shí)間，提高安全性。如在不知情的情況下使用了一臺有問題的設(shè)備，一旦總線設(shè)備有問題或出現(xiàn)故障時(shí)，其自診斷系統(tǒng)會向你發(fā)出通知，這樣就減少了無謂和無目的檢查和巡檢時(shí)間。又如，通過PRM設(shè)備資源管理軟件在控制室內(nèi)對現(xiàn)場FF閥門定位器進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定與初始化功能，這一功能被稱為橫河PRM標(biāo)志性功能之一。對于非智能儀表出了零點(diǎn)偏差、修改量程等等維護(hù)，維護(hù)人員必須去現(xiàn)場進(jìn)行標(biāo)定。對于FF總線智能儀表，在PRM上即可進(jìn)行這項(xiàng)工作，節(jié)約了不少時(shí)間和工作量。如果零點(diǎn)標(biāo)定不能解決問題，可對其進(jìn)行初始化，使其恢復(fù)到出廠狀態(tài)。如對3787定位器可以進(jìn)行表2所示的調(diào)校。

              表2  3787定位器零點(diǎn)/量程

              

    而對于部分定位器零點(diǎn)標(biāo)定不能解決的問題，恢復(fù)到出廠狀態(tài)后，然后按照應(yīng)用中所需數(shù)據(jù)對其進(jìn)行設(shè)置即可，以橫河定位器YVP系列為例這些數(shù)據(jù)主要包括內(nèi)容見表3。

              表3  橫河定位器YVP系列標(biāo)定數(shù)據(jù)參數(shù)表

               
   
   （3）維護(hù)創(chuàng)新

    如果現(xiàn)場儀表出現(xiàn)問題，可以提示儀表設(shè)備出現(xiàn)問題的部位和故障原因等診斷信息，給維護(hù)人員提供一個(gè)排除故障的信息采單。以前，儀表故障是由儀表工作人員到現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)的檢查來確定。而采用了PRM/AMS后，通過查看儀表報(bào)警、維護(hù)建議及其詳細(xì)參數(shù)就基本可以確定儀表故障類型，故障處理速度快、針對性強(qiáng)。比如AMS報(bào)警出現(xiàn)某個(gè)儀表內(nèi)部溫度高報(bào)，提醒工作人員查看儀表安裝位置附近有沒有不利于儀表正常工作的熱源。如某臺DVC6000f閥門定位器雖然可以正常工作，但是有反饋故障報(bào)警，同時(shí)控制模式切換（智能定位器具有兩種工作方式），即從位置反饋調(diào)節(jié)方式切換到輸出氣壓力調(diào)節(jié)方式，則可以確定反饋部件出現(xiàn)脫落或損壞故障。又如某臺閥門出現(xiàn)不動作現(xiàn)象，通過查看閥門定位器的各個(gè)參數(shù)，若發(fā)現(xiàn)供氣口壓力為零，則判斷故障可能是供氣氣源管脫落或供氣氣源手動球閥關(guān)閉。

    3.2.2.3  ValveLink軟件應(yīng)用

    ValveLink軟件是針對智能閥門定位器的一種分析工具軟件，它具有狀態(tài)查詢、組態(tài)、校驗(yàn)、診斷、報(bào)表等功能。尤其其強(qiáng)大的診斷功能，讓閥門維護(hù)工作進(jìn)入了嶄新的階段。通過利用閥門診斷工具軟件，已完成了對FF閥門定位器設(shè)備的參數(shù)設(shè)置、初始化設(shè)置、零點(diǎn)或量程校驗(yàn)、同時(shí)還可以對閥門組態(tài)的功能塊和其它組態(tài)功能進(jìn)行測試和維護(hù)等；另外，通過分析閥門特征曲線如行程與執(zhí)行機(jī)構(gòu)壓力曲線、輸入信號與行程曲線、輸入信號與驅(qū)動信號、時(shí)間與行程曲線四種特性曲線，從這些特性曲線中，可以正確的分析閥門的運(yùn)行和閥體的狀況好壞情況；可以作到診斷閥門的填料函泄漏；可以診斷閥座與閥塞是否有磨損，診斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否有串氣、漏氣、閥桿磨檫力（填料的松與緊）等情況，提供包括定位器在內(nèi)的整體性能以及滯后和死區(qū)信息；從閥們的動態(tài)特動曲線中可以看到閥桿是否粘住或跳動，分析閥門的響應(yīng)，提供閥門動態(tài)速度信息，提供超調(diào)和動作速度信息。再根據(jù)這些設(shè)備的報(bào)警信息，能夠幫助提醒工作人員閥門哪些地方需要進(jìn)行維護(hù)和維修。

    該廠通過借助閥門診斷軟件，利用平時(shí)定修和月修期間有針對性地對出現(xiàn)報(bào)警或維護(hù)信息提示的現(xiàn)場閥門進(jìn)行在線實(shí)時(shí)分析和對比分析，并做好閥門特征曲線分析記錄和保存，基本上實(shí)現(xiàn)了指導(dǎo)設(shè)備檢修人員維護(hù)檢修和提供故障處理參考幫助，同時(shí)為年度大修，提供是否下線檢修依據(jù)，避免造成設(shè)備過度檢修或欠修，達(dá)到降低維護(hù)費(fèi)用的目的。

    4  思考與展望

    貴溪冶煉廠通過利用PRM/AMS管理維護(hù)系統(tǒng)和相關(guān)的插件，在設(shè)備的歸檔管理、設(shè)備的中央巡檢、中央整定、調(diào)校，以及智能閥門的維護(hù)應(yīng)用方面取得了一定效果。但由于受到工廠自身人、財(cái)、力、技術(shù)水平等各方面的條件限制，離設(shè)備廠商和專家所描述的設(shè)備管理維護(hù)應(yīng)用相差甚遠(yuǎn)。下一步為了方便維護(hù)、提高維護(hù)效率和降低維護(hù)成本等，真正的實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障前的主動維護(hù)和預(yù)測性維護(hù)的目的，應(yīng)從以下幾個(gè)方面來考慮和開展工作：

   （1）通過FF總線設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)，避免傳統(tǒng)的事后被動維護(hù)修，而造成設(shè)備過度檢修或欠修，降低維護(hù)和備件費(fèi)用；

   （2）通過FF總線設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)減少工廠非計(jì)劃性停車，從而減少工廠非計(jì)劃性停車檢修所帶來的重大損失；

   （3）通過PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件平臺，以及設(shè)備本身提供的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備制造商提供的設(shè)備制造信息、過程事件、過程報(bào)警以及大量的設(shè)備診斷故障等信息。開發(fā)軟件對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和狀態(tài)分析，最終給維護(hù)人員提供一個(gè)排除故障的信息采單，實(shí)現(xiàn)智能儀表設(shè)備維護(hù)管理創(chuàng)新。

   （4）通過FF總線設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)，能夠做到有計(jì)劃性準(zhǔn)備備件，避免備件的積壓和漏定。
隨著現(xiàn)場總線設(shè)備的發(fā)展和生產(chǎn)廠商在不斷完善設(shè)備同時(shí)，不斷推出更加方便和完善的診斷專家系統(tǒng)軟件；隨著總線技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備的維護(hù)正朝著計(jì)算機(jī)輔助故障識別、診斷技術(shù)、專家系統(tǒng)方向發(fā)展。另外，隨著數(shù)據(jù)庫工具、統(tǒng)計(jì)工具和專用分析軟件的豐富和發(fā)展等，使得設(shè)備的維護(hù)變得越來越簡單直觀。同樣，對每臺關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行預(yù)測分析及可靠性評估，將使系統(tǒng)定期的大修成為歷史，取而代之的將是針對個(gè)別設(shè)備的預(yù)測維護(hù)，大幅度增加裝置的有效運(yùn)行時(shí)間，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率降低維護(hù)成本。

    5  結(jié)束語

    由于采用了現(xiàn)場總線技術(shù)，可以更加精確的確定設(shè)備何時(shí)出現(xiàn)問題，可以連續(xù)監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)信息，分析設(shè)備出現(xiàn)的“先導(dǎo)性指示”，預(yù)測出設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，并與高級診斷工具軟件件結(jié)合還可以提示解決問題措施，實(shí)現(xiàn)前瞻性維護(hù)，這正是現(xiàn)場總線技術(shù)真正的亮點(diǎn)。因此，希望智能設(shè)備生產(chǎn)廠商在不斷完善設(shè)備同時(shí)，不斷推出更加方便和完善的診斷專家系統(tǒng)軟件，使其真正發(fā)揮現(xiàn)場智能設(shè)備的功效。

                                                                            ——轉(zhuǎn)自《自動化博覽》