資產(chǎn)管理系統中的HART應用
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本文針對最終用戶(hù)最為關(guān)心的幾個(gè)問(wèn)題，從優(yōu)化儀表資產(chǎn)全生命周期性能的角度做了探討。對于復雜的資產(chǎn)管理程序，HART信息是否足以應付？支持HART功能的本地I/O端口是否必需？是否有切實(shí)可行的方法將其應用于老式I/O端口環(huán)境？在原有設備作業(yè)狀況依舊良好的情況下，用戶(hù)是否愿意做較大的硬件改動(dòng)？
背景假設
越來(lái)越多的生產(chǎn)廠(chǎng)商開(kāi)始使用儀表資產(chǎn)管理系統（Instrument Asset Management Systems ，以下簡(jiǎn)稱(chēng)IAMS）來(lái)提高其作業(yè)效率，減少維護頻次，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)停機時(shí)間。生產(chǎn)廠(chǎng)商很大一部分利潤消耗在維護上，所以這些成本降低能夠為公司帶來(lái)顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。
儀表投運之后就開(kāi)始面臨老化的問(wèn)題。流程本身、人機交互和時(shí)間都會(huì )使過(guò)程設備和相關(guān)的現場(chǎng)儀表的功能開(kāi)始下降。為了控制并延緩這種老化，工廠(chǎng)維護人員需要對設備的作業(yè)進(jìn)行監督和定期維修。他們所面臨的挑戰就是一方面要確保安裝的設備能夠正常運行，另一方面又要降低維護作業(yè)所需的資源和人力成本?？梢允褂帽镜夭僮鲉T接口界面或者手操器與智能現場(chǎng)儀表設備進(jìn)行臨時(shí)的現場(chǎng)交互，但是真正所需的是一種可以在全廠(chǎng)區范圍內連續與現場(chǎng)儀表進(jìn)行交互的方法，以獲取預防性維護信息，并適當地進(jìn)行遠程服務(wù)。這就是IAMS的一個(gè)基本功能。
了解這種技術(shù)
最近幾年，支持數字技術(shù)的現場(chǎng)設備和現場(chǎng)儀表在典型的過(guò)程工廠(chǎng)中大放異彩。數字設備能夠提供關(guān)于作業(yè)環(huán)境的大量數據。這些數據可以被應用程序用于防止損耗和停機，提高質(zhì)量和可靠性，并降低維護成本。
數字設備技術(shù)獲得發(fā)展并開(kāi)始普及的原因之一就是HART通信協(xié)議的廣泛應用，這種通訊協(xié)議提供了一種開(kāi)放式的標準，改善了與智能現場(chǎng)儀表的4-20mA通信。大多數現代DCS解決方案都集成了HART I/O端口模塊，可以與智能設備相連。這種I/O端口本質(zhì)上是新老技術(shù)的混合，因為它一方面支持傳統的4-20mA信號（看起來(lái)與老式的非HART I/O端口很類(lèi)似），另一方面它又可以支持數字編碼的HART信號。
在任何DCS中采用資產(chǎn)管理系統都需要將資產(chǎn)管理軟件與HART I/O端口和設備相連。雖然在所有控制系統中基本的協(xié)議都很相似，但這種集成機制通常都是專(zhuān)用的，每一個(gè)供應商都可以選擇自認為最好的實(shí)施辦法。這其中有很多 “機密技術(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(kāi)放式標準，自動(dòng)化最終用戶(hù)還是期望在所有的DCS平臺上實(shí)現一些特定的功能。例如，I/O端口應該能夠使用來(lái)自于智能HART部分的儀表量程信息，并自動(dòng)告知模擬部分應該如何映射4-20mA輸出。此外，諸如工程單位、數字過(guò)程變量和報警信息之類(lèi)的標準HART信息應該能為DCS所用，用于控制目的并且可以被每一臺現場(chǎng)儀表所用，無(wú)須知道這些現場(chǎng)儀表的細節。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，那么單臺儀表或者成組儀表的接口就將數字數據剝離，然后再發(fā)送給控制主機。圖片來(lái)源：Moore Indistries International公司
很多自動(dòng)化設備供應商現在使用FDT/DTM（現場(chǎng)設備工具/設備類(lèi)型管理器）技術(shù)，有了這種技術(shù)，他們就能夠呈現更多有意義的設備信息。DTM是含有特定設備數據、功能和邏輯組件的軟件模塊，從簡(jiǎn)單的用于設定設備參數的圖形用戶(hù)接口工具，到能夠針對診斷和維護目的執行復雜計算的尖端應用程序，或者為設備校準設置復雜的業(yè)務(wù)邏輯。DTM也具有類(lèi)似接口，可以與之相連接的系統或者工具通訊。
設備供應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，例如一些圖形結構就無(wú)法使用DD技術(shù)來(lái)表達。而且，DTM依賴(lài)于特定設備和版本，所以它需要對控制網(wǎng)絡(luò )上的每一臺設備的特定版本有所了解。自動(dòng)化業(yè)界對IAMS表達了強烈的興趣，實(shí)際上DTM才是對最終用戶(hù)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(wèn)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(hù)應該知道一些注意事項和警告。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(hù)端（框架）上。所以，如果最終用戶(hù)希望在10個(gè)客戶(hù)端上使用來(lái)自于10個(gè)不同供應商的DTM文件包的話(huà)，就必須要進(jìn)行至少100次安裝作業(yè)——甚至更多，因為可能有些供應商具有多個(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，最終結果就是維護面臨著(zhù)巨大的挑戰。未來(lái)的FDM版本（2.0版）允許DTM安裝在服務(wù)器并應用在客戶(hù)端上，但是目前，DTM只能這樣管理。相比之下，大多數系統對DTM只能一笑而過(guò)，繼續使用DD。
由于DTM是微軟Windows程序，所以它依賴(lài)于Windows版本，對框架（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(wú)法工作于另一種環(huán)境，所以用戶(hù)在使用的時(shí)候必須很小心地查閱DTM供應商提供的說(shuō)明書(shū)，如果有疑問(wèn)，那么就先測試。
而且，DTM有時(shí)候在一些龐大的獨立框架下的表現與DCS環(huán)境不盡相同，例如PactWare。在獨立框架下，設備路徑相對較短，而且沒(méi)有帶寬限制，而DCS必須嚴格管理有限的帶寬，特別是對于HART設備。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)行排隊等待作業(yè)，結果就是在DCS環(huán)境下所表現出來(lái)的性能可能很差。設備供應商對這個(gè)問(wèn)題越來(lái)越明確，但是最終用戶(hù)仍舊需謹慎對待。
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