數(shù)字化的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制室之間的鴻溝架起橋梁 跨越鴻溝
2007-12-28
作者：Dan Hebert, P E,
??? 劍客好象變魔術(shù)一樣的舞動(dòng)寶劍，但是其它人最好僅限于觀賞。換句話說(shuō)，雖然有些人已經(jīng)成功的安裝了數(shù)字化的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，但是這并不意味著你或者你公司的任何人也可以不經(jīng)過(guò)必要的培訓(xùn)就做到這一點(diǎn)。
那些不參考以前的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)就一躍而過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線鴻溝的人注定將會(huì)遭到象這些不愿透露自己姓名的回答者一樣的結(jié)局，這些回答者都來(lái)自一家基地在美國(guó)的重要工程公司。“我們一直不愿意明確指定使用基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線、HART、PROFIBUS或者其它數(shù)字化的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，”第一位工程師說(shuō)道?！拔覀円呀?jīng)看過(guò)了各種介紹，出席了各種brown bags，但是我們的回答始終是謝謝你，我還是希望再等一等。”
他有很充分的理由猶豫不決?！拔矣幸粋€(gè)朋友，他為一家系統(tǒng)集成商工作，這個(gè)系統(tǒng)集成商試圖使一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)正常工作。但是經(jīng)過(guò)幾乎兩年的努力，現(xiàn)在他只想把自己所剩無(wú)幾的頭發(fā)都扯光。也許世界上存在一個(gè)魔幻之地，在那里魔術(shù)般的接線方式和設(shè)備已經(jīng)被證明可靠、實(shí)用，已經(jīng)被大量使用在先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中；在那里業(yè)主的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員已經(jīng)能夠理解和維護(hù)這些魔術(shù)般的接線方式和設(shè)備。但是在我們所服務(wù)的工業(yè)行業(yè)，迄今為止我們還不想要它，或者說(shuō)還不需要它，”我們的第一個(gè)回答者下結(jié)論說(shuō)。
另一個(gè)工程師概括介紹了他們公司對(duì)數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線的看法。他說(shuō)道：“現(xiàn)場(chǎng)總線從理論上講是非常偉大的，但是由于各種各樣的原因，在實(shí)際上現(xiàn)場(chǎng)總線還沒(méi)有做到所承諾的事情。某些困難看起來(lái)與設(shè)計(jì)人員和安裝人員的培訓(xùn)有關(guān)，或者說(shuō)這些人對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線的理解還不夠。另外的問(wèn)題似乎與系統(tǒng)組態(tài)的復(fù)雜性有關(guān)。總的來(lái)說(shuō)似乎是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)" title="總線系統(tǒng)">總線系統(tǒng)所能夠帶來(lái)的好處被它帶來(lái)的麻煩抵消了?！?BR> 比基于PC的網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜
把現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)與PC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行類比。至少你在日常工作的時(shí)候也使用一臺(tái)PC機(jī)，很可能在家里用得更多。如果你有一個(gè)家庭的有線或者無(wú)線局域網(wǎng)，你也許甚至知道一些關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)。但是這不會(huì)使你成為一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專家。同樣的，你可能也知道一些關(guān)于儀表和控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)方面的" title="面的">面的知識(shí)。你可能曾經(jīng)設(shè)計(jì)或者安裝過(guò)一兩個(gè)小規(guī)模的數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線儀表網(wǎng)絡(luò)。但是這并不意味著你已經(jīng)是一個(gè)數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線專家。
你知道，為了管理一個(gè)大規(guī)模的辦公室網(wǎng)絡(luò)，你的公司至少需要有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的、高質(zhì)量" title="高質(zhì)量">高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專家小團(tuán)隊(duì)。
如果你想要完成從4到20毫安到數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線的轉(zhuǎn)變，你也需要一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的、高質(zhì)量的數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線專家小團(tuán)隊(duì)。“對(duì)于想要完全轉(zhuǎn)變成數(shù)字化系統(tǒng)的人，其過(guò)程是一個(gè)很大的學(xué)習(xí)曲線，”Richard McCormick說(shuō)道，他是位于魁北克省李維斯的Mick自動(dòng)化的負(fù)責(zé)人?！皩?duì)于PC經(jīng)驗(yàn)很有限的儀表技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這是千真萬(wàn)確的?！?BR> 千萬(wàn)不要僅僅因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)比較少，就錯(cuò)誤的認(rèn)為一個(gè)數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)會(huì)比一個(gè)辦公室網(wǎng)絡(luò)更簡(jiǎn)單。也許你只有五十臺(tái)儀表，但是其它因素甚至可能會(huì)使一個(gè)小型現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)象一個(gè)擁有數(shù)百臺(tái)PC機(jī)的PC網(wǎng)絡(luò)一樣復(fù)雜。
這些因素包括多種互不兼容的通訊協(xié)議、惡劣的安裝條件以及許多個(gè)通常是相互競(jìng)爭(zhēng)多過(guò)合作的供應(yīng)商?！芭c第一次升級(jí)到一個(gè)數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的并不僅僅只有一條巨大的學(xué)習(xí)曲線；當(dāng)你需要問(wèn)題的解決方案時(shí)，你還必須對(duì)付許多不兼容的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序以及許多家供應(yīng)商，”根據(jù)Thomas Tom的觀察。他是總部設(shè)在北卡羅來(lái)那州Raleigh的Progress Energy公司的主任工程師。
在對(duì)付多個(gè)供應(yīng)商的時(shí)候需要小心?！皝?lái)自于某個(gè)供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)主干單元也許與來(lái)自其它供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)分支模塊不完全兼容，”Philip Daniels講道。他是位于華盛頓特區(qū)的King County廢水處理部門的一名工程師。
“也許一個(gè)供應(yīng)商提供了安裝在主機(jī)單元上的本質(zhì)安全隔離柵，而另一個(gè)供應(yīng)商也許提供了安裝在分支模塊上的安全柵。如果你挑選了錯(cuò)誤的供應(yīng)商產(chǎn)品組合，結(jié)果會(huì)是你的回路上沒(méi)有本質(zhì)安全隔離柵在起作用，”Daniels補(bǔ)充道。
“另一個(gè)問(wèn)題是單元的地址?；饡?huì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)就像任何其它網(wǎng)絡(luò)一樣，其中的各種各樣的組件都必須擁有獨(dú)一無(wú)二的地址。我們必須為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備編寫(xiě)地址，就像為企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的辦公室網(wǎng)絡(luò)編寫(xiě)地址一樣。另一個(gè)給我們帶來(lái)麻煩的問(wèn)題是單獨(dú)組件的編程。每一個(gè)設(shè)備都有獨(dú)特的編程要求，同時(shí)供應(yīng)商也并非總能提供正確的設(shè)備文檔，”Daniels總結(jié)道。
因此你如何才能達(dá)到要求的速度呢？一個(gè)辦法是去雇傭一名對(duì)你需要的網(wǎng)絡(luò)和你現(xiàn)有的控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)方面具有經(jīng)驗(yàn)的專家。不過(guò)我要說(shuō)祝你好運(yùn)！如果你能夠找到這樣一名專家的話。
這不像是在PC機(jī)的領(lǐng)域。只有很少的可互操作標(biāo)準(zhǔn)，具有長(zhǎng)期的可跟蹤記錄資料以及一大群高質(zhì)量的、具有證書(shū)的網(wǎng)絡(luò)工程師。相反，你必須處理許多的相互不兼容的技術(shù)、相當(dāng)新的產(chǎn)品，但是只有很少有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員。
如果雇傭一個(gè)專家實(shí)際上是不可能的，那么另一個(gè)辦法就是你自己或者你的同事成為專家。這意味著獲得培訓(xùn)，既可以從設(shè)備供應(yīng)商那里獲得，也可以從專門的服務(wù)供應(yīng)商那里獲得。
培訓(xùn)的挑戰(zhàn)
下一步是以正確的方式進(jìn)行培訓(xùn)。這里的最終用戶選擇了這種困難的方式?！拔覀?cè)趯?shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)方面的主要挑戰(zhàn)在于更加復(fù)雜設(shè)備的儀表技術(shù)培訓(xùn)，”Danny Cox報(bào)告說(shuō)，他是位于田納西州Collierville的AOC Resins公司的生產(chǎn)系統(tǒng)總監(jiān)。Cox的公司使用過(guò)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線、DeviceNet、AS-i以及HART協(xié)議來(lái)把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到一套愛(ài)默生過(guò)程管理公司的Delta V控制系統(tǒng)。
“我們嘗試進(jìn)行了供應(yīng)商培訓(xùn)，結(jié)果完全可以說(shuō)是一場(chǎng)災(zāi)難?，F(xiàn)在我們找了一家工程公司，他們派人到工廠現(xiàn)場(chǎng)來(lái)，為我們提供手把手的培訓(xùn)。至少對(duì)于我們的狀況來(lái)說(shuō)，廠內(nèi)培訓(xùn)看起來(lái)更加有效，”他總結(jié)說(shuō)。
AOC Resins公司必須處理四種不同的網(wǎng)絡(luò)以及來(lái)自十個(gè)不同供應(yīng)商的儀表設(shè)備。把你所有的員工都送去接受十種不同的供應(yīng)商課程培訓(xùn)是不現(xiàn)實(shí)的。最好是培養(yǎng)一個(gè)公司自己的專家，他可以從各家供應(yīng)商那里學(xué)習(xí)盡可能多的東西，也可以從網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)和其它最終用戶那里學(xué)習(xí)，然后由他來(lái)培訓(xùn)公司里的其它人員。
對(duì)于數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，另一個(gè)區(qū)別于辦公室網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)來(lái)自于需要熟悉和了解數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的人員數(shù)量太多。在一個(gè)辦公室里，只有少數(shù)的網(wǎng)絡(luò)專家了解網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)情況。但是在一個(gè)工廠里，整個(gè)自動(dòng)化部門可能都需要處理現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，至少是部分的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。工程師們需要知道怎樣對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始設(shè)置。他們還需要確定有些重要儀表的參數(shù)，過(guò)程控制和信息系統(tǒng)需要這些儀表的信息。他們需要知道怎樣對(duì)軟件包進(jìn)行組態(tài)以便接收網(wǎng)絡(luò)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。
儀表技術(shù)員們需要知道怎樣使用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程校驗(yàn)。他們必須能夠理解儀表的數(shù)據(jù)以便進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。儀表技術(shù)員們必須保存校驗(yàn)記錄，這樣他們就必須知道怎樣存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，在哪里存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)。
如果有些地方出了故障或者在初次安裝后需要作一些改變，工程師和儀表技術(shù)員常常需要一起工作來(lái)解決問(wèn)題。
因此我們面臨這樣一種狀況，你公司里面的很多人都必須迅速學(xué)習(xí)了解各種網(wǎng)絡(luò)、各種各樣的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及至少一種控制和信息系統(tǒng)。恰當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)是至關(guān)重要的，這樣你才能夠預(yù)先了解你將會(huì)遇到什么樣的情況。你應(yīng)該多看看和多了解和你類似的其它最終用戶是怎樣在現(xiàn)場(chǎng)總線戰(zhàn)役當(dāng)中獲勝的。
贏得勝利
在供應(yīng)商信息方面的最大問(wèn)題是他們總是描繪出一幅非常美妙的畫(huà)面，因?yàn)楣?yīng)商總是希望推廣自己的網(wǎng)絡(luò)。如果你聽(tīng)信供應(yīng)商的推薦而采用某一特定的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，你必然會(huì)帶著不能實(shí)現(xiàn)的預(yù)期開(kāi)始你的項(xiàng)目。
你有兩個(gè)途徑來(lái)獲知真相。第一個(gè)是從其它最終用戶、系統(tǒng)集成商以及工程公司那里了解情況，他們可能已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)你想要作的事情。有一些服務(wù)提供商為最終用戶提供實(shí)時(shí)幫助，安裝來(lái)自不同供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
首先讓我們聽(tīng)聽(tīng)來(lái)自一個(gè)最終用戶的介紹。當(dāng)Richard McCormick還在Ultramar公司的時(shí)候，該公司在一個(gè)底層裝置上實(shí)施了一個(gè)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）項(xiàng)目。工程師通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口模件把現(xiàn)場(chǎng)儀表連接到一套Honey-Well Expersion PKS（www.honeywell.com）自動(dòng)化系統(tǒng)上。“我們使用霍尼維爾公司的資產(chǎn)管理軟件采集來(lái)自于Expersion系統(tǒng)的FF數(shù)據(jù)。我認(rèn)為這些軟件是必須的，如果你想要完全開(kāi)發(fā)FF的功能。因?yàn)橥ㄟ^(guò)FF儀表有如此豐富的數(shù)據(jù)可資利用，在把這些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給儀表技術(shù)員之前，你需要一種軟件對(duì)它們進(jìn)行去粗取精的處理。這個(gè)軟件能夠向儀表技術(shù)員提供從不同儀表供應(yīng)商的內(nèi)建診斷程序獲得的公用的故障源信息，這能夠大大簡(jiǎn)化儀表技術(shù)員的工作，”McCormick建議說(shuō)。
現(xiàn)在讓我們聽(tīng)聽(tīng)來(lái)自供應(yīng)商的建議，他使用過(guò)許多不同類型的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)并且對(duì)推廣某一種技術(shù)不感興趣?！澳承┳罾щy的問(wèn)題會(huì)在開(kāi)車階段出現(xiàn)，一般是由不正確的安裝造成的，”Desmond Ho說(shuō)道。他是位于中國(guó)上海的MooreHawke公司的現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用顧問(wèn)。
“在很多情況下是網(wǎng)段的終端器沒(méi)有設(shè)置好。所有的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段都需要合適的終端器來(lái)防止不受控制的信號(hào)反射造成通訊錯(cuò)誤。而很多分包商很少注意終端器，甚至把它們完全給忘記了，或者是不管哪里的到處安裝終端器。這兩種方式都會(huì)使網(wǎng)段無(wú)法正常操作。通常，對(duì)中間接線盒和現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)箱進(jìn)行逐個(gè)檢查是唯一解決終端器位置錯(cuò)誤的辦法，這會(huì)給調(diào)試過(guò)程帶來(lái)巨大的延誤，”Ho繼續(xù)道。
“這個(gè)問(wèn)題其實(shí)可以在開(kāi)始的時(shí)候就避免的，只要選擇新型的帶有自動(dòng)網(wǎng)段終端器的連接設(shè)備就可以了，例如我們公司的設(shè)備連接器。自動(dòng)化網(wǎng)段終端器完全消除了這類設(shè)置太多終端器或是終端器設(shè)置不足的問(wèn)題，對(duì)網(wǎng)段的調(diào)試工作有很大幫助。如果使用了多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接器，永遠(yuǎn)是在最遠(yuǎn)端設(shè)備上的自動(dòng)終端器被自動(dòng)激活。如果這根線被斷開(kāi)了，自動(dòng)終端器也會(huì)自動(dòng)隨著網(wǎng)段而變化，”Ho總結(jié)道。
ARC Advisory Group的研究總監(jiān)Wil Chin為我們提出了一些如何處理來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商的通訊協(xié)議的很有價(jià)值的建議?！皩?duì)于終端用戶來(lái)說(shuō)，最好的辦法就是挑選一個(gè)具有多協(xié)議處理能力的供應(yīng)商。作為一個(gè)備選項(xiàng)，在工廠升級(jí)的時(shí)候也可以考慮FDT技術(shù)，特別是當(dāng)你的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一套全廠范圍的資產(chǎn)管理系統(tǒng)的時(shí)候。”
正確應(yīng)對(duì)問(wèn)題的好處
一旦AOC Resins公司解決了怎樣對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)的問(wèn)題，他們就開(kāi)始感覺(jué)到隨之帶來(lái)的好處?！皵?shù)字化數(shù)據(jù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于在線儀表的健康狀況監(jiān)視以及多變量信息的通訊能力。最好的例子就是我們的科里奧利流量計(jì)驅(qū)動(dòng)增益監(jiān)測(cè)。如果一個(gè)增益超過(guò)了限值，我們可以假定這臺(tái)流量計(jì)里有氣體，同時(shí)把第一測(cè)量切換到負(fù)載單元。我們還可以用一種類似的方法來(lái)識(shí)別雷達(dá)液位計(jì)沒(méi)有被鎖定在一個(gè)目標(biāo)上，只要觀察信號(hào)的強(qiáng)度就可以知道了。這樣可以防止冒罐?！盋ox說(shuō)道。
防止了一次冒罐以及與之相關(guān)的溢流、停車和清掃工作，這些好處很大程度上證明了數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。
Mick自動(dòng)化公司的McCormick說(shuō)其它重要的優(yōu)勢(shì)還有：分散化的控制、簡(jiǎn)單的接線、降低了實(shí)施費(fèi)用、測(cè)量精確度更高以及預(yù)防性維護(hù)能力。
“過(guò)程工廠現(xiàn)在能夠獲得歷史數(shù)據(jù)用于過(guò)程分析、過(guò)程改進(jìn)以及實(shí)時(shí)生產(chǎn)管理，”Dan Miklovic說(shuō)道，他是Gartner公司的制造研究副總裁?！肮S還能夠使用仿真技術(shù)來(lái)組態(tài)軟件傳感器，以及由此避免安裝和維護(hù)在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的硬件傳感器?！?BR> 現(xiàn)場(chǎng)總線帶來(lái)的這些好處是否值得付出金錢和承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)呢？這是你必須作出的判斷。你必須確保在分析的時(shí)候已經(jīng)把所有的花費(fèi)和好處都考慮在內(nèi)，并且保證你的信息都來(lái)自于立場(chǎng)公正的信息來(lái)源。
什么使數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)施困難重重？
? 工業(yè)界缺乏大量的專家
? 標(biāo)準(zhǔn)太多
? 經(jīng)常需要協(xié)調(diào)多種網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)供應(yīng)商
? 惡劣的安裝條件
? 需要處理大量的數(shù)據(jù)
? 很多使用者都必須學(xué)習(xí)怎樣利用網(wǎng)絡(luò)
? 供應(yīng)商總是推薦他們自己的網(wǎng)絡(luò)，而不是針對(duì)項(xiàng)目實(shí)施當(dāng)中的困難對(duì)客戶提出警告
怎樣迅速掌握信息
? 在你的公司里指定一個(gè)或者多個(gè)人，使之成為專家
? 培養(yǎng)自己的內(nèi)部專家，由他來(lái)培訓(xùn)公司里的其它人員
? 確保操作人員盡早使用技術(shù)，經(jīng)常使用技術(shù)
? 尋找和參加供應(yīng)商的立場(chǎng)公正的介紹會(huì)
? 與其它有類似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的終端用戶討論
? 任命一個(gè)獨(dú)立于各家供應(yīng)商的系統(tǒng)集成商
你將從中得到什么？
? 降低了安裝費(fèi)用
? 加快了調(diào)試速度
? 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程儀表維護(hù)
? 獲得更多的儀表數(shù)據(jù)
? 使用多變量?jī)x表更加方便
? 更高的測(cè)量精度
? 具備分散控制能力
PROFINET集成現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)
終端用戶必須經(jīng)常處理自己工廠里邊的多種現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。這使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)變得更加復(fù)雜。
剛好是所需要的淀粉數(shù)量
Jeff Mueller是位于北卡羅來(lái)那州索爾茲伯里的國(guó)民淀粉和化學(xué)公司電子材料分部的工程經(jīng)理。他的公司使用profibus pa和profibus dp來(lái)連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與一套西門子PCS7系統(tǒng)。
國(guó)民淀粉公司采用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊來(lái)監(jiān)視壓力、流量、液位、電導(dǎo)率、pH值和重量測(cè)量?jī)x表?！按蠖鄶?shù)儀表供應(yīng)商現(xiàn)在都能夠提供profibus作為一種通訊可選項(xiàng)，或者為你提供一塊卡板來(lái)把自己的儀表改造為profibus通訊。這有助于維持一個(gè)開(kāi)放的供應(yīng)商列表，使我們保持工廠歷來(lái)的儀表設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，”Mueller說(shuō)道。
Mueller給我們提出了一些很好的關(guān)于設(shè)計(jì)和安裝的建議：
1． 確保你的儀表供應(yīng)商擁有與profibus通訊的GSD文件；
2． 獲得每個(gè)供應(yīng)商的最大需要電流數(shù)值（mA），這樣你就可以設(shè)計(jì)最優(yōu)化的profibus連接順序布置方案；
3． 選擇電磁閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以使用小于7.5mV電壓的自動(dòng)控制閥門，這樣你就可以使用本質(zhì)安全的輸出卡件，不再需要配置單獨(dú)的安全柵；
4． 與你的電氣/儀表安裝承包商密切合作，確保他們理解profibus可以減少安裝時(shí)間及費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)；
5． 每個(gè)DP/PA儀表組（5到7個(gè)模擬儀表）使用一根電纜，配置5到7個(gè)終端；
6． 在安裝完成以后，請(qǐng)系統(tǒng)集成商或者工廠的控制工程師重新打開(kāi)每一個(gè)T型連接器下游的分支，為小組里的每一個(gè)后繼儀表分配地址；
7． 每個(gè)儀表都應(yīng)該在線組態(tài)，而不是在現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)。
國(guó)民淀粉公司獲得的好處還包括降低了安裝費(fèi)用以及可以遠(yuǎn)程接入儀表?！皃rofibus消耗的安裝費(fèi)用更少，因?yàn)槲覀冎挥靡桓娎|連接5到7臺(tái)儀表。這是保證總電流低于85毫安，同時(shí)維持本質(zhì)安全情況下所允許的最大儀表數(shù)量，”Mueller說(shuō)道。
“每臺(tái)儀表都需要人員去激活/解鎖其軟件通訊、設(shè)置DIP開(kāi)關(guān)或者準(zhǔn)備接受新的profibus地址。但是經(jīng)過(guò)這些操作以后，剩下的編程工作可以在有空調(diào)的舒適的控制室里完成。任何坐在10000加侖火箭推進(jìn)劑上、在華氏95度的溫度以及濕度95％的環(huán)境下為儲(chǔ)罐的液位計(jì)編程的人都會(huì)非常喜歡現(xiàn)在的方式，”Mueller總結(jié)說(shuō)。
HART使油漆保持流動(dòng)
Terry Dave是位于加利福尼亞州Redlands的Meter Maintenance & Controls公司的總裁。他的公司從去年開(kāi)始在Valspar油漆和涂料工廠實(shí)施HART數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。
“組態(tài)非常方便，同時(shí)還具備從工廠最底層取回關(guān)鍵診斷信息的能力，卻不需要與設(shè)備進(jìn)行直接連接。這些特點(diǎn)使我們的信息采集能力達(dá)到了全新的水平，”Dave說(shuō)道。
“我們正在使用基于PC的ProSoft組態(tài)生成器，這個(gè)軟件非常容易使用并且具有很強(qiáng)的通用性。它使我們既可以從PLC獲得信息，也可以使用板載的ProSoft客戶端模件向PLC發(fā)送信息。這給我們提供了很大的組態(tài)選擇權(quán)，”他補(bǔ)充道。
雖然HART網(wǎng)絡(luò)每個(gè)通道總共最多能夠連接15臺(tái)設(shè)備，設(shè)備管理器一般將每個(gè)總線限制在十臺(tái)設(shè)備或者更少，以便提高通訊速率和可靠性。
Valspar公司使用Micro Motion公司的質(zhì)量流量計(jì)來(lái)讀取批量過(guò)程當(dāng)中的流量、溫度和密度信息。他們使用一個(gè)診斷屏幕在靜態(tài)狀況下接觸這些內(nèi)部參數(shù)。在批量過(guò)程當(dāng)中，系統(tǒng)跟蹤來(lái)自儀表的信息，通過(guò)洛克維爾軟件公司的RSSQL將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)微軟的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，用于趨勢(shì)和維護(hù)計(jì)劃。報(bào)警和計(jì)量信息通過(guò)RS-View進(jìn)行顯示。
“分析計(jì)量數(shù)據(jù)為我們提供了預(yù)測(cè)機(jī)泵變化和計(jì)量問(wèn)題的能力，我們現(xiàn)在不需要在批量過(guò)程正在進(jìn)行的時(shí)候到現(xiàn)場(chǎng)去了。我們現(xiàn)在還能夠在設(shè)備出問(wèn)題以前發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的趨勢(shì)，”Davis說(shuō)道。
我們發(fā)現(xiàn)分析和操作通過(guò)HART從儀表里得到的信息為我們帶來(lái)了極大的好處?，F(xiàn)在我們的任何系統(tǒng)都沒(méi)有停機(jī)時(shí)間，并且我們還發(fā)現(xiàn)用這種系統(tǒng)通過(guò)HMI來(lái)獲取重要信息并不需要專門的技術(shù)知識(shí)。
“Valspar公司已經(jīng)完全接受了這種技術(shù)，他們正在使用這些信息獲得巨大成功。他們現(xiàn)在能夠根據(jù)流量來(lái)了解過(guò)濾器的變化趨勢(shì)，并且預(yù)測(cè)過(guò)濾器何時(shí)必須進(jìn)行更換。而不是象以前一樣等到過(guò)濾器完全堵塞了再進(jìn)行更換。這種改變既節(jié)省時(shí)間又節(jié)省金錢，”他總結(jié)說(shuō)。
現(xiàn)場(chǎng)總線使125年的老廠重新青春煥發(fā)
Yves Levesque是位于魁北克Kingsey Falls的Cascades工程和項(xiàng)目公司的技術(shù)辦公室主管。他的公司把有125年歷史的Rolland造紙廠升級(jí)為基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）。
這個(gè)造紙廠的控制系統(tǒng)非常老舊，大多數(shù)是氣動(dòng)儀表，加上少量4到20毫安的HART設(shè)備?！百M(fèi)用很高，需要大量的人工干預(yù)，而且工廠正在虧損，” Levesque說(shuō)道?！半S著最近加元的升值和來(lái)自東南亞的有史以來(lái)最激烈的競(jìng)爭(zhēng)，我們需要迅速作出改變才能使工廠不至于被迫關(guān)門?！?BR> 工廠作出決定將其中兩個(gè)造紙廠的機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)化改造?！坝捎诳紤]對(duì)其進(jìn)行整體的更新，我們把所有氣動(dòng)儀表都更換成為FF儀表，并且把它們連接到新的DeltaV控制系統(tǒng)。我們還安裝了一些DeviceNet設(shè)備來(lái)處理數(shù)字量I/O" title="I/O">I/O，同時(shí)把現(xiàn)有的4到20毫安HART設(shè)備連接到一個(gè)DeltaV的遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)” Levesque說(shuō)道。
“我們選擇基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的最重要原因是降低電纜的費(fèi)用。通過(guò)把多個(gè)儀表連接到一個(gè)FF，同時(shí)利用遠(yuǎn)程I/O的能力把數(shù)字量I/O或者4到20毫安HART設(shè)備也連接到控制系統(tǒng)，從而大大降低了所需要的電纜數(shù)量，” Levesque說(shuō)道。
Levesque宣稱每臺(tái)設(shè)備大約節(jié)省了400美元的調(diào)試費(fèi)用。Cascade公司還在沒(méi)有一次大規(guī)模停車的情況下完成了升級(jí)工作?！拔覀冞M(jìn)行了七次獨(dú)立過(guò)程的小規(guī)模停車，但是整個(gè)升級(jí)改造期間造紙廠總體上一直保持運(yùn)轉(zhuǎn)?！?BR> 他補(bǔ)充說(shuō)，“一個(gè)很大的好處是我們可以從FF儀表獲得大量的信息。對(duì)于模擬信號(hào)和HART信號(hào)你需要有特殊的卡件和特別的培訓(xùn)才能做到這樣。而對(duì)于FF系統(tǒng)，這些是完全透明的、開(kāi)放的。我們發(fā)現(xiàn)這是一種非常好的工具，可以在很短的時(shí)間周期內(nèi)傳送許多的信息。”
最主要的挑戰(zhàn)就是對(duì)于基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線不熟悉?！霸贑ascade公司沒(méi)人有FF的經(jīng)驗(yàn)或者以前曾經(jīng)組態(tài)過(guò)FF設(shè)備。兩個(gè)Cascade工程和項(xiàng)目公司的技術(shù)人員接受了短期的基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線培訓(xùn)課程，然后我們就能夠進(jìn)行完整的組態(tài)工作，所花費(fèi)的時(shí)間與處理模擬設(shè)備一樣多，”Levesque說(shuō)道。
“我們確實(shí)上過(guò)一堂課。當(dāng)我們安裝現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)時(shí)我們?cè)诰W(wǎng)段上使用了T形連接器，同時(shí)我們很快意識(shí)到如果使用連接塊或者模塊連接器可能會(huì)更好。其中的秘密就在于事先稍微多做一些計(jì)劃工作，” Levesque繼續(xù)說(shuō)。
“最后的挑戰(zhàn)來(lái)自于工廠的人員。他們當(dāng)中的許多人對(duì)于氣動(dòng)儀表已經(jīng)有25到30年的經(jīng)驗(yàn)，我們擔(dān)心他們?cè)趯W(xué)習(xí)FF時(shí)會(huì)遇到困難。但是DeltaV與FF的組合非常的用戶友好，所以他們學(xué)習(xí)的很快，” Levesque總結(jié)道。
那些不參考以前的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)就一躍而過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線鴻溝的人注定將會(huì)遭到象這些不愿透露自己姓名的回答者一樣的結(jié)局，這些回答者都來(lái)自一家基地在美國(guó)的重要工程公司。“我們一直不愿意明確指定使用基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線、HART、PROFIBUS或者其它數(shù)字化的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，”第一位工程師說(shuō)道?！拔覀円呀?jīng)看過(guò)了各種介紹，出席了各種brown bags，但是我們的回答始終是謝謝你，我還是希望再等一等。”
他有很充分的理由猶豫不決?！拔矣幸粋€(gè)朋友，他為一家系統(tǒng)集成商工作，這個(gè)系統(tǒng)集成商試圖使一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)正常工作。但是經(jīng)過(guò)幾乎兩年的努力，現(xiàn)在他只想把自己所剩無(wú)幾的頭發(fā)都扯光。也許世界上存在一個(gè)魔幻之地，在那里魔術(shù)般的接線方式和設(shè)備已經(jīng)被證明可靠、實(shí)用，已經(jīng)被大量使用在先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中；在那里業(yè)主的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員已經(jīng)能夠理解和維護(hù)這些魔術(shù)般的接線方式和設(shè)備。但是在我們所服務(wù)的工業(yè)行業(yè)，迄今為止我們還不想要它，或者說(shuō)還不需要它，”我們的第一個(gè)回答者下結(jié)論說(shuō)。
另一個(gè)工程師概括介紹了他們公司對(duì)數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線的看法。他說(shuō)道：“現(xiàn)場(chǎng)總線從理論上講是非常偉大的，但是由于各種各樣的原因，在實(shí)際上現(xiàn)場(chǎng)總線還沒(méi)有做到所承諾的事情。某些困難看起來(lái)與設(shè)計(jì)人員和安裝人員的培訓(xùn)有關(guān)，或者說(shuō)這些人對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線的理解還不夠。另外的問(wèn)題似乎與系統(tǒng)組態(tài)的復(fù)雜性有關(guān)。總的來(lái)說(shuō)似乎是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)" title="總線系統(tǒng)">總線系統(tǒng)所能夠帶來(lái)的好處被它帶來(lái)的麻煩抵消了?！?BR> 比基于PC的網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜
把現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)與PC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行類比。至少你在日常工作的時(shí)候也使用一臺(tái)PC機(jī)，很可能在家里用得更多。如果你有一個(gè)家庭的有線或者無(wú)線局域網(wǎng)，你也許甚至知道一些關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)。但是這不會(huì)使你成為一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專家。同樣的，你可能也知道一些關(guān)于儀表和控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)方面的" title="面的">面的知識(shí)。你可能曾經(jīng)設(shè)計(jì)或者安裝過(guò)一兩個(gè)小規(guī)模的數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線儀表網(wǎng)絡(luò)。但是這并不意味著你已經(jīng)是一個(gè)數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線專家。
你知道，為了管理一個(gè)大規(guī)模的辦公室網(wǎng)絡(luò)，你的公司至少需要有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的、高質(zhì)量" title="高質(zhì)量">高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專家小團(tuán)隊(duì)。
如果你想要完成從4到20毫安到數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線的轉(zhuǎn)變，你也需要一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的、高質(zhì)量的數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線專家小團(tuán)隊(duì)。“對(duì)于想要完全轉(zhuǎn)變成數(shù)字化系統(tǒng)的人，其過(guò)程是一個(gè)很大的學(xué)習(xí)曲線，”Richard McCormick說(shuō)道，他是位于魁北克省李維斯的Mick自動(dòng)化的負(fù)責(zé)人?！皩?duì)于PC經(jīng)驗(yàn)很有限的儀表技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這是千真萬(wàn)確的?！?BR> 千萬(wàn)不要僅僅因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)比較少，就錯(cuò)誤的認(rèn)為一個(gè)數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)會(huì)比一個(gè)辦公室網(wǎng)絡(luò)更簡(jiǎn)單。也許你只有五十臺(tái)儀表，但是其它因素甚至可能會(huì)使一個(gè)小型現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)象一個(gè)擁有數(shù)百臺(tái)PC機(jī)的PC網(wǎng)絡(luò)一樣復(fù)雜。
這些因素包括多種互不兼容的通訊協(xié)議、惡劣的安裝條件以及許多個(gè)通常是相互競(jìng)爭(zhēng)多過(guò)合作的供應(yīng)商?！芭c第一次升級(jí)到一個(gè)數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的并不僅僅只有一條巨大的學(xué)習(xí)曲線；當(dāng)你需要問(wèn)題的解決方案時(shí)，你還必須對(duì)付許多不兼容的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序以及許多家供應(yīng)商，”根據(jù)Thomas Tom的觀察。他是總部設(shè)在北卡羅來(lái)那州Raleigh的Progress Energy公司的主任工程師。
在對(duì)付多個(gè)供應(yīng)商的時(shí)候需要小心?！皝?lái)自于某個(gè)供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)主干單元也許與來(lái)自其它供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)分支模塊不完全兼容，”Philip Daniels講道。他是位于華盛頓特區(qū)的King County廢水處理部門的一名工程師。
“也許一個(gè)供應(yīng)商提供了安裝在主機(jī)單元上的本質(zhì)安全隔離柵，而另一個(gè)供應(yīng)商也許提供了安裝在分支模塊上的安全柵。如果你挑選了錯(cuò)誤的供應(yīng)商產(chǎn)品組合，結(jié)果會(huì)是你的回路上沒(méi)有本質(zhì)安全隔離柵在起作用，”Daniels補(bǔ)充道。
“另一個(gè)問(wèn)題是單元的地址?；饡?huì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)就像任何其它網(wǎng)絡(luò)一樣，其中的各種各樣的組件都必須擁有獨(dú)一無(wú)二的地址。我們必須為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備編寫(xiě)地址，就像為企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的辦公室網(wǎng)絡(luò)編寫(xiě)地址一樣。另一個(gè)給我們帶來(lái)麻煩的問(wèn)題是單獨(dú)組件的編程。每一個(gè)設(shè)備都有獨(dú)特的編程要求，同時(shí)供應(yīng)商也并非總能提供正確的設(shè)備文檔，”Daniels總結(jié)道。
因此你如何才能達(dá)到要求的速度呢？一個(gè)辦法是去雇傭一名對(duì)你需要的網(wǎng)絡(luò)和你現(xiàn)有的控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)方面具有經(jīng)驗(yàn)的專家。不過(guò)我要說(shuō)祝你好運(yùn)！如果你能夠找到這樣一名專家的話。
這不像是在PC機(jī)的領(lǐng)域。只有很少的可互操作標(biāo)準(zhǔn)，具有長(zhǎng)期的可跟蹤記錄資料以及一大群高質(zhì)量的、具有證書(shū)的網(wǎng)絡(luò)工程師。相反，你必須處理許多的相互不兼容的技術(shù)、相當(dāng)新的產(chǎn)品，但是只有很少有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員。
如果雇傭一個(gè)專家實(shí)際上是不可能的，那么另一個(gè)辦法就是你自己或者你的同事成為專家。這意味著獲得培訓(xùn)，既可以從設(shè)備供應(yīng)商那里獲得，也可以從專門的服務(wù)供應(yīng)商那里獲得。
培訓(xùn)的挑戰(zhàn)
下一步是以正確的方式進(jìn)行培訓(xùn)。這里的最終用戶選擇了這種困難的方式?！拔覀?cè)趯?shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)方面的主要挑戰(zhàn)在于更加復(fù)雜設(shè)備的儀表技術(shù)培訓(xùn)，”Danny Cox報(bào)告說(shuō)，他是位于田納西州Collierville的AOC Resins公司的生產(chǎn)系統(tǒng)總監(jiān)。Cox的公司使用過(guò)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線、DeviceNet、AS-i以及HART協(xié)議來(lái)把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到一套愛(ài)默生過(guò)程管理公司的Delta V控制系統(tǒng)。
“我們嘗試進(jìn)行了供應(yīng)商培訓(xùn)，結(jié)果完全可以說(shuō)是一場(chǎng)災(zāi)難?，F(xiàn)在我們找了一家工程公司，他們派人到工廠現(xiàn)場(chǎng)來(lái)，為我們提供手把手的培訓(xùn)。至少對(duì)于我們的狀況來(lái)說(shuō)，廠內(nèi)培訓(xùn)看起來(lái)更加有效，”他總結(jié)說(shuō)。
AOC Resins公司必須處理四種不同的網(wǎng)絡(luò)以及來(lái)自十個(gè)不同供應(yīng)商的儀表設(shè)備。把你所有的員工都送去接受十種不同的供應(yīng)商課程培訓(xùn)是不現(xiàn)實(shí)的。最好是培養(yǎng)一個(gè)公司自己的專家，他可以從各家供應(yīng)商那里學(xué)習(xí)盡可能多的東西，也可以從網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)和其它最終用戶那里學(xué)習(xí)，然后由他來(lái)培訓(xùn)公司里的其它人員。
對(duì)于數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，另一個(gè)區(qū)別于辦公室網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)來(lái)自于需要熟悉和了解數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的人員數(shù)量太多。在一個(gè)辦公室里，只有少數(shù)的網(wǎng)絡(luò)專家了解網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)情況。但是在一個(gè)工廠里，整個(gè)自動(dòng)化部門可能都需要處理現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，至少是部分的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。工程師們需要知道怎樣對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始設(shè)置。他們還需要確定有些重要儀表的參數(shù)，過(guò)程控制和信息系統(tǒng)需要這些儀表的信息。他們需要知道怎樣對(duì)軟件包進(jìn)行組態(tài)以便接收網(wǎng)絡(luò)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。
儀表技術(shù)員們需要知道怎樣使用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程校驗(yàn)。他們必須能夠理解儀表的數(shù)據(jù)以便進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。儀表技術(shù)員們必須保存校驗(yàn)記錄，這樣他們就必須知道怎樣存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，在哪里存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)。
如果有些地方出了故障或者在初次安裝后需要作一些改變，工程師和儀表技術(shù)員常常需要一起工作來(lái)解決問(wèn)題。
因此我們面臨這樣一種狀況，你公司里面的很多人都必須迅速學(xué)習(xí)了解各種網(wǎng)絡(luò)、各種各樣的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及至少一種控制和信息系統(tǒng)。恰當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)是至關(guān)重要的，這樣你才能夠預(yù)先了解你將會(huì)遇到什么樣的情況。你應(yīng)該多看看和多了解和你類似的其它最終用戶是怎樣在現(xiàn)場(chǎng)總線戰(zhàn)役當(dāng)中獲勝的。
贏得勝利
在供應(yīng)商信息方面的最大問(wèn)題是他們總是描繪出一幅非常美妙的畫(huà)面，因?yàn)楣?yīng)商總是希望推廣自己的網(wǎng)絡(luò)。如果你聽(tīng)信供應(yīng)商的推薦而采用某一特定的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，你必然會(huì)帶著不能實(shí)現(xiàn)的預(yù)期開(kāi)始你的項(xiàng)目。
你有兩個(gè)途徑來(lái)獲知真相。第一個(gè)是從其它最終用戶、系統(tǒng)集成商以及工程公司那里了解情況，他們可能已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)你想要作的事情。有一些服務(wù)提供商為最終用戶提供實(shí)時(shí)幫助，安裝來(lái)自不同供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
首先讓我們聽(tīng)聽(tīng)來(lái)自一個(gè)最終用戶的介紹。當(dāng)Richard McCormick還在Ultramar公司的時(shí)候，該公司在一個(gè)底層裝置上實(shí)施了一個(gè)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）項(xiàng)目。工程師通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口模件把現(xiàn)場(chǎng)儀表連接到一套Honey-Well Expersion PKS（www.honeywell.com）自動(dòng)化系統(tǒng)上。“我們使用霍尼維爾公司的資產(chǎn)管理軟件采集來(lái)自于Expersion系統(tǒng)的FF數(shù)據(jù)。我認(rèn)為這些軟件是必須的，如果你想要完全開(kāi)發(fā)FF的功能。因?yàn)橥ㄟ^(guò)FF儀表有如此豐富的數(shù)據(jù)可資利用，在把這些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給儀表技術(shù)員之前，你需要一種軟件對(duì)它們進(jìn)行去粗取精的處理。這個(gè)軟件能夠向儀表技術(shù)員提供從不同儀表供應(yīng)商的內(nèi)建診斷程序獲得的公用的故障源信息，這能夠大大簡(jiǎn)化儀表技術(shù)員的工作，”McCormick建議說(shuō)。
現(xiàn)在讓我們聽(tīng)聽(tīng)來(lái)自供應(yīng)商的建議，他使用過(guò)許多不同類型的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)并且對(duì)推廣某一種技術(shù)不感興趣?！澳承┳罾щy的問(wèn)題會(huì)在開(kāi)車階段出現(xiàn)，一般是由不正確的安裝造成的，”Desmond Ho說(shuō)道。他是位于中國(guó)上海的MooreHawke公司的現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用顧問(wèn)。
“在很多情況下是網(wǎng)段的終端器沒(méi)有設(shè)置好。所有的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段都需要合適的終端器來(lái)防止不受控制的信號(hào)反射造成通訊錯(cuò)誤。而很多分包商很少注意終端器，甚至把它們完全給忘記了，或者是不管哪里的到處安裝終端器。這兩種方式都會(huì)使網(wǎng)段無(wú)法正常操作。通常，對(duì)中間接線盒和現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)箱進(jìn)行逐個(gè)檢查是唯一解決終端器位置錯(cuò)誤的辦法，這會(huì)給調(diào)試過(guò)程帶來(lái)巨大的延誤，”Ho繼續(xù)道。
“這個(gè)問(wèn)題其實(shí)可以在開(kāi)始的時(shí)候就避免的，只要選擇新型的帶有自動(dòng)網(wǎng)段終端器的連接設(shè)備就可以了，例如我們公司的設(shè)備連接器。自動(dòng)化網(wǎng)段終端器完全消除了這類設(shè)置太多終端器或是終端器設(shè)置不足的問(wèn)題，對(duì)網(wǎng)段的調(diào)試工作有很大幫助。如果使用了多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接器，永遠(yuǎn)是在最遠(yuǎn)端設(shè)備上的自動(dòng)終端器被自動(dòng)激活。如果這根線被斷開(kāi)了，自動(dòng)終端器也會(huì)自動(dòng)隨著網(wǎng)段而變化，”Ho總結(jié)道。
ARC Advisory Group的研究總監(jiān)Wil Chin為我們提出了一些如何處理來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商的通訊協(xié)議的很有價(jià)值的建議?！皩?duì)于終端用戶來(lái)說(shuō)，最好的辦法就是挑選一個(gè)具有多協(xié)議處理能力的供應(yīng)商。作為一個(gè)備選項(xiàng)，在工廠升級(jí)的時(shí)候也可以考慮FDT技術(shù)，特別是當(dāng)你的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一套全廠范圍的資產(chǎn)管理系統(tǒng)的時(shí)候。”
正確應(yīng)對(duì)問(wèn)題的好處
一旦AOC Resins公司解決了怎樣對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)的問(wèn)題，他們就開(kāi)始感覺(jué)到隨之帶來(lái)的好處?！皵?shù)字化數(shù)據(jù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于在線儀表的健康狀況監(jiān)視以及多變量信息的通訊能力。最好的例子就是我們的科里奧利流量計(jì)驅(qū)動(dòng)增益監(jiān)測(cè)。如果一個(gè)增益超過(guò)了限值，我們可以假定這臺(tái)流量計(jì)里有氣體，同時(shí)把第一測(cè)量切換到負(fù)載單元。我們還可以用一種類似的方法來(lái)識(shí)別雷達(dá)液位計(jì)沒(méi)有被鎖定在一個(gè)目標(biāo)上，只要觀察信號(hào)的強(qiáng)度就可以知道了。這樣可以防止冒罐?！盋ox說(shuō)道。
防止了一次冒罐以及與之相關(guān)的溢流、停車和清掃工作，這些好處很大程度上證明了數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。
Mick自動(dòng)化公司的McCormick說(shuō)其它重要的優(yōu)勢(shì)還有：分散化的控制、簡(jiǎn)單的接線、降低了實(shí)施費(fèi)用、測(cè)量精確度更高以及預(yù)防性維護(hù)能力。
“過(guò)程工廠現(xiàn)在能夠獲得歷史數(shù)據(jù)用于過(guò)程分析、過(guò)程改進(jìn)以及實(shí)時(shí)生產(chǎn)管理，”Dan Miklovic說(shuō)道，他是Gartner公司的制造研究副總裁?！肮S還能夠使用仿真技術(shù)來(lái)組態(tài)軟件傳感器，以及由此避免安裝和維護(hù)在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的硬件傳感器?！?BR> 現(xiàn)場(chǎng)總線帶來(lái)的這些好處是否值得付出金錢和承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)呢？這是你必須作出的判斷。你必須確保在分析的時(shí)候已經(jīng)把所有的花費(fèi)和好處都考慮在內(nèi)，并且保證你的信息都來(lái)自于立場(chǎng)公正的信息來(lái)源。
什么使數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)施困難重重？
? 工業(yè)界缺乏大量的專家
? 標(biāo)準(zhǔn)太多
? 經(jīng)常需要協(xié)調(diào)多種網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)供應(yīng)商
? 惡劣的安裝條件
? 需要處理大量的數(shù)據(jù)
? 很多使用者都必須學(xué)習(xí)怎樣利用網(wǎng)絡(luò)
? 供應(yīng)商總是推薦他們自己的網(wǎng)絡(luò)，而不是針對(duì)項(xiàng)目實(shí)施當(dāng)中的困難對(duì)客戶提出警告
怎樣迅速掌握信息
? 在你的公司里指定一個(gè)或者多個(gè)人，使之成為專家
? 培養(yǎng)自己的內(nèi)部專家，由他來(lái)培訓(xùn)公司里的其它人員
? 確保操作人員盡早使用技術(shù)，經(jīng)常使用技術(shù)
? 尋找和參加供應(yīng)商的立場(chǎng)公正的介紹會(huì)
? 與其它有類似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的終端用戶討論
? 任命一個(gè)獨(dú)立于各家供應(yīng)商的系統(tǒng)集成商
你將從中得到什么？
? 降低了安裝費(fèi)用
? 加快了調(diào)試速度
? 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程儀表維護(hù)
? 獲得更多的儀表數(shù)據(jù)
? 使用多變量?jī)x表更加方便
? 更高的測(cè)量精度
? 具備分散控制能力
PROFINET集成現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)
終端用戶必須經(jīng)常處理自己工廠里邊的多種現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。這使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)變得更加復(fù)雜。
剛好是所需要的淀粉數(shù)量
Jeff Mueller是位于北卡羅來(lái)那州索爾茲伯里的國(guó)民淀粉和化學(xué)公司電子材料分部的工程經(jīng)理。他的公司使用profibus pa和profibus dp來(lái)連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與一套西門子PCS7系統(tǒng)。
國(guó)民淀粉公司采用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊來(lái)監(jiān)視壓力、流量、液位、電導(dǎo)率、pH值和重量測(cè)量?jī)x表?！按蠖鄶?shù)儀表供應(yīng)商現(xiàn)在都能夠提供profibus作為一種通訊可選項(xiàng)，或者為你提供一塊卡板來(lái)把自己的儀表改造為profibus通訊。這有助于維持一個(gè)開(kāi)放的供應(yīng)商列表，使我們保持工廠歷來(lái)的儀表設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，”Mueller說(shuō)道。
Mueller給我們提出了一些很好的關(guān)于設(shè)計(jì)和安裝的建議：
1． 確保你的儀表供應(yīng)商擁有與profibus通訊的GSD文件；
2． 獲得每個(gè)供應(yīng)商的最大需要電流數(shù)值（mA），這樣你就可以設(shè)計(jì)最優(yōu)化的profibus連接順序布置方案；
3． 選擇電磁閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以使用小于7.5mV電壓的自動(dòng)控制閥門，這樣你就可以使用本質(zhì)安全的輸出卡件，不再需要配置單獨(dú)的安全柵；
4． 與你的電氣/儀表安裝承包商密切合作，確保他們理解profibus可以減少安裝時(shí)間及費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)；
5． 每個(gè)DP/PA儀表組（5到7個(gè)模擬儀表）使用一根電纜，配置5到7個(gè)終端；
6． 在安裝完成以后，請(qǐng)系統(tǒng)集成商或者工廠的控制工程師重新打開(kāi)每一個(gè)T型連接器下游的分支，為小組里的每一個(gè)后繼儀表分配地址；
7． 每個(gè)儀表都應(yīng)該在線組態(tài)，而不是在現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)。
國(guó)民淀粉公司獲得的好處還包括降低了安裝費(fèi)用以及可以遠(yuǎn)程接入儀表?！皃rofibus消耗的安裝費(fèi)用更少，因?yàn)槲覀冎挥靡桓娎|連接5到7臺(tái)儀表。這是保證總電流低于85毫安，同時(shí)維持本質(zhì)安全情況下所允許的最大儀表數(shù)量，”Mueller說(shuō)道。
“每臺(tái)儀表都需要人員去激活/解鎖其軟件通訊、設(shè)置DIP開(kāi)關(guān)或者準(zhǔn)備接受新的profibus地址。但是經(jīng)過(guò)這些操作以后，剩下的編程工作可以在有空調(diào)的舒適的控制室里完成。任何坐在10000加侖火箭推進(jìn)劑上、在華氏95度的溫度以及濕度95％的環(huán)境下為儲(chǔ)罐的液位計(jì)編程的人都會(huì)非常喜歡現(xiàn)在的方式，”Mueller總結(jié)說(shuō)。
HART使油漆保持流動(dòng)
Terry Dave是位于加利福尼亞州Redlands的Meter Maintenance & Controls公司的總裁。他的公司從去年開(kāi)始在Valspar油漆和涂料工廠實(shí)施HART數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。
“組態(tài)非常方便，同時(shí)還具備從工廠最底層取回關(guān)鍵診斷信息的能力，卻不需要與設(shè)備進(jìn)行直接連接。這些特點(diǎn)使我們的信息采集能力達(dá)到了全新的水平，”Dave說(shuō)道。
“我們正在使用基于PC的ProSoft組態(tài)生成器，這個(gè)軟件非常容易使用并且具有很強(qiáng)的通用性。它使我們既可以從PLC獲得信息，也可以使用板載的ProSoft客戶端模件向PLC發(fā)送信息。這給我們提供了很大的組態(tài)選擇權(quán)，”他補(bǔ)充道。
雖然HART網(wǎng)絡(luò)每個(gè)通道總共最多能夠連接15臺(tái)設(shè)備，設(shè)備管理器一般將每個(gè)總線限制在十臺(tái)設(shè)備或者更少，以便提高通訊速率和可靠性。
Valspar公司使用Micro Motion公司的質(zhì)量流量計(jì)來(lái)讀取批量過(guò)程當(dāng)中的流量、溫度和密度信息。他們使用一個(gè)診斷屏幕在靜態(tài)狀況下接觸這些內(nèi)部參數(shù)。在批量過(guò)程當(dāng)中，系統(tǒng)跟蹤來(lái)自儀表的信息，通過(guò)洛克維爾軟件公司的RSSQL將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)微軟的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，用于趨勢(shì)和維護(hù)計(jì)劃。報(bào)警和計(jì)量信息通過(guò)RS-View進(jìn)行顯示。
“分析計(jì)量數(shù)據(jù)為我們提供了預(yù)測(cè)機(jī)泵變化和計(jì)量問(wèn)題的能力，我們現(xiàn)在不需要在批量過(guò)程正在進(jìn)行的時(shí)候到現(xiàn)場(chǎng)去了。我們現(xiàn)在還能夠在設(shè)備出問(wèn)題以前發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的趨勢(shì)，”Davis說(shuō)道。
我們發(fā)現(xiàn)分析和操作通過(guò)HART從儀表里得到的信息為我們帶來(lái)了極大的好處?，F(xiàn)在我們的任何系統(tǒng)都沒(méi)有停機(jī)時(shí)間，并且我們還發(fā)現(xiàn)用這種系統(tǒng)通過(guò)HMI來(lái)獲取重要信息并不需要專門的技術(shù)知識(shí)。
“Valspar公司已經(jīng)完全接受了這種技術(shù)，他們正在使用這些信息獲得巨大成功。他們現(xiàn)在能夠根據(jù)流量來(lái)了解過(guò)濾器的變化趨勢(shì)，并且預(yù)測(cè)過(guò)濾器何時(shí)必須進(jìn)行更換。而不是象以前一樣等到過(guò)濾器完全堵塞了再進(jìn)行更換。這種改變既節(jié)省時(shí)間又節(jié)省金錢，”他總結(jié)說(shuō)。
現(xiàn)場(chǎng)總線使125年的老廠重新青春煥發(fā)
Yves Levesque是位于魁北克Kingsey Falls的Cascades工程和項(xiàng)目公司的技術(shù)辦公室主管。他的公司把有125年歷史的Rolland造紙廠升級(jí)為基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）。
這個(gè)造紙廠的控制系統(tǒng)非常老舊，大多數(shù)是氣動(dòng)儀表，加上少量4到20毫安的HART設(shè)備?！百M(fèi)用很高，需要大量的人工干預(yù)，而且工廠正在虧損，” Levesque說(shuō)道?！半S著最近加元的升值和來(lái)自東南亞的有史以來(lái)最激烈的競(jìng)爭(zhēng)，我們需要迅速作出改變才能使工廠不至于被迫關(guān)門?！?BR> 工廠作出決定將其中兩個(gè)造紙廠的機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)化改造?！坝捎诳紤]對(duì)其進(jìn)行整體的更新，我們把所有氣動(dòng)儀表都更換成為FF儀表，并且把它們連接到新的DeltaV控制系統(tǒng)。我們還安裝了一些DeviceNet設(shè)備來(lái)處理數(shù)字量I/O" title="I/O">I/O，同時(shí)把現(xiàn)有的4到20毫安HART設(shè)備連接到一個(gè)DeltaV的遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)” Levesque說(shuō)道。
“我們選擇基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的最重要原因是降低電纜的費(fèi)用。通過(guò)把多個(gè)儀表連接到一個(gè)FF，同時(shí)利用遠(yuǎn)程I/O的能力把數(shù)字量I/O或者4到20毫安HART設(shè)備也連接到控制系統(tǒng)，從而大大降低了所需要的電纜數(shù)量，” Levesque說(shuō)道。
Levesque宣稱每臺(tái)設(shè)備大約節(jié)省了400美元的調(diào)試費(fèi)用。Cascade公司還在沒(méi)有一次大規(guī)模停車的情況下完成了升級(jí)工作?！拔覀冞M(jìn)行了七次獨(dú)立過(guò)程的小規(guī)模停車，但是整個(gè)升級(jí)改造期間造紙廠總體上一直保持運(yùn)轉(zhuǎn)?！?BR> 他補(bǔ)充說(shuō)，“一個(gè)很大的好處是我們可以從FF儀表獲得大量的信息。對(duì)于模擬信號(hào)和HART信號(hào)你需要有特殊的卡件和特別的培訓(xùn)才能做到這樣。而對(duì)于FF系統(tǒng)，這些是完全透明的、開(kāi)放的。我們發(fā)現(xiàn)這是一種非常好的工具，可以在很短的時(shí)間周期內(nèi)傳送許多的信息。”
最主要的挑戰(zhàn)就是對(duì)于基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線不熟悉?！霸贑ascade公司沒(méi)人有FF的經(jīng)驗(yàn)或者以前曾經(jīng)組態(tài)過(guò)FF設(shè)備。兩個(gè)Cascade工程和項(xiàng)目公司的技術(shù)人員接受了短期的基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線培訓(xùn)課程，然后我們就能夠進(jìn)行完整的組態(tài)工作，所花費(fèi)的時(shí)間與處理模擬設(shè)備一樣多，”Levesque說(shuō)道。
“我們確實(shí)上過(guò)一堂課。當(dāng)我們安裝現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)時(shí)我們?cè)诰W(wǎng)段上使用了T形連接器，同時(shí)我們很快意識(shí)到如果使用連接塊或者模塊連接器可能會(huì)更好。其中的秘密就在于事先稍微多做一些計(jì)劃工作，” Levesque繼續(xù)說(shuō)。
“最后的挑戰(zhàn)來(lái)自于工廠的人員。他們當(dāng)中的許多人對(duì)于氣動(dòng)儀表已經(jīng)有25到30年的經(jīng)驗(yàn)，我們擔(dān)心他們?cè)趯W(xué)習(xí)FF時(shí)會(huì)遇到困難。但是DeltaV與FF的組合非常的用戶友好，所以他們學(xué)習(xí)的很快，” Levesque總結(jié)道。
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