近來,人們經(jīng)常談論流程設備故障診斷的問題——其中的核心問題是現(xiàn)場總線儀器儀表或者上一級的資產(chǎn)管理系統(tǒng)的故障診斷問題。而對信息通訊的監(jiān)控,即總線系統(tǒng)的自我監(jiān)控卻討論的不多。其主要原因是一批新近研發(fā)成功的信息通訊監(jiān)控工具,使現(xiàn)場總線系統(tǒng)的通訊監(jiān)控工作變得非常簡單了。
通常情況下現(xiàn)場總線系統(tǒng)工作是非常穩(wěn)定的。這一點通過Reinhold & Mahla公司對運行設備的檢測得到了證實:當流程設備現(xiàn)場總線系統(tǒng)的局部出現(xiàn)錯誤后,大多數(shù)情況下流程設備仍然可以不受影響正常運行。只有超過了特定的干擾級別時,才會成為問題。人們常說:大多數(shù)情況下網(wǎng)絡一直暢通無阻,盡管時不時的出現(xiàn)網(wǎng)絡故障,例如由EMV引起的干擾,但只有在不斷的出現(xiàn)錯誤時才會出現(xiàn)故障。所以及時發(fā)現(xiàn)第一次出現(xiàn)的錯誤以及在現(xiàn)場總線系統(tǒng)安裝時就避免錯誤是非常重要的,這可以保證總線系統(tǒng)的安全可靠性。
如何診斷這類故障錯誤呢?Rheinhold & Mahla檢測實驗室的Sven Seintsch先生說:“過去通常利用示波器對現(xiàn)場總線網(wǎng)絡進行檢測。這項檢測工作要求檢查人員對現(xiàn)場總線網(wǎng)絡非常熟悉,但有時還無法檢測到所有的數(shù)據(jù)參數(shù)。在實踐中,信號抖動是最易觀察、監(jiān)控現(xiàn)場總線系統(tǒng)物理層工作狀況的一個指標。但當這一參數(shù)離開了設定的監(jiān)控窗口時,接收設備將無法收到它發(fā)出的信息?!?/FONT>
通過總線信號中的噪聲也可發(fā)現(xiàn)連續(xù)的生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的故障和錯誤。但由于噪音僅在一定條件下使得通訊的質(zhì)量變差,因此信號抖動就成為判斷現(xiàn)場總線系統(tǒng)工作好壞的重要指標。今天,已經(jīng)有能夠?qū)ΜF(xiàn)場總線系統(tǒng)工作狀況進行診斷分析的工具了,例如對噪音、信號水平和信號抖動進行分析檢查的工具。
原則上有兩種故障診斷的工具,固定式故障診斷儀和移動式故障診斷儀。移動式故障診斷儀與普通的4~20mA萬用表沒有多大的區(qū)別。在流程設備現(xiàn)場總線出現(xiàn)故障后,維修服務人員到場對實際采用的儀器儀表技術進行分析。這種現(xiàn)場使用的診斷儀與硬件維護保養(yǎng)系統(tǒng)非常相似。只是維修服務人員必須有相應的專業(yè)知識,才能使用這些工具;要有一定的經(jīng)驗,才能準確地判斷故障的原因是什么?在哪里發(fā)生的?Trebing &Himstedt公司的Steffen Himstedt先生也證實道:“到目前為止常見的現(xiàn)場總線故障診斷分析工具不是為流程設備的維修服務所設計的,而且也太復雜。它們的重點在于程序和程序錯誤的診斷分析。檢測結果大多數(shù)情況下都非常難懂,或者說只有專家和專業(yè)的維修服務人員才能看懂?!?/FONT>
因此就有了這樣的要求:在目前通用的流程設備控制技術中集成盡可能簡單的現(xiàn)場總線故障診斷分析工具。此外,用戶還希望得到明確的故障診斷分析報警和明確的故障排除提示,以便及時地了解出現(xiàn)的錯誤和流程設備工作狀態(tài)的變化,及時地排除流程設備運行中出現(xiàn)的故障。MTL公司的負責人Thomas Menze先生明確地說到:“這就是說要知道現(xiàn)場總線系統(tǒng)中出現(xiàn)的那些嚴重錯誤,從而避免流程設備出現(xiàn)意外的停產(chǎn)。”
實踐中的檢驗
在H?chst市Clariant Produkte有限責任公司的一次現(xiàn)場試驗中,首次在一套流程設備中安裝了大約40個總線設備和300個總線節(jié)點。這次試驗證實了,現(xiàn)場總線系統(tǒng)有著很高的穩(wěn)定性。之所以得出這樣的結論,一方面是因為使用了堅固的安裝技術(例如:存儲技術、現(xiàn)場總線變型技術、控制閥塊技術等等),另一方面是因為采用了電磁屏蔽方案。該流程設備現(xiàn)場總線系統(tǒng)直至各個具體的檢測項目,都得出了很好的檢測結果。
良好的總線系統(tǒng)安裝是基礎
在使用了這樣的診斷分析工具之后,可以在流程設備運行的同時發(fā)現(xiàn)超過規(guī)定極限值的異常現(xiàn)象(例如:信號抖動超標);并且可以在這些異常情況影響流程設備正常生產(chǎn)之前就進行故障排除。在試驗時,選擇了一套配備了現(xiàn)場總線系統(tǒng)最常見的元器件的流程設備。在這套流程設備的試驗中,可以直接看到現(xiàn)場總線安裝質(zhì)量帶來的影響,以及改進提高的辦法。因此,Clariant Prodnket公司的Michael Pelz先生得出了這樣的結論:“根據(jù)這次現(xiàn)場試驗結果我們建議,在可能的情況下,新的現(xiàn)場總線系統(tǒng)最好直接配備Physical Layer監(jiān)控工具?!盤elz先生還補充了一個非常重要的觀點:“流程設備現(xiàn)場總線系統(tǒng)通訊可靠性的基礎是最佳的總線系統(tǒng)安裝。在診斷分析工具的幫助下,可以在流程設備試運行之前就對總線系統(tǒng)的安裝質(zhì)量進行檢驗,從而才可能保證流程設備整個壽命周期內(nèi)的質(zhì)量?!?/FONT>
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