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    關鍵詞：FF總線儀表；PRM/AMS資源管理；預見性維護；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

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

    江西銅業股份有限公司為了應對國內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能，新建一座30萬噸級銅冶煉廠，采用世界上最先進的閃速煉銅工藝技術；同時為了提升整個工廠的自動化應用水平和設備信息化管理水平，決定在新建30萬噸銅冶煉項目中采用目前最新的FF總線技術，并配套購買了PRM/AMS設備管理軟件，為實現FF智能儀表設備維護管理創新應用提供了先決條件。

    2  工程項目介紹

    貴冶新30萬噸設計基礎為（礦產陽極銅20萬噸/年+10萬噸/年雜處理陰極銅），貴冶采用的生產流程為配料輸送干燥-閃速熔煉-電爐處理-轉爐吹煉-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等子系統。對配套的過程自動化控制技術和設備，經綜合考察了解自動化設備廠商和用戶，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，而主要的配套裝置空分系統選用橫河公司的CS3000FF總線控制系統。主要的FF總線設備（將近500臺套、100個總線網段）有：

    （1）主工藝線采用的是以艾默生公司為主的現場總線設備，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，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希爾DVC6000F系列數字閥門控制器，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）配套的輔助工藝設備采用的是以橫河公司為主的現場總線設備，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、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總線設備的維護管理創新應用

    眾所周知，現場總線設備最大的優勢是數字化、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、管理好和發揮好這些智能總線設備的功能優勢，是項目主要目標之一，以下筆者主要對該廠使用的FF智能總線設備在管理創新和維護創新這兩方面的應用經驗加以總結。

    3.1  完善了新30萬噸儀表設備文檔管理

    通過開發利用設備資源管理系統PRM/AMS系統內部功能模塊，基本上能夠建立和健全整個系統中使用的智能儀表設備臺帳，以及相關的設備診斷信息的歸檔等文件管理系統；形成了以管理設備制造廠家信息、位號、設備描述、裝置參數、維護記錄、診斷信息記錄，完善儀表設備臺帳、點檢計劃、點檢規范等內容的設備臺帳歸檔系統。如：通過PRM資源管理系統能夠形成智能設備在FCS系統中的組態和設備制造等信息（如表1所示，這里僅羅列了設備部分信息）。

    3.2  智能儀表設備管理維護創新應用

    在智能設備管理創新維護方面，現階段主要開展對FF智能設備的控制室遠程調校、遠程維護和借助設備管理PRM/AMS軟件系統平臺對智能設備的故障狀態和報警信息進行就地分析，以及對FF閥門定位器的特征曲線進行在線實時分析這幾個方面的內容開展了應用創新攻關，同時取得了以下效果：

    3.2.1  組建了智能儀表設備管理平臺

    首先安裝智能儀表設備管理系統軟件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備管理數據庫（如AMS數據庫）平臺。該AMS數據庫系統包括了它所連接到DCS系統中的所有智能儀表。通過利用該數據庫系統平臺，來開發設備資源管理系統內部功能模塊，建立健全設備臺帳管理，設備診斷信息的歸檔，同時利用該平臺，完成對連接到該系統的智能設備進行管理和維護，如儀表設備報警監測、儀表設備組態、設備調校以及工作狀態查詢等。

    3.2.2  智能儀表設備管理維護創新應用

    3.2.2.1  PRM/AMS管理軟件應用開發

    通過對PRM/AMS管理軟件應用開發，實現了儀表設備的操作維護在系統中進行，即遠程的儀表室中完成對FF現場儀表設備的零點、量程以及其它參數的校驗和調整，提高了維護的效率，減少維護人員的勞動強度和日常現場檢查的工作量。另外，現階段正在實施利用目前工廠網絡設備、PI實時數據庫、FF總線系統OPC功能、PRM/AMS管理軟件等資源和平臺。在這個平臺上，來實現對新系統所有FF總線設備進行實時在線數據、運行狀態、故障信息等，進行遠程監視和遠程設備維護方面的應用開發。

    3.2.2.2  維護創新

    由于現場儀表設備與控制系統之間的通訊協議與傳統儀表不同，智能設備的使用將使工廠的維護工作和方式都發生了徹底的改變，主要體現在以下幾個方面：

   （1）日常檢查

    傳統巡檢主要是到生產現場對儀表設備進行外觀檢查，如取壓口有無泄漏、氣源管有無脫落等，巡檢路線遠、環境復雜、效率較低，并且對儀表詳細工作狀態及參數如電子元件工作狀態、儀表內部溫度、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應用站上瀏覽完成，并且還可以掌握儀表的詳細工作狀態和參數，通過查看有無報警和提示，便可以了解儀表的基本工作狀況，巡檢速度快且發現問題的準確度高。

            表1  智能設備在FCS系統中的組態和設備制造信息

            

   （2）操作維護在系統中進行

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

              表2  3787定位器零點/量程

              

    而對于部分定位器零點標定不能解決的問題，恢復到出廠狀態后，然后按照應用中所需數據對其進行設置即可，以橫河定位器YVP系列為例這些數據主要包括內容見表3。

              表3  橫河定位器YVP系列標定數據參數表

               
   
   （3）維護創新

    如果現場儀表出現問題，可以提示儀表設備出現問題的部位和故障原因等診斷信息，給維護人員提供一個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場進行詳細的檢查來確定。而采用了PRM/AMS后，通過查看儀表報警、維護建議及其詳細參數就基本可以確定儀表故障類型，故障處理速度快、針對性強。比如AMS報警出現某個儀表內部溫度高報，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，但是有反饋故障報警，同時控制模式切換（智能定位器具有兩種工作方式），即從位置反饋調節方式切換到輸出氣壓力調節方式，則可以確定反饋部件出現脫落或損壞故障。又如某臺閥門出現不動作現象，通過查看閥門定位器的各個參數，若發現供氣口壓力為零，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閉。

    3.2.2.3  ValveLink軟件應用

    ValveLink軟件是針對智能閥門定位器的一種分析工具軟件，它具有狀態查詢、組態、校驗、診斷、報表等功能。尤其其強大的診斷功能，讓閥門維護工作進入了嶄新的階段。通過利用閥門診斷工具軟件，已完成了對FF閥門定位器設備的參數設置、初始化設置、零點或量程校驗、同時還可以對閥門組態的功能塊和其它組態功能進行測試和維護等；另外，通過分析閥門特征曲線如行程與執行機構壓力曲線、輸入信號與行程曲線、輸入信號與驅動信號、時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，診斷執行機構是否有串氣、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的整體性能以及滯后和死區信息；從閥們的動態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，提供閥門動態速度信息，提供超調和動作速度信息。再根據這些設備的報警信息，能夠幫助提醒工作人員閥門哪些地方需要進行維護和維修。

    該廠通過借助閥門診斷軟件，利用平時定修和月修期間有針對性地對出現報警或維護信息提示的現場閥門進行在線實時分析和對比分析，并做好閥門特征曲線分析記錄和保存，基本上實現了指導設備檢修人員維護檢修和提供故障處理參考幫助，同時為年度大修，提供是否下線檢修依據，避免造成設備過度檢修或欠修，達到降低維護費用的目的。

    4  思考與展望

    貴溪冶煉廠通過利用PRM/AMS管理維護系統和相關的插件，在設備的歸檔管理、設備的中央巡檢、中央整定、調校，以及智能閥門的維護應用方面取得了一定效果。但由于受到工廠自身人、財、力、技術水平等各方面的條件限制，離設備廠商和專家所描述的設備管理維護應用相差甚遠。下一步為了方便維護、提高維護效率和降低維護成本等，真正的實現設備故障前的主動維護和預測性維護的目的，應從以下幾個方面來考慮和開展工作：

   （1）通過FF總線設備的預測性維護，避免傳統的事后被動維護修，而造成設備過度檢修或欠修，降低維護和備件費用；

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

   （3）通過PI實時數據庫系統軟件平臺，以及設備本身提供的運行狀態、設備制造商提供的設備制造信息、過程事件、過程報警以及大量的設備診斷故障等信息。開發軟件對設備進行監視和狀態分析，最終給維護人員提供一個排除故障的信息采單，實現智能儀表設備維護管理創新。

   （4）通過FF總線設備的預測性維護，能夠做到有計劃性準備備件，避免備件的積壓和漏定。
隨著現場總線設備的發展和生產廠商在不斷完善設備同時，不斷推出更加方便和完善的診斷專家系統軟件；隨著總線技術的發展，設備的維護正朝著計算機輔助故障識別、診斷技術、專家系統方向發展。另外，隨著數據庫工具、統計工具和專用分析軟件的豐富和發展等，使得設備的維護變得越來越簡單直觀。同樣，對每臺關鍵設備進行預測分析及可靠性評估，將使系統定期的大修成為歷史，取而代之的將是針對個別設備的預測維護，大幅度增加裝置的有效運行時間，提高企業的生產效率降低維護成本。

    5  結束語

    由于采用了現場總線技術，可以更加精確的確定設備何時出現問題，可以連續監視運行狀態信息，分析設備出現的“先導性指示”，預測出設備可能出現的故障，并與高級診斷工具軟件件結合還可以提示解決問題措施，實現前瞻性維護，這正是現場總線技術真正的亮點。因此，希望智能設備生產廠商在不斷完善設備同時，不斷推出更加方便和完善的診斷專家系統軟件，使其真正發揮現場智能設備的功效。

                                                                            ——轉自《自動化博覽》