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概述

    對于工廠的生產(chǎn)過程、實物資產(chǎn)和整體的操作，如果您的了解越全面，生意會越安全，獲得的利潤也就會越多。

    正如任何工廠的經(jīng)理、工程師、操作人員或者維修工人都會告訴您的， 更多(更好)的信息意味著更多的機會，來降低操作成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升生產(chǎn)能力以及可用性。

    不僅如此，時至今日，當(dāng)許許多多的設(shè)施建立起來之后，都會有新的環(huán)境以至安全方面的要求隨之建立。 與此同時，工廠總是盡力爭取獲得測量和診斷信息，以便更容易符合要求。

    那么，為什么還是有些工廠不“達標”呢?

    我們常常看到的是，要增加一處新的測量點，其成本或者難度常比預(yù)期的利潤還要高。 要利用傳統(tǒng)的“有線”技術(shù)將測量點跟控制系統(tǒng)之間進行連接，由于其距離或復(fù)雜性等原因，會使成本大大提高而在實踐上難以施行。

     無線技術(shù)將傳統(tǒng)有線現(xiàn)場技術(shù)方案所遭遇的障礙清除殆盡。要獲取所需要的數(shù)據(jù)變得前所未有地輕而易舉， 而在此之前，無論從經(jīng)濟上或是從技術(shù)上這都是難以企及的。

    安裝成本的低廉僅僅是好處的一部分。 更重要的是利用您獲得這些額外的信息可以做些什么。 無線技術(shù)讓處于移動狀態(tài)的工作人員從遠處就可以獲得所需要的信息，使他們可以更加有效地進行工作。

    這就是為什么有越來越多的工廠轉(zhuǎn)向無線方案的原因。

    本課程從經(jīng)濟學(xué)方面扼要介紹無線技術(shù)的應(yīng)用帶來的好處，并舉若干實例說明它如何幫助您改進操作。

    在課程結(jié)尾處，您將看到一個簡短的測驗，幫助您確認您已經(jīng)學(xué)到了哪些知識――并以此獲得寶貴的獎勵點數(shù)。 

提示

     在您閱讀本課程內(nèi)容的同時，請別忘了留意下面這些問題的答案：
 
     比較添加有線和無線測量點的相對成本，結(jié)果如何？
 
     添加無線測量點如何提高操作人員的生產(chǎn)效率？
 
     從維修車間里可以通過無線方式檢查哪些設(shè)備信息？
 
     如何使用無線技術(shù)從工廠的另一側(cè)――或者國內(nèi)的另外一個地方――來檢測庫存量？
 
     無線技術(shù)如何增進操作維修的效率？

下一節(jié)： 減少障礙

    減少障礙

    要選用無線而不是有線現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)有很多原因，但是最大的原因在于安裝成本。假如干脆不用或者大大地減少使用現(xiàn)場接線，則意味著在安裝調(diào)試的接線和人工投入方面會有可觀的節(jié)省。

    估計的結(jié)果可能會有所差別。但是當(dāng)您開始對測量點安裝的前期成本進行計算的時候，――包括設(shè)計、采購、安裝和啟動，以及典型的有線模擬測量點需要的配套基礎(chǔ)設(shè)施――您會發(fā)現(xiàn)所有這些成本加起來遠遠地超過了測量設(shè)備本身。 

    假如有線系統(tǒng)的一些基礎(chǔ)設(shè)施――電纜槽、接線箱、接線板、機房等等――容量不足需要擴展以便容納更多測量點的時候，成本可能會更高。 對于自動化設(shè)施，例如I/O 接口板，控制器和軟件許可等等，所需成本也是同樣的情況。

    與此相比，要增加一個智能的無線測量點所需要的成本僅僅只有有線模式的很小一部分。

    這就極大地降低了經(jīng)濟方面的障礙。 過去因成本高昂而不能采集的信息，如今已經(jīng)唾手可得，使您的操作大大改善。
 



 

    通過降低添加測量點的成本，成本效益提高，有線技術(shù)使得改善操作的障礙也降低了。

    利用稱作“自組織網(wǎng)絡(luò)”的無線技術(shù)，可以進一步降低障礙。同其他無線技術(shù)相比，這些網(wǎng)絡(luò)在安裝和擴展方面甚至更加容易。只要每個新增加的無線設(shè)備處于網(wǎng)絡(luò)中的任何其他設(shè)備的范圍之內(nèi)，一旦安裝完成，即會自行加入網(wǎng)絡(luò)。 （要了解關(guān)于這個題目的更多內(nèi)容，請參閱課程“自組織網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與安裝”）

下一節(jié)：操作人員的效率

操作人員的效率

    絕大多數(shù)工廠都在從幾百個――如果沒有上千個的話――獨立安裝的測量點處采集數(shù)據(jù)。 所有這些工作均由人工完成，操作人員攜帶記錄簿進行巡視，以每小時、每班、每天或者每周一次的頻率檢查儀表、觀察鏡、圖表記錄儀或者其他各種指示器。

    操作人員花費大量時間來收集這些數(shù)據(jù)，收集地點經(jīng)常偏僻而且危險。 這項工作非常枯燥，常常產(chǎn)生差錯或者漏掉讀數(shù)。而且，他們用在收集數(shù)據(jù)上耗費的時間越多，用于分析并應(yīng)用數(shù)據(jù)改進操作的時間也就越少。
 
    現(xiàn)在我們來想象一下用無線技術(shù)代替記錄薄，將那些數(shù)據(jù)取回控制室。由于增加無線設(shè)備的成本相對低廉，對那些成百上千的測量點中大部分采取無線方案便成為一種可行的方式。  
      
 
無線技術(shù)可以減少操作人員手動采集數(shù)據(jù)的需要。

    由于無線設(shè)備可以以一定的頻率間隔自動采集并發(fā)送信息，您可以獲得更準確、更及時的對于工廠內(nèi)正在發(fā)生的事件的描述，而您的操作人員則可以更少地暴露在危險環(huán)境中，將更多的時間放在更有價值的工作上。 
利用無線過程控制網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場操作人員還可以使用便攜式無線設(shè)備――例如筆記本電腦――無需返回控制室即可訪問關(guān)鍵過程和控制信息、歷史數(shù)據(jù)以及其他功能信息。
 
   所有這些都會賦予您的操作人員強大的能力，使他們的工作更加有效。

下一節(jié)：維護保養(yǎng)的效率

維護保養(yǎng)的效率

    有些信息您的維修技師只能手動收集，或者您根本不能收集到，但是無線技術(shù)可以滿足您的要求。

    如今的工程現(xiàn)場有成百萬的基于HART的智能設(shè)備，具有程度不等的診斷功能。 不幸的是，許多工廠都沒有在控制室里接收HART數(shù)據(jù)的設(shè)施。 由于這些設(shè)備中只有一部分處于數(shù)字化監(jiān)控狀態(tài)，在現(xiàn)有的工廠中訪問“擱淺”的診斷信息潛力十分巨大。

     現(xiàn)有的有線式智能設(shè)備可以利用無線適配器進行升級，將診斷信息發(fā)送回控制室或者維修車間，由合適的工作人員據(jù)此采取恰當(dāng)?shù)谋匾胧＿^程控制信號繼續(xù)通過有線連接進行發(fā)送，但是診斷數(shù)據(jù)同時以無線方式進行傳送以作為資產(chǎn)管理之用。

    這種額外的信息為維修保養(yǎng)效率的提高提供了方便的途徑。

    例如，當(dāng)操作人員認為某個設(shè)備的指示值不正常時，維修人員常常需要親臨現(xiàn)場對設(shè)備進行檢查。 經(jīng)常發(fā)生這樣的情況，維修人員白白地跑了一趟卻發(fā)現(xiàn)沒有問題，或者問題發(fā)生在另外的環(huán)節(jié)上。

    我們來計算一下到現(xiàn)場工作所花費的時間，先到設(shè)備地點來檢查它們的狀況，然后返回維修車間，把設(shè)備修好――好了，您已經(jīng)看到這要花多少時間了，而且，如果設(shè)備碰巧處于危險區(qū)域，維修技師還得穿上防護用具，那么時間可能更長，安全風(fēng)險也增加了。

    然而，利用無線方式訪問HART數(shù)據(jù)，維修人員可以無需離開控制室或者維修車間而對設(shè)備狀況進行快速方便的檢查，或進行診斷。 具有先進診斷功能的設(shè)備可以讓您在潛在的問題發(fā)生之前探知它們的存在，并在它們影響運行操作之前采取適當(dāng)?shù)男袆印?

    當(dāng)維修人員離開工廠時，無線過程控制網(wǎng)絡(luò)可以使他們遠距離訪問資產(chǎn)管理系統(tǒng)以進行“現(xiàn)場”診斷，獲取設(shè)備信息，并通過移動效率軟件進行即時跟蹤，報告有關(guān)檢查、試驗、維護和修理的情況――而無論他們身在何處。
 
下一節(jié)：庫存監(jiān)控

庫存監(jiān)控

    我們在前面描述了如何通過增加無線測量點來減少手動數(shù)據(jù)收集，提高生產(chǎn)效率的問題。那么假如測量點位于工廠里很遠的一側(cè)――或者幾百公里之外呢，無線裝置可以帶來的好處究竟有多大？

     儲存罐區(qū)和其他偏僻地區(qū)的儲存設(shè)施常常處于這種情況。除非剛剛有操作人員或者運貨司機到過那里，否則您常常對每個儲存罐中到底還有多少存貨不得而知。 假如出乎意料之外，在訪問間隔之內(nèi)用量過大，則可能會導(dǎo)致儲存貨物的液位降低到危險程度――或者更糟，干脆斷貨。另一種變通辦法是，在每個罐內(nèi)另外保持一個“安全儲備”，將部分存貨常備而不用。

    通過無線方式監(jiān)控儲罐液位可以幫助您避免這兩種麻煩。 在遠程現(xiàn)場自動收集測量數(shù)據(jù)，然后通過無線方式發(fā)送到最近處的移動電話發(fā)射塔，然后再通過電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到您的工廠――或者任何其他需要的地方。

    除了可以對存貨液位有一個持續(xù)的最新的了解之外，您還可以減少訪問次數(shù)，與此相關(guān)的交通費用也就隨之減少了。

下一節(jié): 符合環(huán)境法規(guī)

    符合環(huán)境法規(guī)

    增加無線監(jiān)控的測量點不但非常經(jīng)濟，而且有助于保護環(huán)境。

    例如，對于管道的流量壓力測量可以幫助探測泄漏――這些泄漏會導(dǎo)致難以預(yù)料的噴射――并且迅速確定泄漏的位置以便您可以在事故引發(fā)之前即可采取適當(dāng)?shù)拇胧?

    自動化監(jiān)控還可以減少環(huán)境保護的報告和審計成本。因為通過監(jiān)控，您對所有的必要信息都已經(jīng)了如指掌。

    以溢流閥監(jiān)控為例。 這些溢流閥安裝的地方，通常安裝有線設(shè)備時則成本高昂，或根本難以施行，所以操作人員不得不對每一只溢流閥進行定期檢查。 當(dāng)他在檢查時發(fā)現(xiàn)平常套在閥上的蓋子脫落的時候，他會報告說，這只閥已經(jīng)被啟動溢流，或者說，已經(jīng)發(fā)生過噴射事故。 

    問題是您根本無從得知噴射事故發(fā)生的確切時間、多長時間或者漏泄量有多大，――只知道它發(fā)生在上次操作人員巡視之后的某個時間。調(diào)查員對事故進行審核，不管發(fā)生的時間具體多長，即使僅僅發(fā)生在操作人員檢查的數(shù)分鐘之前，他也可能會按照從上次檢查以來的整個時期進行罰款。

     要避免這種狀況的發(fā)生，您可以在溢流閥旁邊安裝一只無線測量發(fā)送器，將信息發(fā)送到控制室的歷史數(shù)據(jù)記錄器，這樣，您就有了一個確切記錄的證據(jù)，表明噴發(fā)事故何時發(fā)生，又持續(xù)了多長時間。

  下一節(jié)：創(chuàng)造無線技術(shù)的應(yīng)用機會

   創(chuàng)造無線技術(shù)的應(yīng)用機會

    我們僅僅討論了關(guān)于無線技術(shù)在改進工廠和過程操作方面的幾個例子。但是無線技術(shù)的應(yīng)用可能性幾乎是無限的。從過程控制、設(shè)備監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、資產(chǎn)管理、設(shè)備診斷、能量監(jiān)控/管理一直到資產(chǎn)追蹤、提高移動工作人員的生產(chǎn)效率以及安全方面的應(yīng)用等等，無線技術(shù)都能大顯身手。

    所有需要您費神的問題是，您希望對某些地方進行測量、管理、控制或者追蹤，但是不能確定是否應(yīng)該進行投資。現(xiàn)在您投資的機會來了。
那么現(xiàn)在，其他的無線技術(shù)應(yīng)用者都在創(chuàng)造哪些應(yīng)用機會呢？
 
     探測蒸汽管道內(nèi)冷凝水聚積狀況。有一種很常見的現(xiàn)象，冷凝水沿著蒸汽管道在各種不同的位置聚集，產(chǎn)生潛在的“水擊”效應(yīng)，可能對管道或下游設(shè)備造成損害。 但是，您可以通過在不同的地點沿著管道安置無線溫度傳感器，觀察溫度的變化率，并以此判斷冷凝水的集結(jié)情況，然后在損壞發(fā)生之前采取行動。 
 
    監(jiān)控濾器於堵情況。 濾器用于收集管道內(nèi)部的微粒雜質(zhì)，隨著時間的增加可能發(fā)生堵塞。 現(xiàn)在操作人員可以不再需要定期手動檢查濾器的情況了。安裝一個無線傳感器，測量濾器兩邊的壓差，然后將信息發(fā)送回控制室――這樣，操作人員在進行判斷之后僅在必要時對濾器進行清潔即可。
 
對旋轉(zhuǎn)設(shè)備進行監(jiān)控。對風(fēng)扇、馬達和泵等過程工廠設(shè)備的典型維修程序，要求技術(shù)人員定期采集振動以及其他方面的機器健康信息，頻率例如 每月一次。數(shù)據(jù)收集的時間間隔越長，發(fā)生不可預(yù)料的變化的危險甚至設(shè)備故障失靈的可能性就越大。 另一方面，只要利用無線振動和溫度傳感器，您就可以得到反映不規(guī)則變化的即時信息， 幫助防止非計劃停車事故。
 

任何溫度、壓力、液位、流量或分析數(shù)據(jù)的測量都構(gòu)成應(yīng)用的可能性。雖然一反傳統(tǒng)但是很有價值的應(yīng)用包括：監(jiān)控管道腐蝕狀況以幫助預(yù)測泄漏可能發(fā)生的位置，或者馬達工作時的電流大小以優(yōu)化其耗能狀況。

下一節(jié): 總結(jié)

總結(jié)

在本課程中您已經(jīng)學(xué)到， 利用無線技術(shù)可以減少獲取附加信息的成本障礙， 這些信息可以讓您降低成本，解決問題并且對操作進行改進。其中的重點知識包括…
 
無線技術(shù)不僅可以避免鋪設(shè)電纜的成本，而且可以消除相關(guān)的費用，例如設(shè)計、安裝、試運行以及相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施等等。
 
數(shù)據(jù)采集自動化可以解除需要耗費大量勞力、極易發(fā)生錯誤的手動信息采集方式。
 
來自于現(xiàn)有的HART設(shè)備的診斷信息，也可以通過無線方式進行收集，以增加維修保養(yǎng)的效率并提前探知潛在問題。
 

 遠距離庫存監(jiān)控，更加便利地符合環(huán)保法規(guī)及更好的記錄方式，這些功能僅僅是潛在應(yīng)用中的數(shù)種而已。 為什么要采用無線技術(shù)？這些應(yīng)用就是最好的回答。

下一節(jié): 測驗

測驗

下列問題可以幫助您回顧您在本課程中學(xué)到的知識。

每個問題都只有一個正確答案。 每回答正確一次，您會贏得一個獎勵點數(shù)。

準備好了嗎？ 請點擊下面的“＞”圖標。

下一節(jié)：問題1

測驗――問題1

無線技術(shù)能夠帶來哪些有線技術(shù)所無法實現(xiàn)的利益？

    更快地傳輸測量數(shù)據(jù)

   降低了增加新的測量點的成本

   進行數(shù)據(jù)壓縮使數(shù)據(jù)處理速度更快

   以上答案全是
  
   在選擇答案之后，點擊“＞”圖標繼續(xù)。

正確！/對不起，正確答案是“通過減少添加新測量點的成本”

降低所增加的智能無線測量點的前期成本，使信息的獲取和利用變得實際可行。以前由于信息采集成本昂貴而導(dǎo)致不能實行。

測驗――問題2

為什么您可以將操作人員的“記錄薄”替換成自動化的無線數(shù)據(jù)收集方式？

  操作人員的生產(chǎn)效率更高

  錯誤更少

  更多的最新信息

  所有以上答案

  以上答案都不是

  在選擇答案之后，點擊“＞”圖標繼續(xù)。

正確！/對不起，正確答案是“所有以上答案”

所有以上列出的選擇都是自動化數(shù)據(jù)收集的潛在好處。 無線技術(shù)使這種數(shù)據(jù)收集方式更經(jīng)濟。

測驗――問題3

下列哪個步驟是以無線方式采集現(xiàn)有的HART設(shè)備的診斷信息所必需的？

 更換儀表
  安裝多路轉(zhuǎn)換器
 每個儀表上加裝無線適配器
  所有以上答案
 以上答案均不是

在選擇答案之后，點擊“＞”圖標繼續(xù)。

正確！/對不起，正確答案是“每個儀表上加裝無線適配器”

其他步驟均無必要。

測驗――問題4

下列哪個選項是無線技術(shù)應(yīng)用的潛在益處？

  庫存監(jiān)控更加精確

  以更低的成本完成為符合環(huán)境法規(guī)所需的報告

  管道泄漏探測和確定位置更容易

  所有以上答案
  以上答案均不是

    在選擇答案之后，點擊“＞”圖標繼續(xù)。

   正確！/對不起，正確答案是“所有以上答案”。

    這里列出的僅僅是所有潛在益處中的幾種――各種應(yīng)用帶來的益處幾乎無限。

   
 
    祝賀您完成了本課程！您的測驗結(jié)果顯示在左側(cè)表格內(nèi)。

    這個分數(shù)將進行添加以使您獲得獎勵點數(shù)――讓您更早換取精美獎品！

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