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艾默生過程管理公司壓力產品經理 Dale Perry （左）
艾默生過程管理公司PlantWeb高級顧問Jonas Berge （右）

    在過去幾年里，各種專用壓力變送器層出不窮，專門針對差壓流量、質量流量、安全認證和診斷等應用領域。專用變送器的價值體現在其提高產品質量、產量以及增加過程正常運行時間。任何工廠都不希望在設備生命周期管理、設備安裝、開車、日常維護、緊急維修等儀表維護工作中增加復雜程度。

    變送器的發展

    變送器在硬件上已經融入了很多先進技術以使安裝和維護更方便。標準硬件都是用螺栓固定的閥組，這種方式早已過時，現在人們都使用一體化閥組以及各種應用于流量測量的基本元件。變送器被送到現場之前就已經過標定和壓力測試，可以直接安裝。

    顯示開車、維護、標定和故障排除是下一個有待開發的功能，這將使儀表的使用更為方便。以前在顯示方面沒有統一的標準，主要問題在于儀表生產廠家不可能對控制系統提出顯示儀表的要求，也無法要求在系統上訪問變送器的功能信息。一般都是由系統廠商決定是否要顯示以及如何顯示儀表的功能信息，因此如果儀表與系統出自不同廠家，那么儀表很容易就處于劣勢地位了。

    如今情況早已有所不同，HART基金會、基金會現場總線以及Profibus共同制定了增強型EDDL（電子設備描述語言）的標準IEC61804，它將復雜的儀表功能信息用簡單的方法顯示出來。增強型EDDL可將所有屏幕顯示文件內置于標準的設備集成文件，這樣就能由儀表廠商來決定顯示的內容了，再也不會發生諸如只能實現部分功能；只能提供有限數據；對于多步驟操作只提供有限的導航顯示等情況了。

    儀表廠商則競相推出使用最為方便的顯示方式。另一個重大變化則是由于EDDL的標準化，使它可以應用于任何廠商的系統中。

    在EDDL產生之前，壓力變送器的診斷狀態無法以圖形方式快速顯示，當你在查看當前參數值時，就無法知道2分鐘前的壓力。而當設備有多種變量時，你就不得不分別去查看這些數值，并在腦子里進行計算和對比。

    維護和故障排除

    圖1 就是增強型EDDL的屏幕顯示，壓力變送器的信息盡收眼底，使用比以前方便多了。在同一個屏幕上，可獲取變送器的狀態信息和當前的PV值，同時還能完成一些基本的組態和任務。

圖1: 用增強型EDDL顯示過程變量

    最明顯的是趨勢圖，它是增強型EDDL中的標準圖表。在本例中，圖表顯示的是最近10分鐘的壓力數據。圖表中有幾種不同顏色的曲線，分別表示傳感器的限值和量程，讓你一目了然。

    圖2所列是一個非常強大的工具，廠商運用圖表向技術人員提供過程信息以及故障排除指導，在本例中提供的是變送器的診斷狀態信息。

    根據圖3可以看出，查看設備的所有變量非常簡單，所有信息盡收眼底。由于一臺壓力變送器可以有多個變量，那么這些變量的顯示方式就非常重要了。在這個例子中，每個變量都有單獨的標簽來顯示具體信息，但是你也可以同時查看所有變量。當變量偏離正常狀態時，曲線就會變成紅色。

圖 3: 每個變量都有單獨的標簽顯示具體信息。

    組態

    技術的發展使壓力變送器具有很高的性能，其運行非常可靠。僅管在某些情況下需要更多的組態工作，比如要求特別高的精度；環境對變送器造成了不利的影響；許可證要求或法規要求，但通常情況下，傳感器幾乎無需進行組態。

    一般工廠中會有幾百臺壓力變送器，而且來自不同生產廠家，型號不同，甚至采用的協議也不同。多年來，經過更新換代，現場也會采用許多新版本的變送器。

圖 2: 變送器狀態圖

    要對這支壓力變送器的混合大軍進行組態對于技術人員來說具有很大的挑戰性。增強型的EDDL使這項工作變得簡單易行。EDDL內置導航功能，指引技術人員按順序完成每一個操作步驟。

    診斷

    增強型的EDDL圖型功能使壓力變送器的故障排除更為簡單。例如：變送器的狀態按鍵隨變送器的健康狀況而變化。技術人員根據顯示的圖表確定故障原因，而非憑空猜想。

    圖4 例舉了一臺壓力變送器的故障顯示。在使用EDDL之前，技術人員可能只是收到類似于“壓力傳感器故障”或更為含糊的信息如：“不明軟件錯誤”或“Error37”，這些信息無法為采取行動提供任何依據。

圖4：通過圖表可以方便地排除故障

    專用壓力變送器

    如今，許多變送器不但具有更好的內部診斷功能，而且還具有高級的診斷功能用以偵測過程狀態的異常情況。

    這些變送器利用高精度的快速采樣壓力傳感器（每秒20次）來測量壓力。它可將壓力的細微變化（過程噪聲）轉化為統計數據，如：平均值、標準差、標準差變化率，以及兩者間的比例。

    診斷功能可對統計數據（過程噪聲信號）進行衡量和連續比較。如果數據顯示超標，用戶就需要采取相關措施了。基金會現場總線設備很早就已具有高級診斷功能了，因為它不像HART變送器受電源限制。現在有些生產廠商采用最新低功能技術也能使4-20 mA 的HART儀表擁有高級診斷功能。

    無論是基金會現場總線設備還是HART設備，現在都可用增強型的EDDL來顯示豐富的過程數據診斷信息。如圖5所示，使用者通過EDDL圖表可直觀地看到標準差（過程噪聲）發生了變化，而平均值并沒有變化，這表明引壓管堵塞了。

圖 5: 高級診斷統計過程的監視畫面

    高級診斷變送器還包括其它的數據記錄功能，用以顯示可能縮短壓力變送器使用壽命的異常情況。圖6例示了一個診斷畫面，它通過一個直觀的儀表面板圖像，讓使用者一眼就能看清運行狀況，并發現壓力過高了。

圖 6:采用儀表面板顯示變量數據的記錄

    由于過程工廠中各種變送器及其它現場設備范圍廣泛，互操作性對于設備的整合和易于使用致關重要。在數字化工廠結構中，EDDL是實現互操作性的關鍵所在，因為數字化工廠結構需要將HART、Foundation現場總線或Wireless HART融合到同一個軟件系統中進行統一管理。