艾默生過(guò)程管理公司壓力產(chǎn)品經(jīng)理 Dale Perry （左）
艾默生過(guò)程管理公司PlantWeb高級顧問(wèn)Jonas Berge （右）

    在過(guò)去幾年里，各種專(zhuān)用壓力變送器層出不窮，專(zhuān)門(mén)針對差壓流量、質(zhì)量流量、安全認證和診斷等應用領(lǐng)域。專(zhuān)用變送器的價(jià)值體現在其提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量以及增加過(guò)程正常運行時(shí)間。任何工廠(chǎng)都不希望在設備生命周期管理、設備安裝、開(kāi)車(chē)、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(fā)展

    變送器在硬件上已經(jīng)融入了很多先進(jìn)技術(shù)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(guò)時(shí)，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(chǎng)之前就已經(jīng)過(guò)標定和壓力測試，可以直接安裝。

    顯示開(kāi)車(chē)、維護、標定和故障排除是下一個(gè)有待開(kāi)發(fā)的功能，這將使儀表的使用更為方便。以前在顯示方面沒(méi)有統一的標準，主要問(wèn)題在于儀表生產(chǎn)廠(chǎng)家不可能對控制系統提出顯示儀表的要求，也無(wú)法要求在系統上訪(fǎng)問(wèn)變送器的功能信息。一般都是由系統廠(chǎng)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(chǎng)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(huì )、基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)以及Profibus共同制定了增強型EDDL（電子設備描述語(yǔ)言）的標準IEC61804，它將復雜的儀表功能信息用簡(jiǎn)單的方法顯示出來(lái)。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(chǎng)商來(lái)決定顯示的內容了，再也不會(huì )發(fā)生諸如只能實(shí)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(chǎng)商則競相推出使用最為方便的顯示方式。另一個(gè)重大變化則是由于EDDL的標準化，使它可以應用于任何廠(chǎng)商的系統中。

    在EDDL產(chǎn)生之前，壓力變送器的診斷狀態(tài)無(wú)法以圖形方式快速顯示，當你在查看當前參數值時(shí)，就無(wú)法知道2分鐘前的壓力。而當設備有多種變量時(shí)，你就不得不分別去查看這些數值，并在腦子里進(jìn)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(gè)屏幕上，可獲取變送器的狀態(tài)信息和當前的PV值，同時(shí)還能完成一些基本的組態(tài)和任務(wù)。

圖1: 用增強型EDDL顯示過(guò)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(xiàn)，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(gè)非常強大的工具，廠(chǎng)商運用圖表向技術(shù)人員提供過(guò)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(tài)信息。

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

圖 3: 每個(gè)變量都有單獨的標簽顯示具體信息。

    組態(tài)

    技術(shù)的發(fā)展使壓力變送器具有很高的性能，其運行非?？煽?。僅管在某些情況下需要更多的組態(tài)工作，比如要求特別高的精度；環(huán)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(wú)需進(jìn)行組態(tài)。

    一般工廠(chǎng)中會(huì )有幾百臺壓力變送器，而且來(lái)自不同生產(chǎn)廠(chǎng)家，型號不同，甚至采用的協(xié)議也不同。多年來(lái)，經(jīng)過(guò)更新?lián)Q代，現場(chǎng)也會(huì )采用許多新版本的變送器。

圖 2: 變送器狀態(tài)圖

    要對這支壓力變送器的混合大軍進(jìn)行組態(tài)對于技術(shù)人員來(lái)說(shuō)具有很大的挑戰性。增強型的EDDL使這項工作變得簡(jiǎn)單易行。EDDL內置導航功能，指引技術(shù)人員按順序完成每一個(gè)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(jiǎn)單。例如：變送器的狀態(tài)按鍵隨變送器的健康狀況而變化。技術(shù)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(shù)人員可能只是收到類(lèi)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(wú)法為采取行動(dòng)提供任何依據。

圖4：通過(guò)圖表可以方便地排除故障

    專(zhuān)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(guò)程狀態(tài)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(lái)測量壓力。它可將壓力的細微變化（過(guò)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(guò)程噪聲信號）進(jìn)行衡量和連續比較。如果數據顯示超標，用戶(hù)就需要采取相關(guān)措施了?；饡?huì )現場(chǎng)總線(xiàn)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?，F在有些生產(chǎn)廠(chǎng)商采用最新低功能技術(shù)也能使4-20 mA 的HART儀表?yè)碛懈呒壴\斷功能。

    無(wú)論是基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)設備還是HART設備，現在都可用增強型的EDDL來(lái)顯示豐富的過(guò)程數據診斷信息。如圖5所示，使用者通過(guò)EDDL圖表可直觀(guān)地看到標準差（過(guò)程噪聲）發(fā)生了變化，而平均值并沒(méi)有變化，這表明引壓管堵塞了。

圖 5: 高級診斷統計過(guò)程的監視畫(huà)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(gè)診斷畫(huà)面，它通過(guò)一個(gè)直觀(guān)的儀表面板圖像，讓使用者一眼就能看清運行狀況，并發(fā)現壓力過(guò)高了。

圖 6:采用儀表面板顯示變量數據的記錄

    由于過(guò)程工廠(chǎng)中各種變送器及其它現場(chǎng)設備范圍廣泛，互操作性對于設備的整合和易于使用致關(guān)重要。在數字化工廠(chǎng)結構中，EDDL是實(shí)現互操作性的關(guān)鍵所在，因為數字化工廠(chǎng)結構需要將HART、Foundation現場(chǎng)總線(xiàn)或Wireless HART融合到同一個(gè)軟件系統中進(jìn)行統一管理。