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NE 107現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自監(jiān)測(cè)與診斷建議簡(jiǎn)介
2023-10-13
1、NAMUR及NE 107建議
過程工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)用戶協(xié)會(huì)(NAMUR)由來自拜耳(Bayer)、巴斯夫(BASF)等企業(yè)初始創(chuàng)立,該協(xié)會(huì)代表著過程工業(yè)測(cè)量和控制技術(shù)的用戶。成員來自于運(yùn)營過程工業(yè)工廠的公司、為過程工業(yè)提供工程服務(wù)的公司、研究機(jī)構(gòu)及其他協(xié)會(huì)。
《NE 107現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自監(jiān)測(cè)與診斷》是NAMUR提出的關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行自我監(jiān)測(cè)與診斷,并且通過狀態(tài)信號(hào)表示監(jiān)測(cè)、診斷結(jié)果的建議。使用來自相關(guān)聯(lián)的、其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息進(jìn)行的監(jiān)測(cè)與診斷,不在NAMUR 107建議范圍內(nèi)。
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備僅指具有標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入輸出的測(cè)量設(shè)備與執(zhí)行設(shè)備?,F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的診斷在維護(hù)中變得越來越重要,可以幫助控制系統(tǒng)管理人員或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)人員根據(jù)需要采取行動(dòng)。NAMUR收集了制造商和用戶對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備自監(jiān)測(cè)與診斷能力和發(fā)展的期望。分析了通常的自監(jiān)測(cè)、診斷方法;總結(jié)、歸類了自監(jiān)測(cè)與診斷結(jié)果;定義了顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備自監(jiān)測(cè)與診斷結(jié)果的、適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)信號(hào)和信息。
2、自我監(jiān)測(cè)與診斷
自我監(jiān)測(cè)與診斷是指現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自我測(cè)試、檢查與判斷,包括內(nèi)部電子電氣部分、傳感器與執(zhí)行器部件、機(jī)械結(jié)構(gòu)等。例如,由于浮子或浮筒進(jìn)水致使液位測(cè)量錯(cuò)誤,導(dǎo)致持續(xù)的低液位告警。自我監(jiān)測(cè)永遠(yuǎn)無法檢測(cè)到每一個(gè)可能的故障,因?yàn)樵S多不同的故障可能對(duì)信號(hào)產(chǎn)生相同的影響。這意味著,雖然故障檢測(cè)是可以實(shí)現(xiàn)的,但做不到明確的診斷。例如,接觸式溫度計(jì)的響應(yīng)時(shí)間可能會(huì)因熱電偶套管中的各種故障而發(fā)生變化。
誤差、故障、錯(cuò)誤的來源可能是:
? 電子電氣部件 ? 傳感器或執(zhí)行器元件
? 機(jī)械結(jié)構(gòu)部件 ? 安裝期間
? 設(shè)備投入運(yùn)行時(shí) ? 維護(hù)期間
? 由于不符合規(guī)定條件的操作 ? 連接到流程時(shí)
? 具有輔助能量
各種監(jiān)測(cè)方案的優(yōu)缺點(diǎn):
監(jiān)測(cè)方法 | 優(yōu)缺點(diǎn) | 示例 | |
1 | 信號(hào)處理測(cè)試 | 簡(jiǎn)單,常用的方法,但不包括傳感器元件 | 通過寫和回讀,檢查A/D和MCU之間的連接 |
2 | 切換到參考測(cè)量 | 包括傳感器元件,但會(huì)中斷正常測(cè)量 | 在輻射水平測(cè)量中,參考脈沖被饋送到閃爍體 |
3 | 參考信號(hào)的使用 | 包括傳感器元件,功能無中斷 | 在稱重操作中添加參考重量 |
4 | 測(cè)試信號(hào)的使用,內(nèi)部變量的變化 | 通常包括致動(dòng)器或傳感器元件,但功能經(jīng)常被中斷。 | MIF裝置中場(chǎng)電流的周期性減少,并記錄測(cè)量值的平均ΔQ,該平均ΔQ保持在極限值以下。記錄短氣門行程的階躍響應(yīng),例如檢測(cè)摩擦 |
5 | 參考信號(hào)的模擬 | 簡(jiǎn)單,但只能用于補(bǔ)償方法 | 測(cè)試信號(hào)施加到具有力補(bǔ)償?shù)膲毫鞲衅?/span> |
6 | 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的額外冗余傳感器 | 多種監(jiān)控選項(xiàng),尤其是在多種傳感器中 | 浮動(dòng)和引導(dǎo)微波的組合 |
7 | 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的附加非冗余傳感器 | 功能不中斷,故障可定位,但僅檢測(cè)特定故障;額外的傳感器增加了可能的故障/錯(cuò)誤的數(shù)量 | 在電容式單室差壓傳感器中,電容可以轉(zhuǎn)換為分析溫度值。一個(gè)額外的傳感器測(cè)量溫度。比較這兩個(gè)值可以檢測(cè)隔膜損壞 |
8 | 內(nèi)部信號(hào)監(jiān)測(cè) | 功能無中斷;常用的方法 | 在電容液位測(cè)量中,檢查電極和參考電位之間的電流是否存在歐姆電位降;表明存在導(dǎo)電沉積物 |
9a | 關(guān)于測(cè)量信號(hào)的理論和經(jīng)驗(yàn)知識(shí) | 功能無中斷;簡(jiǎn)單、常用的方法 | 監(jiān)測(cè)由可變面積流量計(jì)中的擺動(dòng)引起的測(cè)量信號(hào)的變化,以檢測(cè)堵塞 |
9b | 操作行為觀察 | 不影響過程;診斷的深度值得懷疑 | 監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏差、上升時(shí)間和超調(diào) |
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自我監(jiān)測(cè)與診斷要求:
最重要的要求是診斷結(jié)果必須可靠,以使用戶能夠采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。錯(cuò)誤的診斷比沒有更糟糕。診斷必須及時(shí)。所有相關(guān)診斷參數(shù)必須可讀。
希望設(shè)備能夠在運(yùn)行時(shí)報(bào)告由于不符合規(guī)定條件而導(dǎo)致的故障。建議對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的內(nèi)部變量進(jìn)行監(jiān)測(cè),這些變量對(duì)主要測(cè)量和執(zhí)行功能最為重要。
在一些設(shè)備中,如分析儀,在正常操作過程中可能會(huì)出現(xiàn)磨損或輔助材料接近用完。在這些情況下,還需要監(jiān)測(cè)由工藝或材料老化引起的其他磨損現(xiàn)象,以便及時(shí)維護(hù)。
制造商應(yīng)清楚地描述設(shè)備或附加設(shè)備組件中實(shí)現(xiàn)的每個(gè)診斷功能。說明應(yīng)包括:
? 診斷功能中包含的參數(shù)和值的列表。
? 參數(shù)是否保存在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中,可以由用戶設(shè)置及如何更改設(shè)置。
? 固定值的詳細(xì)信息,或制造商對(duì)可調(diào)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值。
3、狀態(tài)信號(hào)
所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備應(yīng)有四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。它們是根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的,并告訴我們?cè)O(shè)備狀態(tài)。狀態(tài)信號(hào)提供有關(guān)設(shè)備狀態(tài)和可靠性的信息。定義的信號(hào)為:
故障F(Failure):由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)部或與過程相關(guān)的部件出現(xiàn)故障,導(dǎo)致輸出信號(hào)無效。例如,“測(cè)量管振蕩頻率超出允許范圍,很可能是由于測(cè)量管損壞或傳感器有缺陷。”
功能檢查C(Check function):由于設(shè)備激活測(cè)試、維護(hù)功能導(dǎo)致輸出信號(hào)暫時(shí)無效。例如,測(cè)量變量處于仿真狀態(tài);激活校準(zhǔn)功能。
超出規(guī)范S(Out of specification):現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行超出設(shè)定的范圍??赡苡蓛?nèi)部測(cè)量漂移或外部過程的影響引起。
維修請(qǐng)求M(Maintenance required):現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備尚能提供有效的輸出信號(hào),但現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備將由于外部操作條件失去一部分功能或能力,需要近期或中期進(jìn)行維護(hù)。例如,pH電極的老化、磨損幾乎耗盡,或者功能將很快受到限制。
下表描述了標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)信號(hào)、優(yōu)先級(jí)及代號(hào);下圖是診斷數(shù)據(jù)和狀態(tài)信號(hào)之間的連接圖。
自我監(jiān)測(cè)和診斷結(jié)果必須映射到這四個(gè)狀態(tài)信號(hào)中的一個(gè)并顯示,現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備需保持該狀態(tài)。無論使用何種傳輸介質(zhì)(如HART、PROFINET、FF、PA),都必須能夠生成狀態(tài)信號(hào)。
在狀態(tài)信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)的情況下,必須根據(jù)其優(yōu)先級(jí)順序報(bào)告狀態(tài)。在由于“故障”信號(hào)將導(dǎo)致設(shè)備損壞,必須將最高優(yōu)先級(jí)分配給“故障”信號(hào),并且怱略設(shè)備的其它信息。在提供狀態(tài)“維修請(qǐng)求”后,設(shè)備通常會(huì)在通過“功能檢查”后恢復(fù)正常運(yùn)行。為了始終通知控制室有關(guān)維修的信息,狀態(tài)信號(hào)“功能檢查”必須以比狀態(tài)信號(hào)“維修請(qǐng)求”更高的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行表決?!俺鲆?guī)范”的狀態(tài)信號(hào)通常更多地報(bào)告工藝條件,而不是設(shè)備本身。這個(gè)信號(hào)需要得到最低的優(yōu)先級(jí)。這也適用于這樣一種說法,即優(yōu)先級(jí)較高的狀態(tài)很少出現(xiàn)。當(dāng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),必須立即發(fā)出狀態(tài)信號(hào)。信號(hào)的確認(rèn)從來都不需要在設(shè)備本身進(jìn)行,這是上級(jí)系統(tǒng)的任務(wù)。
狀態(tài)信號(hào)的圖形說明:
對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制面板、過程控制器面板、工程師站、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理(EDDL、FDT/DTM、FDI)文件、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理系統(tǒng)(AMS),應(yīng)根據(jù)下表選擇插圖。
當(dāng)指示診斷功能激活時(shí),應(yīng)使用下表中指示診斷激活的符號(hào)。
在自由圖形(例如控制系統(tǒng)工藝流程圖)中,測(cè)量點(diǎn)的狀態(tài)應(yīng)該是明顯的。詳細(xì)診斷信息的顯示是可有可無的。無效值(由于未實(shí)現(xiàn))必須使用“?”,“xxx”或“***”之類的項(xiàng)目進(jìn)行標(biāo)記。
使用LED表示狀態(tài)信號(hào),必須根據(jù)下表示狀態(tài)信號(hào)。
信號(hào)應(yīng)該是明確的,即使沒有手冊(cè)也可以理解。因此,必須避免使用不同閃爍頻率或不同亮度的差異化。以類似的方式對(duì)輸入和輸出信號(hào)化保持相同的需求。
必須考慮到,特別是對(duì)于Ex i設(shè)備,能量消耗是至關(guān)重要的,并且需要減少LED。此外,用于雜色LED的不同電壓電平會(huì)增大電路的復(fù)雜性。出于這個(gè)原因,上表的不同狀態(tài)信號(hào)必須用一種顏色表示。
具有有效信號(hào)的“維修請(qǐng)求”必須用閃爍的綠色表示?;蛘?,允許使用藍(lán)色LED。
由于“功能檢查”的“超出規(guī)范”,需要或正在進(jìn)行維護(hù)人員的活動(dòng)。因此,沒有必要在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上進(jìn)行進(jìn)一步的區(qū)分。在這兩種情況下,信號(hào)都可能無效。因此,兩個(gè)信號(hào)都由閃爍的紅色LED表示。狀態(tài)“故障”由紅色LED指示。
4、溫度變送器產(chǎn)品簡(jiǎn)介
沈陽中科博微科技股份有限公司的系列溫度變送器支持流程工業(yè)用HART、PROFIBUS PA、FF H1等現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議。
系列溫度變送器通過FCG、PI國際組織認(rèn)證,采用NE 107建議研發(fā)、設(shè)計(jì),歡迎垂詢!
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