摘 要：介紹了一種以HART通訊協(xié)議為基礎(chǔ)的設(shè)備管理系統(tǒng)，對該系統(tǒng)的軟件和硬件的構(gòu)成、數(shù)據(jù)的采集與通訊做了詳細(xì)介紹，重點(diǎn)闡述了如何利用HAMS設(shè)備管理軟件實(shí)現(xiàn)效率、安全平穩(wěn)的控制生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：HAMS設(shè)備管理系統(tǒng)；HART協(xié)議；信息管理

中圖分類號： TU713 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 概述

1.1設(shè)備管理系統(tǒng)概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為了提高過程控制的管理水平，使得工廠能夠滿足越來越嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（ISO9001質(zhì)量體系）以及法規(guī)的要求，人們對現(xiàn)場測量和控制設(shè)備的要求也提高，即不僅僅要求現(xiàn)場設(shè)備能提供過程測量信息，還應(yīng)該能提供許多附加信息，包括設(shè)備自身及過程的診斷信息，管理信息等，這些信息通稱為非控制信息。

另一方面，計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)，特殊用途集成電路（ASIC）技術(shù)以及HART協(xié)議和Foundation Fieldbus（簡稱FF現(xiàn)場總線）為代表的雙向通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，賦予了現(xiàn)場設(shè)備跟多更強(qiáng)的“智能化”功能。至今現(xiàn)場只能化設(shè)備越來越受到了廣泛地接受和應(yīng)用。

一般認(rèn)為，衡量現(xiàn)場設(shè)備智能化的指標(biāo)主要應(yīng)包括如圖1所示幾個(gè)方面：

1.2 呼和浩特石化公司以往現(xiàn)場儀表管理模式

在以往的生產(chǎn)運(yùn)行過程中，通常采用智能手持通訊器，如：使用羅斯蒙特275、375型HART手操器來對現(xiàn)場智能設(shè)備進(jìn)行組態(tài)及診斷，然而，它畢竟只能一臺一臺地對設(shè)備進(jìn)行檢查，并且其數(shù)據(jù)庫容量有限，處理問題時(shí)，不但耗費(fèi)很多時(shí)間，還費(fèi)人力。在這種情況下，為了充分利用現(xiàn)場智能設(shè)備出廠時(shí)具有的功能，尤其是其中豐富的非控制信息，優(yōu)化過程控制，中國杭州和利時(shí)集團(tuán)公司自主開發(fā)了HAMS設(shè)備管理系統(tǒng)，它為工廠管理和設(shè)備維護(hù)提供了強(qiáng)有力的工具。使智能設(shè)備發(fā)揮最大的效益，同時(shí)減少儀表的損耗，從而降低生產(chǎn)與維護(hù)成本，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.3工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備管理系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢

提高工廠經(jīng)濟(jì)效益和安全性越來越依賴于高端的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。工業(yè)領(lǐng)域中，隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和高新技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場儀表維護(hù)越來越趨于集成化、智能化、計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化以及專業(yè)化。如今，現(xiàn)場總線技術(shù)越來越成熟，各企業(yè)選擇使用智能儀表設(shè)備實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化生產(chǎn)已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的主流。在此背景下，現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，使用無線局域網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊成為設(shè)備管理通訊的發(fā)展的趨勢。

2 HART通訊協(xié)議

HART（Highway Addressable Remote Transducer），可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議。采用基于Bell202標(biāo)準(zhǔn)的FSK頻移鍵控信號，在低頻的4-20mA模擬信號上疊加幅度為0.5mA的音頻數(shù)字信號進(jìn)行雙向數(shù)字通訊，數(shù)據(jù)傳輸率為1.2Mbps。由于FSK信號的平均值為0，不影響傳送給控制系統(tǒng)模擬信號的大小，保證了與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的兼容性。在HART協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由4-20mA傳送，在需要的情況下，測量、過程參數(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)、診斷信息通過HART協(xié)議訪問。HART通信屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中過渡性產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過渡時(shí)期具有較強(qiáng)的市場競爭能力，經(jīng)過10多年的發(fā)展，HART技術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 系統(tǒng)說明

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

HAMS設(shè)備管理系統(tǒng)由，設(shè)備管理軟件和設(shè)備管理信息平臺兩部分組成?？傮w架構(gòu)如圖2所示。

HAMS設(shè)備管理系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的工程師站、操作員站處于同一層網(wǎng)絡(luò)，通過交換機(jī)與DCS控制系統(tǒng)的主控模塊相連接，而DCS控制系統(tǒng)通過HART鏈接器或FF鏈接器與現(xiàn)場儀表相連，可以同時(shí)管理多種協(xié)議類型的儀表，包括HART儀表、FF儀表、PA儀表等。

3.2 HAMS設(shè)備管理信息平臺

HAMS設(shè)備管理信息平臺位于企業(yè)管理層，管理人員可以通過WEB瀏覽器遠(yuǎn)程查看HAMS設(shè)備管理系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)信息。從而，全面了解設(shè)備信息，強(qiáng)化在用設(shè)備使用效率與效益的跟蹤管理，保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行和管理受控，不斷優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，從而適應(yīng)設(shè)備管理信息化的客觀要求。

3.3 HAMS設(shè)備管理軟件及系統(tǒng)主要功能

HAMS是針對工廠設(shè)備資產(chǎn)管理的解決方案，以HART、FF和Profibus協(xié)議為基礎(chǔ)，以國外先進(jìn)設(shè)備集成技術(shù)EDDL（Electronic Device Description language，電子設(shè)備描述語言）技術(shù)和FDT/ DTM（Field Device Tool/Device Type Manager，現(xiàn)場設(shè)備工具/設(shè)備類型管理器）技術(shù)為技術(shù)手段，集數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析于一體，主要用于實(shí)現(xiàn)工廠儀表的遠(yuǎn)程配置與診斷、在線調(diào)校、標(biāo)定管理、預(yù)測性維護(hù)以及日志記錄跟蹤等功能。HAMS提供的設(shè)備管理與維護(hù)功能，使智能設(shè)備能夠發(fā)揮最大效益，減少儀表的損耗并降低維護(hù)成本，為用戶提供一個(gè)快速方便統(tǒng)一的管理平臺，使得工廠能夠在減少操作、降低維護(hù)工作量和減少運(yùn)營成本的同時(shí)，大幅提高工廠設(shè)備的可用性、生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，并可以實(shí)現(xiàn)HAMS系統(tǒng)與DCS的無縫集成。

由于傳統(tǒng)維護(hù)方式無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線配置、無法遠(yuǎn)程獲取儀表內(nèi)部性能狀態(tài)信息、無法進(jìn)行自動(dòng)記錄操作變更信息、且無法避免危險(xiǎn)環(huán)境下對儀表的維護(hù)操作，而“HAMS 和利時(shí)設(shè)備管理系統(tǒng)”提供的標(biāo)定管理、預(yù)測性維護(hù)管理、日志記錄程序、在線設(shè)備診斷等功能，為解決企業(yè)綜合自動(dòng)化提供了可靠的管理保障。HAMS提供的功能非常豐富，主要功能描述如下：

（1）設(shè)備組態(tài)：簡易智能的設(shè)備組態(tài)，只需掃描操作就可自動(dòng)導(dǎo)入現(xiàn)場工程，從而實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)場不同類型、不同通信協(xié)議的儀表通信；

（2）遠(yuǎn)程管理：可遠(yuǎn)程獲取智能儀表參數(shù)，遠(yuǎn)程設(shè)置智能儀表參數(shù)，不需進(jìn)入危險(xiǎn)場所進(jìn)行儀表維護(hù)；

（3）預(yù)測性維護(hù)：可進(jìn)行儀表的預(yù)測性維護(hù)，不需要每日進(jìn)行例行檢查維護(hù)，降低儀表故障率，延長定期檢修所需的時(shí)間，從而減少運(yùn)行和維護(hù)成本；

（4）狀態(tài)檢測及維護(hù)：可設(shè)置周期性診斷、檢測儀表狀態(tài)變化，準(zhǔn)確報(bào)警、完善的報(bào)警管理為現(xiàn)場提供高效的儀表預(yù)警機(jī)制；

（5）標(biāo)定管理：可輕松設(shè)計(jì)標(biāo)定方案，自動(dòng)生成標(biāo)定報(bào)告和標(biāo)定趨勢曲線，判斷儀表老化程度；

（6）文檔管理：自動(dòng)記錄所有組態(tài)變化和操作，提供的設(shè)備臺賬和工作票等功能全面提升工廠管理水平；

（7）用戶管理：可設(shè)置不同用戶的權(quán)限及密碼，避免未授權(quán)用戶引起的誤操作，滿足工廠安全管理的需要。

結(jié)語

基于HART協(xié)議的數(shù)據(jù)通訊，保留了4-20mA模擬量的特點(diǎn)。系統(tǒng)在現(xiàn)場基礎(chǔ)上開發(fā)不受制于現(xiàn)場，也不影響現(xiàn)場儀表或DCS，比以往的手持型通訊工具功能更豐富、維護(hù)更方便?？傮w來看性能價(jià)格比比較高。系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，因其計(jì)量數(shù)據(jù)精度高，使用維護(hù)方便，故障率低，界面美觀實(shí)用，而受到用戶好評。

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