謝碧蓉，向賢兵，高倩霞，曾 蓉

(重慶電力高等專科學(xué)校，重慶 400053)

AMS 智能設(shè)備管理系統(tǒng)的應(yīng)用

謝碧蓉，向賢兵，高倩霞，曾 蓉

(重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶 400053)

介紹艾默生過程控制有限公司的AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)的功能、其與現(xiàn)場儀表的連接及實(shí)際應(yīng)用技術(shù)。

AMS;智能設(shè)備;管理系統(tǒng)

0 前言

隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的迅猛發(fā)展，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)成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域未來發(fā)展的趨勢。但是智能儀表在類型、廠商、版本、時(shí)間上差異較大，加上每種儀表都需要專用軟件進(jìn)行配置和操作，導(dǎo)致用戶在操作、管理、維護(hù)和升級(jí)等方面多有不便。同時(shí)，由于嚴(yán)酷的現(xiàn)場環(huán)境和苛刻的工況，現(xiàn)場設(shè)備每時(shí)每刻都在接受各種損害，如閥門磨損、導(dǎo)壓管阻塞、熱電偶斷支、電機(jī)振動(dòng)異常等。諸多的故障常常會(huì)造成生產(chǎn)的波動(dòng)，甚至設(shè)備停運(yùn)。

為了提高現(xiàn)有設(shè)備的可利用率、降低設(shè)備維護(hù)的成本、減少由于設(shè)備故障對(duì)生產(chǎn)的影響、優(yōu)化工廠的運(yùn)行、增加盈利率，設(shè)備管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。設(shè)備管理系統(tǒng)將信息化了的設(shè)備與現(xiàn)代化管理相結(jié)合，用于對(duì)現(xiàn)場智能設(shè)備及非智能設(shè)備進(jìn)行操作、診斷、對(duì)設(shè)備的配置及參數(shù)的變更進(jìn)行跟蹤，實(shí)時(shí)資產(chǎn)優(yōu)化和校準(zhǔn)管理，確保實(shí)現(xiàn)高效維護(hù)，降低意外停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。

AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)是針對(duì)HART以及基金會(huì)現(xiàn)場總線設(shè)備，如智能儀表、智能閥門定位器等進(jìn)行在線組態(tài)、調(diào)試、校驗(yàn)管理、診斷及數(shù)據(jù)庫事件紀(jì)錄的一體化方案，同時(shí)還支持常規(guī)設(shè)備的管理。它通過利用現(xiàn)場設(shè)備的智能自檢和通訊功能，實(shí)現(xiàn)預(yù)維護(hù)和前瞻性維護(hù)的先進(jìn)管理要求，提高了工廠的可利用率和運(yùn)行效能。運(yùn)用先進(jìn)的診斷、流線式校驗(yàn)手段和自動(dòng)事件歸檔等方法，AMS智能設(shè)備管理方案優(yōu)化了現(xiàn)場儀表和控制閥的性能。

1 AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)的功能

1.1 基本功能

1.1.1 組態(tài)

AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)自動(dòng)掃描現(xiàn)場設(shè)備，讓用戶在控制室就能方便地查看、修改、替換現(xiàn)場設(shè)備的組態(tài)信息，所有的操作都會(huì)被記錄在數(shù)據(jù)庫中，做到有據(jù)可查。

1.1.2 狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警

在線、實(shí)時(shí)對(duì)現(xiàn)場智能設(shè)備的健康狀況進(jìn)行監(jiān)測，顯示當(dāng)前激活的設(shè)備報(bào)警或診斷，如:超量程、存儲(chǔ)器故障、傳感器故障，顯示當(dāng)前激活的PlantWeb設(shè)備報(bào)警、設(shè)備的報(bào)警診斷等。

1.1.3 校驗(yàn)管理

只需輸入校驗(yàn)周期、校驗(yàn)點(diǎn)數(shù)、儀表精度，系統(tǒng)自動(dòng)生成校驗(yàn)方案(系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)獲取該設(shè)備的型號(hào)、制造商、量程、輸入輸出信號(hào)等等)，并當(dāng)校驗(yàn)周期到時(shí)自動(dòng)提醒。

1.1.4 文檔管理

AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫自動(dòng)記錄所有與智能設(shè)備相關(guān)的事件和報(bào)警:登入信息、組態(tài)記錄、校驗(yàn)信息、診斷信息、維修記錄和報(bào)警信息等等。

1.1.5 工程助手(EA)

工程助手針對(duì)羅斯蒙特3095MV多變量變送器，實(shí)現(xiàn)高級(jí)組態(tài)、維護(hù)、診斷和測試計(jì)算功能。

1.1.6 閥門管理

對(duì)采用HART協(xié)議和基金會(huì)現(xiàn)場總線協(xié)議的智能閥門定位器進(jìn)行數(shù)字通訊，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)試、故障診斷、閥門運(yùn)行特性診斷(在線或離線)等功能，實(shí)現(xiàn)預(yù)測報(bào)警、在線監(jiān)測、摩擦力分析、閥門流通特性優(yōu)化等功能。

1.1.7 流量計(jì)校驗(yàn)

流量計(jì)校驗(yàn)功能針對(duì)高準(zhǔn)的科里奧利流量計(jì)(MicroMotion)，檢查流量傳感器流量管的鋼性。該流量計(jì)校驗(yàn)功能采用帶指導(dǎo)的多面板對(duì)話框形式，為用戶檢查流量管結(jié)構(gòu)和綜合性能，比如能檢測到流量管鋼性變化。如果流量計(jì)的鋼性值與工廠出廠指標(biāo)不一致，則可能是被腐蝕了。

1.1.8 PID回路故障根本原因診斷

使用該功能預(yù)測、診斷整個(gè)控制回路故障，如:測量儀表漂移、閥門問題、液位太高等，而不僅僅是單個(gè)設(shè)備故障。并且系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提供維修建議以供參考，從而簡化了維修程序。

1.2 開車調(diào)試功能

AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)顯示智能設(shè)備的連接位置，比如:控制器、卡件、通道等等，結(jié)合DCS系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)設(shè)備回路檢查工作。AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)可命令現(xiàn)場發(fā)出指定信號(hào)，參照DCS系統(tǒng)，僅一個(gè)人就能設(shè)置和檢查回路。

AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)快速檢查(Quick Check SNAP-ON)將過程控制回路的多個(gè)設(shè)備成組，快速實(shí)現(xiàn)回路接線以及回路聯(lián)鎖測試，并提供智能設(shè)備投運(yùn)狀況報(bào)告。

1.3 開放接口功能

AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)提供多個(gè)開放的接口，可供第三方存取設(shè)備和其他信息。

1.3.1 OPC服務(wù)

OPC(OLE for Process Control)服務(wù)是一個(gè)AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)的開放接口。它允許OPC客戶端應(yīng)用程序讀取HART設(shè)備和FF設(shè)備的數(shù)據(jù)。

1.3.2 XMLWeb服務(wù)

AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)提供XMLWeb服務(wù)。通過它可存取HART設(shè)備、FF設(shè)備或第三方應(yīng)用的常規(guī)設(shè)備信息，如:用戶使用它可得到所有設(shè)備清單(含通用信息)、設(shè)備工廠結(jié)構(gòu)清單、設(shè)備報(bào)警清單(含激活報(bào)警清單、設(shè)備監(jiān)視清單、監(jiān)視狀態(tài))、系統(tǒng)的記錄審查、設(shè)備組態(tài)清單、校驗(yàn)報(bào)告清單、校驗(yàn)排程清單等。

1.3.3 設(shè)備性能管理系統(tǒng)(APM)

AMS的設(shè)備性能管理系統(tǒng)(APM)，對(duì)AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)和其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)，讓工廠的工程師及管理層在辦公室即可了解現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀況，并做出決策。APM與ERP系統(tǒng)或CMMS系統(tǒng)相連時(shí)，APM自動(dòng)記錄設(shè)備故障或需檢驗(yàn)維修的事件，并上傳給ERP系統(tǒng)或CMMS系統(tǒng)，自動(dòng)生成工作指令，可彌補(bǔ)ERP系統(tǒng)或CMMS系統(tǒng)不能對(duì)在線運(yùn)行設(shè)備自動(dòng)管理的不足。當(dāng)工作結(jié)束時(shí)，AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫自動(dòng)記錄該事件，從而避免工作指令手動(dòng)輸入，確保及時(shí)進(jìn)行故障維修。

2 AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)與相關(guān)設(shè)備的連接

AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)支持所有基金會(huì)注冊的HART設(shè)備和FF設(shè)備，均可在同一界面管理。AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)不僅可以與多個(gè)艾默生過程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫連接(如DeltaV、Ovation等)，也可以與其他第三方系統(tǒng)連接。AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)與相關(guān)設(shè)備連接示意圖如圖1所示。

圖1 AMS系統(tǒng)與相關(guān)設(shè)備連接示意圖

AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)常用的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接口包括:DeltaV網(wǎng)絡(luò)接口、Ovation網(wǎng)絡(luò)接口、Provox網(wǎng)絡(luò)接口、RS3網(wǎng)絡(luò)接口、Siemens PCS7系統(tǒng)接口、ABB網(wǎng)絡(luò)接口、Det-Tronics火氣系統(tǒng)接口、HART多路轉(zhuǎn)換器接口、HART modem接口、Rosemount HSE網(wǎng)絡(luò)接口、HART over Profibus網(wǎng)絡(luò)接口、ROC網(wǎng)絡(luò)接口、1420無線網(wǎng)關(guān)、Profibus Softing接口等等。

(1)AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)與DeltaV系統(tǒng)相連，不需要其他額外的硬件，直接與現(xiàn)場的HART設(shè)備和FF總線設(shè)備進(jìn)行在線通信。

(2)利用現(xiàn)有Ovation網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的HART設(shè)備和FF現(xiàn)場總線設(shè)備以在線的方式進(jìn)行通信和診斷，實(shí)現(xiàn)AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)的管理功能。

(3)AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)可以通過HART多路轉(zhuǎn)換器的方式與第三方系統(tǒng)(如DCS、PLC、ESD、SCADA)相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)HART設(shè)備的管理。

(4)通過1420網(wǎng)關(guān)與無線儀表相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場無線智能設(shè)備的管理和維護(hù)。

(5)AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)通過ROC能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離和現(xiàn)場智能儀表相連。

(6)AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)通過以太網(wǎng)和PROFIBUS的轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端的HART設(shè)備進(jìn)行通信和診斷，實(shí)現(xiàn)AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)的管理功能。

3 AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)組成

重慶電力高等?？茖W(xué)校AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)與儀表的連接如圖2所示，現(xiàn)場儀表采用了2臺(tái)Rosemount無線溫度變送器、4臺(tái)Rosemount無線壓力變送器、8臺(tái)Rosemount3051C變送器(帶智能無線適配器THUM775)、4臺(tái)EJA110變送器。AMS通過1420網(wǎng)關(guān)與無線儀表相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的管理和維護(hù)。

圖2 AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)與儀表的連接示意圖

圖3 Device Connection設(shè)備連接視圖

圖3為該項(xiàng)目的AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)備連接視圖(Device Connection View)。

(1)工廠智能設(shè)備數(shù)據(jù)庫。包含該系統(tǒng)中所有類型的智能儀表，每種智能儀表都有相應(yīng)的設(shè)備圖標(biāo)和設(shè)備描述文件與之對(duì)應(yīng)，而設(shè)備描述文件是AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)識(shí)別智能設(shè)備的關(guān)鍵，包含了設(shè)備制造商、設(shè)備類型、設(shè)備版本號(hào)等信息。

(2)多路轉(zhuǎn)換器網(wǎng)絡(luò)。通過多路轉(zhuǎn)換器接入第三方系統(tǒng)的所有智能儀表，方便全廠智能設(shè)備的匯總診斷。

(3)CQDZWIRELESS。連接到AMS Station的無線網(wǎng)關(guān)上的實(shí)時(shí)設(shè)備列表，儀表和閥門被自動(dòng)地掃描進(jìn)AMS，通過右擊“CQDZ WIRELESS”并選擇“重建和識(shí)別級(jí)別”重建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。

掃描操作用于同步數(shù)據(jù)(現(xiàn)場設(shè)備和數(shù)據(jù)庫之間)。當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備第一次被AMS檢測掃描時(shí)，需要執(zhí)行此項(xiàng)操作，包括第一次重建網(wǎng)絡(luò)，或新設(shè)備被識(shí)別。

利用AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)，能完成創(chuàng)建工廠數(shù)據(jù)庫、重命名設(shè)備AMS位號(hào)、報(bào)警監(jiān)視、組態(tài)、記錄審查及故障設(shè)備的更換等操作。

圖4 無線網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的掃描與更新

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用

使用AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)，能完成的操作有:創(chuàng)建工廠數(shù)據(jù)庫，重命名設(shè)備AMS位號(hào)，報(bào)警監(jiān)視，現(xiàn)場設(shè)備組態(tài)、組態(tài)比較、現(xiàn)場設(shè)備診斷，記錄審查，設(shè)備更換操作等。

當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備故障或不能工作時(shí)，該現(xiàn)場設(shè)備會(huì)被替換(Replace)。在現(xiàn)場更換新設(shè)備后，用戶需要在AMSDevice Manager中使用替換命令(己被校驗(yàn)導(dǎo)出的，或在設(shè)備報(bào)警清單中的設(shè)備不能更換。如果需要更換此類設(shè)備，則需先將該設(shè)備從報(bào)警清單中、校驗(yàn)路徑中去掉)。

根據(jù)向?qū)?zhí)行替換操作。系統(tǒng)提示用戶輸入舊的設(shè)備 AMS位號(hào)，然后提示將舊設(shè)備作為備件(Spare)或報(bào)廢(Retired)。然后，用戶就能選擇新舊設(shè)備的組態(tài)比較，并可將舊設(shè)備的部分或全部參數(shù)傳到新的設(shè)備中。

替換操作要求新舊設(shè)備具有同樣的廠商、同樣的類型和同樣的協(xié)議。用戶可以用不同的協(xié)議設(shè)備替換現(xiàn)有設(shè)備，但在AMS的替換操作中不支持設(shè)備組態(tài)的傳遞。

對(duì)于采用多路轉(zhuǎn)換器接口的AMS系統(tǒng)，其替換操作有以下兩種情況。

(1)同一物理通道位置更換新的設(shè)備。對(duì)于多路轉(zhuǎn)換器接口中的設(shè)備，假如用戶在同一物理通道位置更換新的設(shè)備時(shí)，用戶需要做Rebuild Hierarchy和Scan New Device(在設(shè)備最低層，掃描，占用時(shí)間少)。

掃描到的新設(shè)備的AMS位號(hào)是初次掃描的日期時(shí)間。

對(duì)于該物理通道，用戶可能要對(duì)多路轉(zhuǎn)換器或其通道做Reset或Rebuild Loop。

(2)不同的物理通道位置上的兩個(gè)設(shè)備相互更換。因?yàn)锳MS的設(shè)備位號(hào)是針對(duì)該設(shè)備的出廠系列號(hào)的，所以當(dāng)兩設(shè)備相互更換后，AMS的位號(hào)會(huì)跟著設(shè)備，這時(shí)AMS位號(hào)會(huì)混亂。此時(shí)，用戶需要記得將這兩個(gè)設(shè)備互相做Replace操作，也可將這兩個(gè)設(shè)備的位號(hào)刪除(注意:此移除設(shè)備后，設(shè)備的歷史信息會(huì)丟失)，并重新掃描，之后根據(jù)實(shí)際工藝及物理位置更改成正確的AMS位號(hào)。

對(duì)于涉及的物理多路轉(zhuǎn)換器及其通道，用戶可能要對(duì)多路轉(zhuǎn)換器或其通道做 Reset或 Rebuild Loop。

4 結(jié)束語

運(yùn)用AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)，工作人員可以在維修車間或控制室連續(xù)監(jiān)測智能設(shè)備的健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題所在，節(jié)省設(shè)備故障診斷和回路測試的時(shí)間;AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)可為預(yù)防性維護(hù)(計(jì)劃維護(hù))提供設(shè)備故障判斷依據(jù)，從而減少巡檢時(shí)間，提高維護(hù)效率。AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)在傳統(tǒng)方式基礎(chǔ)上大大提高了設(shè)備診斷調(diào)試和維護(hù)的技術(shù)水平。

［1］ 鐘國華.智能設(shè)備管理系統(tǒng)AMS應(yīng)用簡介［J］.化學(xué)工程與裝備，2009，(5).

［2］ 陳西杰，許明姝.AMS系統(tǒng)簡介及電站應(yīng)用實(shí)例［J］.自動(dòng)化博覽，2001，(2).

A Study on the App lication of the AMSM anagement System for Intelligent Devices

XIE Bi-rong，XIANG Xian-bing，GAO Qian-xia，ZENG Rong
(Chongqing Electric Power College，Chongqing 400053，China)

This essay introduces the functions of the AMSmanagement system for intelligent devices developed by Emerson Process Management Co.，Ltd..Besides，italso introduces its connection with the field instruments aswell as relevant application technologies.

AMS;intelligent devices;management system

TP273

A

1008-8032(2013)06-0059-04

2013-11-21

謝碧蓉(1969-)，副教授，研究方向?yàn)闊峁み^程自動(dòng)控制。