丁慧菁

（東洋工程（上海）有限公司，上海200000）

工廠資源管理系統(tǒng)（PRM）是橫河公司開發(fā)的基于現(xiàn)場總線技術(shù)（HART或FF）的儀表設(shè)備管理系統(tǒng)軟件包，與DCS配套使用，集成化設(shè)備方案可實現(xiàn)對智能儀表的集中在線監(jiān)視，使設(shè)備運行維護實現(xiàn)可預(yù)測性，是針對現(xiàn)場儀表遠程維護和預(yù)測維護的平臺。

傳統(tǒng)DCS只能得到現(xiàn)場儀表的模擬測量值數(shù)據(jù)，儀表維護人員只能憑借主觀經(jīng)驗來判斷故障源，進行故障處理，屬被動維護，巡檢內(nèi)容只能是儀表外觀。有了PRM，可以同時得到幾十個甚至上百個儀表內(nèi)部數(shù)據(jù)，包括儀表自身的健康狀態(tài)、儀表基本信息、儀表功能設(shè)置參數(shù)、儀表報警信息等。PRM系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)匯集到服務(wù)器上，集中顯示、存儲、分析、輸出，可以詳細顯示儀表的具體運行狀況。也就是說，只要是支持HART或FF協(xié)議的智能儀表，包括各種閥門定位器、流量計、壓力變送器、液位計等，使用人員可以方便地在PRM客戶端實時地監(jiān)視和控制現(xiàn)場儀表的內(nèi)部參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)故障苗頭，提前制訂檢維修計劃，排除對工藝操作產(chǎn)生影響的可能性，從本質(zhì)上實現(xiàn)安全生產(chǎn)。

筆者主要對智能儀表設(shè)備信息報警系統(tǒng)的設(shè)計及主要模塊的功能進行描述，供大家參考借鑒。

1 智能儀表設(shè)備信息報警系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 建立儀表狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫管理體系

通過PRM數(shù)據(jù)庫同步技術(shù)，報警數(shù)據(jù)采集、過濾技術(shù)實現(xiàn)儀表設(shè)備數(shù)據(jù)分析處理，包括收集和評估各單元智能儀表設(shè)備描述文件（DD）、主要儀表制造商設(shè)備類型管理文件（DTM）；收集和整理智能儀表報警事件設(shè)置和分級文件，收集和整理設(shè)備參數(shù)具體含義和實際意義；收集和評估各單元設(shè)備報警解釋文件；收集和評估各單元設(shè)備報警歷史記錄；收集和評估各類設(shè)備組態(tài)數(shù)據(jù)文件。

形成“工廠—區(qū)域—單元”樹形結(jié)構(gòu)儀表設(shè)備管理框架，如圖1所示。

圖1 工廠—區(qū)域—單元樹形結(jié)構(gòu)示意

1.2 建立閥門診斷應(yīng)用體系

根據(jù)需要使用不同的檢測軟件進行診斷和檢測，得到閥門的運行性能曲線，對閥門進行評估和調(diào)整，出具診斷報告。閥門檢測所得到的結(jié)果可以作為閥門檢修前的指導(dǎo)，減少過度維修，還可以作為閥門檢修結(jié)果的評判依據(jù)。閥門檢測的另一個意義在于可以有針對性地調(diào)整閥門參數(shù)，使得閥門工作在最佳狀態(tài)。

閥門診斷應(yīng)用解決方案包括：閥門數(shù)據(jù)分析；閥門規(guī)格數(shù)據(jù)采集；閥門基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入；閥門診斷軟件配置及安裝；閥門診斷標(biāo)準(zhǔn)、性能優(yōu)化管理、SOP工作流程定義。

1.3 規(guī)則自學(xué)習(xí)系統(tǒng)

儀表設(shè)備報警設(shè)置優(yōu)化，提出對應(yīng)的處理方案，建立故障分析及對策對應(yīng)表。

1.4 管理平臺系統(tǒng)集成

管理平臺系統(tǒng)集成包括開發(fā)各類數(shù)據(jù)庫接口；設(shè)備組態(tài)數(shù)據(jù)模型分析及設(shè)備參數(shù)集合檢查；完成儀表設(shè)備主數(shù)據(jù)同步程序，完成設(shè)備故障報警信息同步程序；開發(fā)報警故障事件分類統(tǒng)計工具；設(shè)計Web訪問應(yīng)用程序。構(gòu)建以智能儀表為主體的管理平臺，實現(xiàn)設(shè)備報警、診斷、組態(tài)和歷史數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計、分析、共享、發(fā)布，為設(shè)備運行維護管理提供決策支持，為企業(yè)MES生產(chǎn)執(zhí)行管理提供數(shù)據(jù)報表和基礎(chǔ)信息。

1.5 建立儀表維護日常管理制度

整體提升儀表維護水平，大幅度降低儀表故障率。

2 智能儀表設(shè)備信息報警系統(tǒng)的應(yīng)用

目前，國際上新建的大型石化項目都使用PRM這類平臺，但是都還處于摸索階段，還沒有形成統(tǒng)一的功能開發(fā)和使用方法。國內(nèi)推廣使用的有上海SECCO，獨山子石化等大型企業(yè)。筆者僅以所設(shè)計并應(yīng)用的智能儀表設(shè)備信息報警系統(tǒng)為例，對其主要模塊做簡單介紹。

2.1 設(shè)備報警監(jiān)測模塊

設(shè)備報警監(jiān)測模塊中的報警設(shè)備統(tǒng)計可以實時地監(jiān)測各個廠的報警數(shù)據(jù)，統(tǒng)計各個廠現(xiàn)有報警量以及總的報警量，通過圖表技術(shù)來實現(xiàn)。統(tǒng)計圖通過讀取OPC接口中的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的變換。

報警篩選過濾通過選擇不同的參數(shù)來顯示相應(yīng)的報警數(shù)據(jù)，該顯示方式主要通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)擁有更好的用戶體驗，它是一種跨瀏覽器、跨平臺的技術(shù)，可以在所有流行的瀏覽器中運行，并且提供一致的用戶體驗，用戶可在瀏覽器中直接對其進行控制，可以拖動、翻轉(zhuǎn)、放大圖片。它讀取數(shù)據(jù)并且更新外觀，但不會通過刷新整體頁面來打斷用戶操作。僅在實時監(jiān)控和歷史事件曲線中用了圖表技術(shù)，是為了更好地展示數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)有一個清晰的比較。

2.2 設(shè)備資源管理模塊

該模塊主要功能是顯示當(dāng)前報警設(shè)備的一些詳細信息，包括設(shè)備位號、設(shè)備型號、功能分類、儀表分類、區(qū)域分類、裝置部位等?？赏ㄟ^不同的條件查詢相應(yīng)的設(shè)備資源。該模塊跟設(shè)備報警監(jiān)控模塊基本類似，也使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來增加用戶體驗。

2.3 設(shè)備歷史事件模塊

該模塊顯示設(shè)備報警的一些歷史信息，相當(dāng)于一個報警日志，包括時間、事件屬性、事件名稱、事件狀態(tài)、設(shè)備位號、設(shè)備型號、功能分類、儀表分離、區(qū)域分類、裝置部位等。可通過不同的條件查詢相應(yīng)的歷史事件。該模塊跟設(shè)備報警監(jiān)控模塊類似，也使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來增加用戶體驗。

2.4 統(tǒng)計分析模塊

該模塊用來分析所有或指定時間內(nèi)的報警信息或設(shè)備信息。使用的技術(shù)是經(jīng)過重新封裝過的圖表技術(shù)，使用該技術(shù)能夠幫助用戶直觀地觀看數(shù)據(jù)趨勢，進而來判斷設(shè)備的使用情況、報警的等級等。該模塊分為報警設(shè)備統(tǒng)計、報警信號統(tǒng)計、過程報警統(tǒng)計、周報、設(shè)備故障統(tǒng)計等。

1）報警設(shè)備統(tǒng)計和報警信號統(tǒng)計又分為季度同比、季度環(huán)比、同月份比較、該月份之前的前三個月的數(shù)據(jù)比較、根據(jù)測量類型不同的比較等。這兩部分看似相同，但是側(cè)重點不同，一個是報警設(shè)備的統(tǒng)計，而另外一個則是信號的統(tǒng)計。

2）過程報警統(tǒng)計根據(jù)用戶的選擇而顯示一段時期內(nèi)報警數(shù)據(jù)，其中包括報警總量、報警次數(shù)排名、各類型信號報警次數(shù)、報警總量以及各類報警所占的百分比。

a）中間模塊為篩選模塊，可根據(jù)所需時間、時間顆粒度、裝置位置、報警分類等來顯示相應(yīng)的報警數(shù)據(jù)。

b）報警排名（針對報警總量、報警次數(shù)排名、各類型信號報警次數(shù)）是根據(jù)報警次數(shù)排名前20的設(shè)備位號、裝置位置、報警類型、次數(shù)以及報警等級確定的。

c）信號報警次數(shù)統(tǒng)計可根據(jù)篩選條件顯示相應(yīng)的信號報警數(shù)據(jù)，可單個信號或多個信號統(tǒng)計。信號類型可以在報警分類里進行選擇。

d）報警總量以及各類報警所占的百分比以及數(shù)據(jù)的鉆取。該鉆取功能精確到單個設(shè)備的名稱、報警類型以及次數(shù)。

e）周報。該模塊包括設(shè)備平均報警時間間隔、每日報警設(shè)備數(shù)量、每日報警設(shè)備百分比。

f）設(shè)備故障統(tǒng)計。統(tǒng)計設(shè)備故障記錄，通過鉆取數(shù)據(jù)得到單個故障記錄的詳細信息。

2.5 故障維護檔案管理模塊

該模塊主要幫助用戶添加、編輯一些記錄或者檔案，主要包括電子設(shè)備檔案中的故障信息管理、日常維護管理、設(shè)備更換記錄、設(shè)備診斷指導(dǎo)、電子設(shè)備檔案、設(shè)備報警等級以及檔案管理中的維護手冊管理。

1）故障信息管理。主要記錄日常的設(shè)備故障的區(qū)域、設(shè)備位號、操作人、時間、報警內(nèi)容、故障描述等。該模塊可以添加、刪除、編輯、查看以及查詢指定的設(shè)備。

2）日常維護管理。主要記錄日常維護的區(qū)域、裝置部位、位號、操作人、時間、報警信息、處理結(jié)果。該模塊可以批量的添加以及刪除。該模塊同樣可以添加、刪除、編輯、查看以及查詢指定的設(shè)備。

3）設(shè)備更換記錄。用于設(shè)備更換時的信息記錄，包括操作人、時間、舊設(shè)備名稱、新設(shè)備名稱、更換理由、注意事項、更換時間等。

4）設(shè)備診斷指導(dǎo)。設(shè)備診斷記錄，記錄設(shè)備的故障批次以及處理方式。

5）電子設(shè)備檔案。管理所有的設(shè)備的信息，使所有的設(shè)備都信息化，從而能夠方便地了解設(shè)備情況，可批量添加設(shè)備信息。

6）設(shè)備報警等級。為所有的報警分級，從而分出報警的輕重緩急，方便現(xiàn)場人員處理問題。

7）維護手冊管理。用戶可以上傳、保存文件到服務(wù)器存檔。

2.6 權(quán)限管理

該模塊為系統(tǒng)中關(guān)鍵模塊，因為該模塊涉及系統(tǒng)的權(quán)限以及安全，所以該模塊只有管理人員才能看到。通過授權(quán)的方式將該模塊分為菜單權(quán)限管理、菜單權(quán)限查看、菜單分級授權(quán)、人員信息管理、組織管理、報警監(jiān)控權(quán)限管理。

1）菜單權(quán)限管理。該模塊控制該系統(tǒng)中的人員所能查看的內(nèi)容。只要在相應(yīng)的菜單前打勾或者取消，然后點擊保存即可。

2）菜單權(quán)限查看。該模塊同菜單權(quán)限查看相同，不過只能查看而不能修改權(quán)限。

3）菜單分級授權(quán)?？梢苑峙溆脩羲鶎俚慕M織以及給用戶分配大菜單項的權(quán)限級別。

4）人員信息管理。添加、編輯、搜索人員信息。只有在該頁面添加過并分配過一定權(quán)限的用戶才能登錄該系統(tǒng)。

5）組織管理。添加、移除組織以及組織中的成員。每個用戶應(yīng)該擁有相應(yīng)的組織。

6）報警監(jiān)控權(quán)限管理。通過該頁面的授權(quán)可以讓用戶看到相應(yīng)的報警數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語

通過對智能儀表設(shè)備信息報警系統(tǒng)的開發(fā)，可對工廠設(shè)備整理出詳細的、完整的設(shè)備數(shù)據(jù)。智能儀表設(shè)備信息報警系統(tǒng)通過數(shù)采程序以及監(jiān)聽程序?qū)崟r地獲取報警設(shè)備的報警信息；通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實現(xiàn)對儀表報警數(shù)據(jù)的采集、展示、處理功能；通過WCF服務(wù)獲取最新的報警數(shù)據(jù)，由相關(guān)技術(shù)人員進行處理操作、數(shù)據(jù)入庫，為儀表的維護提供數(shù)據(jù)依據(jù)；通過系統(tǒng)中的統(tǒng)計圖模塊對各個時間段的數(shù)據(jù)進行更詳細的對比，從而找出最主要的報警信息；實現(xiàn)儀表服務(wù)器數(shù)據(jù)與主服務(wù)器數(shù)據(jù)的同步；實現(xiàn)對現(xiàn)場閥門實時運行參數(shù)實時采集并做出檢測報告。

該智能儀表設(shè)備信息報警系統(tǒng)是集儀表狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫管理體系、閥門診斷應(yīng)用體系為一體，以“工廠—區(qū)域—單元”樹形結(jié)構(gòu)為框架，以智能儀表和閥門為主體對象的儀表管理一體化平臺，可實現(xiàn)設(shè)備報警、診斷、組態(tài)和歷史數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計、分析、共享、發(fā)布，為設(shè)備運行維護管理提供決策支持。

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