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NE 107現(xiàn)場設備的自監(jiān)測與診斷建議簡介
2023-10-13
1、NAMUR及NE 107建議
過程工業(yè)自動化技術(shù)用戶協(xié)會(NAMUR)由來自拜耳(Bayer)、巴斯夫(BASF)等企業(yè)初始創(chuàng)立,該協(xié)會代表著過程工業(yè)測量和控制技術(shù)的用戶。成員來自于運營過程工業(yè)工廠的公司、為過程工業(yè)提供工程服務的公司、研究機構(gòu)及其他協(xié)會。
《NE 107現(xiàn)場設備的自監(jiān)測與診斷》是NAMUR提出的關(guān)于現(xiàn)場設備內(nèi)部進行自我監(jiān)測與診斷,并且通過狀態(tài)信號表示監(jiān)測、診斷結(jié)果的建議。使用來自相關(guān)聯(lián)的、其它現(xiàn)場設備信息進行的監(jiān)測與診斷,不在NAMUR 107建議范圍內(nèi)。
現(xiàn)場設備僅指具有標準信號輸入輸出的測量設備與執(zhí)行設備?,F(xiàn)場設備的診斷在維護中變得越來越重要,可以幫助控制系統(tǒng)管理人員或現(xiàn)場設備維護人員根據(jù)需要采取行動。NAMUR收集了制造商和用戶對現(xiàn)場設備自監(jiān)測與診斷能力和發(fā)展的期望。分析了通常的自監(jiān)測、診斷方法;總結(jié)、歸類了自監(jiān)測與診斷結(jié)果;定義了顯示現(xiàn)場設備自監(jiān)測與診斷結(jié)果的、適當?shù)臓顟B(tài)信號和信息。
2、自我監(jiān)測與診斷
自我監(jiān)測與診斷是指現(xiàn)場設備的自我測試、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、機械結(jié)構(gòu)等。例如,由于浮子或浮筒進水致使液位測量錯誤,導致持續(xù)的低液位告警。自我監(jiān)測永遠無法檢測到每一個可能的故障,因為許多不同的故障可能對信號產(chǎn)生相同的影響。這意味著,雖然故障檢測是可以實現(xiàn)的,但做不到明確的診斷。例如,接觸式溫度計的響應時間可能會因熱電偶套管中的各種故障而發(fā)生變化。
誤差、故障、錯誤的來源可能是:
? 電子電氣部件 ? 傳感器或執(zhí)行器元件
? 機械結(jié)構(gòu)部件 ? 安裝期間
? 設備投入運行時 ? 維護期間
? 由于不符合規(guī)定條件的操作 ? 連接到流程時
? 具有輔助能量
各種監(jiān)測方案的優(yōu)缺點:
監(jiān)測方法 | 優(yōu)缺點 | 示例 | |
1 | 信號處理測試 | 簡單,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 | 切換到參考測量 | 包括傳感器元件,但會中斷正常測量 | 在輻射水平測量中,參考脈沖被饋送到閃爍體 |
3 | 參考信號的使用 | 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 | 測試信號的使用,內(nèi)部變量的變化 | 通常包括致動器或傳感器元件,但功能經(jīng)常被中斷。 | MIF裝置中場電流的周期性減少,并記錄測量值的平均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,例如檢測摩擦 |
5 | 參考信號的模擬 | 簡單,但只能用于補償方法 | 測試信號施加到具有力補償?shù)膲毫鞲衅?/span> |
6 | 現(xiàn)場設備中的額外冗余傳感器 | 多種監(jiān)控選項,尤其是在多種傳感器中 | 浮動和引導微波的組合 |
7 | 現(xiàn)場設備中的附加非冗余傳感器 | 功能不中斷,故障可定位,但僅檢測特定故障;額外的傳感器增加了可能的故障/錯誤的數(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。一個額外的傳感器測量溫度。比較這兩個值可以檢測隔膜損壞 |
8 | 內(nèi)部信號監(jiān)測 | 功能無中斷;常用的方法 | 在電容液位測量中,檢查電極和參考電位之間的電流是否存在歐姆電位降;表明存在導電沉積物 |
9a | 關(guān)于測量信號的理論和經(jīng)驗知識 | 功能無中斷;簡單、常用的方法 | 監(jiān)測由可變面積流量計中的擺動引起的測量信號的變化,以檢測堵塞 |
9b | 操作行為觀察 | 不影響過程;診斷的深度值得懷疑 | 監(jiān)測標準偏差、上升時間和超調(diào) |
現(xiàn)場設備的自我監(jiān)測與診斷要求:
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?shù)男袆印ee誤的診斷比沒有更糟糕。診斷必須及時。所有相關(guān)診斷參數(shù)必須可讀。
希望設備能夠在運行時報告由于不符合規(guī)定條件而導致的故障。建議對現(xiàn)場設備中的內(nèi)部變量進行監(jiān)測,這些變量對主要測量和執(zhí)行功能最為重要。
在一些設備中,如分析儀,在正常操作過程中可能會出現(xiàn)磨損或輔助材料接近用完。在這些情況下,還需要監(jiān)測由工藝或材料老化引起的其他磨損現(xiàn)象,以便及時維護。
制造商應清楚地描述設備或附加設備組件中實現(xiàn)的每個診斷功能。說明應包括:
? 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)場設備中,可以由用戶設置及如何更改設置。
? 固定值的詳細信息,或制造商對可調(diào)參數(shù)的標準設定值。
3、狀態(tài)信號
所有現(xiàn)場設備應有四個標準信號。它們是根據(jù)需要實現(xiàn)的,并告訴我們設備狀態(tài)。狀態(tài)信號提供有關(guān)設備狀態(tài)和可靠性的信息。定義的信號為:
故障F(Failure):由于現(xiàn)場設備內(nèi)部或與過程相關(guān)的部件出現(xiàn)故障,導致輸出信號無效。例如,“測量管振蕩頻率超出允許范圍,很可能是由于測量管損壞或傳感器有缺陷?!?/span>
功能檢查C(Check function):由于設備激活測試、維護功能導致輸出信號暫時無效。例如,測量變量處于仿真狀態(tài);激活校準功能。
超出規(guī)范S(Out of specification):現(xiàn)場設備運行超出設定的范圍。可能由內(nèi)部測量漂移或外部過程的影響引起。
維修請求M(Maintenance required):現(xiàn)場設備尚能提供有效的輸出信號,但現(xiàn)場設備將由于外部操作條件失去一部分功能或能力,需要近期或中期進行維護。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。
下表描述了標準的狀態(tài)信號、優(yōu)先級及代號;下圖是診斷數(shù)據(jù)和狀態(tài)信號之間的連接圖。
自我監(jiān)測和診斷結(jié)果必須映射到這四個狀態(tài)信號中的一個并顯示,現(xiàn)場設備需保持該狀態(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。
在狀態(tài)信號同時出現(xiàn)的情況下,必須根據(jù)其優(yōu)先級順序報告狀態(tài)。在由于“故障”信號將導致設備損壞,必須將最高優(yōu)先級分配給“故障”信號,并且怱略設備的其它信息。在提供狀態(tài)“維修請求”后,設備通常會在通過“功能檢查”后恢復正常運行。為了始終通知控制室有關(guān)維修的信息,狀態(tài)信號“功能檢查”必須以比狀態(tài)信號“維修請求”更高的優(yōu)先級進行表決。“超出規(guī)范”的狀態(tài)信號通常更多地報告工藝條件,而不是設備本身。這個信號需要得到最低的優(yōu)先級。這也適用于這樣一種說法,即優(yōu)先級較高的狀態(tài)很少出現(xiàn)。當狀態(tài)發(fā)生變化時,必須立即發(fā)出狀態(tài)信號。信號的確認從來都不需要在設備本身進行,這是上級系統(tǒng)的任務。
狀態(tài)信號的圖形說明:
對于現(xiàn)場設備控制面板、過程控制器面板、工程師站、現(xiàn)場設備管理(EDDL、FDT/DTM、FDI)文件、現(xiàn)場設備管理系統(tǒng)(AMS),應根據(jù)下表選擇插圖。
當指示診斷功能激活時,應使用下表中指示診斷激活的符號。
在自由圖形(例如控制系統(tǒng)工藝流程圖)中,測量點的狀態(tài)應該是明顯的。詳細診斷信息的顯示是可有可無的。無效值(由于未實現(xiàn))必須使用“?”,“xxx”或“***”之類的項目進行標記。
使用LED表示狀態(tài)信號,必須根據(jù)下表示狀態(tài)信號。
信號應該是明確的,即使沒有手冊也可以理解。因此,必須避免使用不同閃爍頻率或不同亮度的差異化。以類似的方式對輸入和輸出信號化保持相同的需求。
必須考慮到,特別是對于Ex i設備,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的不同電壓電平會增大電路的復雜性。出于這個原因,上表的不同狀態(tài)信號必須用一種顏色表示。
具有有效信號的“維修請求”必須用閃爍的綠色表示?;蛘撸试S使用藍色LED。
由于“功能檢查”的“超出規(guī)范”,需要或正在進行維護人員的活動。因此,沒有必要在現(xiàn)場設備上進行進一步的區(qū)分。在這兩種情況下,信號都可能無效。因此,兩個信號都由閃爍的紅色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)場總線通信協(xié)議。
系列溫度變送器通過FCG、PI國際組織認證,采用NE 107建議研發(fā)、設計,歡迎垂詢!
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