HART智能仪表在线管理系统的应用

2014-01-28夏长松大庆炼化公司机电仪厂黑龙江大庆163411

自动化博览 2014年10期

夏长松（大庆炼化公司机电仪厂，黑龙江大庆 163411）

随着过程控制技术和智能仪表的发展，基于HART协议的智能仪表，如温度变送器、压力变送器、液位计、流量计、调节阀等，已经在现场得到了广泛应用，但由于没有统一的管理系统，智能仪表的优势并没有得到充分发挥，这在功能上是一个很大的浪费。根据现场HART智能仪表维护和管理需要，几大DCS厂商先后推出的现场智能仪表管理系统，且陆续在国内逐步地推广，这种技术已经基本成熟。本文介绍了横河电机的智能仪表的在线管理系统（PRM）在中石油大庆炼化公司30万吨/年二期聚丙烯装

横河PRM的硬件要求不高，只需要一台同操作站相同配置的工作站计算机，网络配置与操作站的完全相同，与Vnet IP控制网络连接，并通过控制网络读取现场智能仪表设备的信息。控制站硬件方面需要选择支持HRAT协议的I/O卡与之配合。如果需要将第三方控制系统内的智能仪表接入横河PRM系统可以使用与安全栅同配套的专用多路转换器与安全栅以跨接方式读取现场仪表HART通讯，并通过串口通信将数据从多路转换器传到DCS通讯卡。

PRM软件安装比较简单，只需按照提示即可完成。

PRM系统的配置最好在DCS硬件组态结束后，因为DCS的通道位号已经固定，从DCS中导出现场仪表清单比较准确。PRM系统配置第一步需要将DCS导出的仪表清单再导入到PRM系统，按照系统节点和I/O卡件顺序建立仪表的树状结构。在现场仪表上电后要对所有HART智能仪表进行一次数据上传。现场智能仪表数据上传后，PRM软件会按照设备制造商分类自动再建立一个树状目录。最终PRM内会分别建立按照位号、硬件I/O地址、制造商三种方式排列的仪表列表。

横河PRM支持设备描述文件（DD，Device Description Flie）的和设备类型管理器（DTM，Device Type Manager），但不支持电子设备描述语言（EDDL，Electronic Device Description Language）。横河的PRM软件中默认只安装了横河公司的智能仪表设备的DTM文件，这就需要补全现场其它智能仪表设备的DTM或DD文件。如果没有DTM和DD文件PRM会按默认参数读出现场仪表信息，这种方式不直观，可用性也差。

DD文件一般在智能通讯终端中使用，比如艾默生的375和475中，如果PRM中导入的DD和475中的DD文件相同，这两者之间的界面完全相同。而DTM也是由设备制造商提供，与任何通用的FDT/DTM的设备管理平台显示风格相同，菜单和操作方法相同，现场设备功能完整，操作界面友好，并提供完整的图形支持。

2 PRM在装置开车前仪表调试阶段的作用

想要PRM发挥最大的作用，须在现场仪表单回路调试前让PRM达到备用状态，即所有的智能仪表的DD文件或DTM配置齐全。现场仪表上电后首先要核对所有智能设备的位号、量程、单位等参数是否正确。例如聚丙烯装置现场280台智能变送器，26台质量流量计，仅仅用了4个小时仪表参数就全部核对完毕，而SIS系统使用475智能通讯终端检查了55台智能变送器用了2个小时。与后者相比PRM可以同时和5台现场智能仪表进行通讯，也不需要接线，大大节省了时间。

对于单回路仪表调试，PRM也同样有很高的效率，在PRM使用变送器的回路测试功能改变变送器的电流输出，可以快速的完成仪表单回路的5点校验。在联锁调试上，PRM同时调用多台仪表，尤其大大缩短机组三取二回路的调试的时间，使得联锁调试更加简单。

3 日常维护过程中的作用

PRM在日常仪表维护中的一个主要功能就是轮询，即PRM按照一定的时间间隔（默认为1小时）对现场仪表进行一次巡检，如果发现现场仪表发生故障报警，将生成故障记录，并发出报警提示仪表巡检人员。这种仪表巡检方式在非智能仪表时代是不可想象的，没有人能用这么短的时间完成对现场仪表的巡检，这是一个革命性的进步。此方式提高了仪表人员的巡检范围，将现场所有智能仪表都纳入了巡检范围。从以前只能对控制系统进行全面的巡检扩展到现场智能仪表的全面巡检，技术的进步大大提高了劳动强度和效率。

其次PRM可以部分实现设备的预管理，在现场设备出现报警时采取措施，防止设备出现严重故障，导致生产波动。PRM中的报警级别分为警告、报警和故障，可以根据不同级别设置轮询时间，对于报警的仪表可以将轮询时间缩短为半小时或者是10分钟。

此外，PRM可记录某些型号的阀门智能定位器的累计运行时间、阀杆累计行程等数据，给阀门定期维护提供了依据。

在装置运行期间，出现过某台调节阀智能定位器检测到阀门行程偏差过大，某型号的阀门定位器记录到了短时间的一次阀门内部故障，这都应引起维护人员的高度重视，提前分析查找原因，通知操作人员注意某些设备的运行情况，制定相应的预案，尽量消减装置因关键仪表设备故障而波动或者停工的风险。还有一台小流量调节阀出现报警，提示维护请求，经现场检查为膜头和阀体之间的压帽松动导致零点变化。相比以前的设备出现问题再去解决的设备管理模式，预管理是一个新的设备管理模式，也是应逐步探索和完善的设备管理新方法。

4 PRM功能的深层次利用

PRM系统通过HRAT协议读取了现场设备的大量信息，储存于数据库中，如何更有效的利用这些数据是应该深入思考的问题。这里笔者也做了一些尝试。

（1）导出设备列表后，可以得到现场设备及参数的一手资料，有助于新装置设备台账的建立，和设备、备件的采购。还可以利用事件记录分析对比仪表故障率和仪表维护工作量，为后续工作提供依据和指导。

（2）在系统扩展上，由于在设计时没有考虑到装置其它控制系统（例如PLC、SIS）中的智能仪表接入的问题，目前这些仪表还不能连接到PRM系统，解决的办法是采用安全栅厂商提供的HART多路转换器通过通信连接到PRM系统。

（3）直接利用现场数据，首先可以读取变送器膜盒温度，可以作为现场仪表伴热运行是否良好的参考；其次对于重要的阀门可以读取阀门定位器的位置反馈信号，作为阀门工作是否正常的依据；还可以利用质量流量计的密度参数，对介质汽化进行监视。以上这些都可以实时的显示于DCS系统画面上，作为一种辅助的监控手段，最大化地发挥现场智能仪表的优势。