制造企業(yè)如何讓老系統(tǒng)重現(xiàn)生機(jī)

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來(lái)源：泛普軟件 大多數(shù)用戶都有些4-20 mA、RS-232和RS-485串行或其他歷史網(wǎng)絡(luò)，他們很難被全部更新。這里告訴你如何讓舊的網(wǎng)絡(luò)，具有現(xiàn)今的新的功能。想把老舊不堪的網(wǎng)絡(luò)廢除？再裝上個(gè)嶄新的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線，神清氣爽一下？好，找段小蠟筆，給圣誕老人寫(xiě)封信吧。   因?yàn)?，也許這是工程師能讓他手中的現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)完全更新的唯一方法?，F(xiàn)實(shí)情況是，完全替換一個(gè)控制或自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)價(jià)格驚人，耗時(shí)費(fèi)力，即使是替換一個(gè)過(guò)時(shí)的、老舊的系統(tǒng)。如果老的網(wǎng)絡(luò)不是直接對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行具有威脅性，大多數(shù)工程經(jīng)理不愿意隨意改變已調(diào)試好的網(wǎng)絡(luò)，以減少或避免停車(chē)時(shí)間。   然而，高級(jí)經(jīng)理越來(lái)越期望，從他們的制造過(guò)程中得到更多的診斷數(shù)據(jù)，將網(wǎng)絡(luò)與資產(chǎn)管理系統(tǒng)或資源計(jì)劃系統(tǒng)相連接，這樣可具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。同樣，IT員工也有壓力，需將網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)和基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)相連接，以提高預(yù)測(cè)性和預(yù)防性維護(hù)，以及其他質(zhì)量保證措施。   老系統(tǒng)仍然普遍   ARC的最近的一項(xiàng)研究表明，全球過(guò)程儀表的安裝總量為4000萬(wàn)至4500萬(wàn)，其中48%是4-20 mA；26%是HART；13% 是氣動(dòng)；12%是專(zhuān)有系統(tǒng)；1%使用各種現(xiàn)場(chǎng)總線。   羅克韋爾自動(dòng)化經(jīng)理Tom Alford認(rèn)為，一些用戶沒(méi)有采用PLC系統(tǒng)，而更多其他采用有Modbus或歷史（legacy-based）系統(tǒng)，因而4-20 mA的系統(tǒng)仍然是相當(dāng)普及的。這就意味著新的設(shè)備若要針對(duì)大多數(shù)的客戶，仍然需要4-20 mA 輸出選項(xiàng)。人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上連年投資巨大，他們也許需要新的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，但他們還要受投資回報(bào)計(jì)劃和有限的資源的限制，使之在目前的經(jīng)濟(jì)條件下的項(xiàng)目中很難完全采用新的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。因而，他們通常決定仍然繼續(xù)使用老的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，再多用個(gè)幾年。   遺憾的是，老網(wǎng)絡(luò)能所能提供的數(shù)據(jù)過(guò)于簡(jiǎn)單和籠統(tǒng)，已不能滿足今天的需要。例如，一個(gè)4-20 mA的信號(hào)能表示出是否一個(gè)設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)或表示一個(gè)整體水平的振動(dòng)。但是，這種有限的模擬型號(hào)不具有足夠的帶寬，其動(dòng)態(tài)特性也不足以表示振動(dòng)的起因或指出原因所在。   從智能儀表開(kāi)始   幸運(yùn)地是，現(xiàn)在有很多方法可使傳統(tǒng)的老網(wǎng)絡(luò)重現(xiàn)活力。一個(gè)最為常用的方法是增強(qiáng)老系統(tǒng)的I/O設(shè)備，如通過(guò)安裝智能傳感器，更容易收集和傳送上行數(shù)據(jù)。事實(shí)上，一些原HART網(wǎng)絡(luò)用戶正在研究，如何保證精確的數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)有的4-20 mA連線和智能設(shè)備。   同樣地，PC-based和其他嵌入式或分布式方案也能通過(guò)歷史設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)幫助收集、分析和分布模擬和串行數(shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō)，NI的FieldPoint 2000采來(lái)的模擬信號(hào)，在通過(guò)其LabView軟件的計(jì)算，以增強(qiáng)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和控制功能。NI自動(dòng)化市場(chǎng)經(jīng)理Don Holley認(rèn)為，LabView的PID 算法在一個(gè)造紙廠的應(yīng)用案例中，可實(shí)現(xiàn)抗干擾，選擇PID收益，提高了水溫調(diào)節(jié)，預(yù)防系統(tǒng)震蕩。   Holley認(rèn)為，在最初，用戶必須問(wèn)自己，是什么驅(qū)使他們改換原有的網(wǎng)絡(luò)？是由于維護(hù)太多嗎？是部分網(wǎng)絡(luò)不支持還是某一部分不能用了？是應(yīng)用需要優(yōu)化，原有的系統(tǒng)卻不能實(shí)現(xiàn)？還是只是因?yàn)橛脩粝Ｍ哪承┬畔⒒蛐阅茉械南到y(tǒng)不能提供？   Holley認(rèn)為，現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)和其他協(xié)同工作性能程度不斷增加，如OPC 基金會(huì)的OPC數(shù)據(jù)交換（OPC DX）方案，可幫助很好的銜接原有系統(tǒng)和新系統(tǒng)。OPC DX將允許協(xié)議，如Profibus和 DeviceNet之間進(jìn)行通信。為進(jìn)一步使網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)易化，OPC服務(wù)器包括了許多方案，如Woodhead Connectivity 的SST-DNP-104-2，一個(gè)兩通道的 PC/104接口卡。   HART的蘇醒   HART通信基金會(huì)的Ron Helson認(rèn)為，因?yàn)轭A(yù)算不高的革新通常意味著盡可能地少去改變，而增強(qiáng)舊的網(wǎng)絡(luò)性能上，HART可能是最有效的方法之一。因?yàn)樗枰男略O(shè)備最少。大約現(xiàn)有過(guò)程儀表的75%由智能儀表構(gòu)成，而其中的75%具有HART接口。這意味著許多用戶能采用智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的方式更新他們的網(wǎng)絡(luò)，而且有些已經(jīng)在使用，如裝配、校準(zhǔn)和維護(hù)。Ron Helson認(rèn)為，許多人不知道HART能進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，而且在得知不需要設(shè)備描述性語(yǔ)言時(shí)往往十分吃驚。   你能十分輕松地在你的控制室中面對(duì)控制面板；在控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間將低成本的接口模塊與現(xiàn)有的4-20 mA進(jìn)行連線；模塊將允許你通過(guò)HART現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信，并能讀取二級(jí)過(guò)程變量。像一級(jí)變量一樣，這些變量同樣依靠4-20 mA連線，并通過(guò)新的接口模塊輸出。Helson補(bǔ)充，這些二級(jí)變量能包括實(shí)際的閥的位置數(shù)據(jù)，并允許比對(duì)目標(biāo)位置。   接口模塊存取變量   兩種近期推出的接口是Foxboro 的I/A系列現(xiàn)場(chǎng)總線模塊和Moore 的HIM的智能HART回路接口和監(jiān)控器。Moore的HIM 智能HART回路接口和監(jiān)控器允許控制多達(dá)三個(gè)來(lái)自于智能HART多變量流量、物位、壓力和pH傳變送器附加的模擬過(guò)程測(cè)量值。對(duì)于一個(gè)多變量質(zhì)量流量變送器，可包括壓力、壓差、過(guò)程溫度、流速、總流量和傳感器溫度。   HART數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在4-20 mA電流回路中，HIM分成三個(gè)4-20 mA信號(hào)，代表任何一個(gè)智能多變量變送器組合。這些變量能被用于模擬控制系統(tǒng)，如DCS 或PLC。這些輸出口也能進(jìn)行設(shè)置報(bào)警，如果監(jiān)控設(shè)備和/或HART監(jiān)控器處于出錯(cuò)狀態(tài)。   可使用HART協(xié)議狀態(tài)位表示一個(gè)智能傳感器的冷啟動(dòng)；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障；或主要變量模擬輸出固定、飽和或超調(diào)。同樣，F(xiàn)oxboro的I/A系列現(xiàn)場(chǎng)總線模塊與其I/A系列控制過(guò)程器Control Processor 60，提供實(shí)時(shí)存取過(guò)程數(shù)據(jù)和狀態(tài)，以及隨機(jī)存取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)和診斷。每個(gè)模塊通道提供一個(gè)4-20 mA的模擬信號(hào)和一個(gè)HART數(shù)字信號(hào)，用戶能混合常用的4-20 mA現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和HART智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。   Helson補(bǔ)充，通過(guò)完全集成HART通信和工廠控制系統(tǒng)，就像Foxboro已經(jīng)做的那樣，具有HART設(shè)備的系統(tǒng)通信可在一個(gè)全時(shí)間的基礎(chǔ)上進(jìn)行檢測(cè)和報(bào)警。   互操作性，元器件   Wago的技術(shù)經(jīng)理Charlie Cook認(rèn)為，其他訪問(wèn)和提高原有網(wǎng)絡(luò)的比較經(jīng)濟(jì)的方法還包括綜合現(xiàn)有元件。例如，Wago公司的RS-232 I/O模塊能接入其可編程現(xiàn)場(chǎng)控制器（programmable field controller ，PFC），數(shù)據(jù)來(lái)多達(dá)64 個(gè)I/O模塊和90個(gè)模塊類(lèi)型，并通過(guò)4-20 mA連線、Profibus 或Ethernet。用戶也能通過(guò)在PFC的Modbus主機(jī)中植入IEC-61131程序支持歷史網(wǎng)絡(luò)，允許從RS-232模塊和Modbus網(wǎng)絡(luò)中得到數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成任何其他網(wǎng)絡(luò)。   增強(qiáng)老的串行或4-20 mA網(wǎng)絡(luò)，不僅僅通過(guò)于新技術(shù)連接完成，也可通過(guò)低成本和產(chǎn)品的易使用性實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在的市場(chǎng)可提供的微型PLC價(jià)格在200美元以下，包括內(nèi)置的RS-422 and RS-485網(wǎng)絡(luò)通信口，nano PLC價(jià)格在100美元以下，他們都支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Modbus RTU主/從能力，提供4-20 mA模擬I/O，每通道價(jià)格僅為20美元。   Ruland認(rèn)為，微處理器、RAM和ROM技術(shù)的進(jìn)步，以及有效的表面固定制造技術(shù)，為小用戶提供很大的利潤(rùn)空間,允許他們的基本網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),在比較緊的成本控制下實(shí)現(xiàn)。同樣，基于PLC的網(wǎng)絡(luò)能增加以太網(wǎng)模塊，如Lantronix的UDS 100服務(wù)器。Lantronix的產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Paul Wacker認(rèn)為，這不僅可以幫助用戶避免昂貴的網(wǎng)絡(luò)更換，也可以允許他們?cè)诠I(yè)網(wǎng)絡(luò)的任何地方實(shí)現(xiàn)局域的串行口功能。   此外，為幫助高端現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議介入歷史系統(tǒng)，Rockwell也推出了其Entek XM系列狀態(tài)監(jiān)控方案。采用已有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行工廠級(jí)的連接，XM模塊能連接DeviceNet、ControlNet和 Ethernet/IP 協(xié)議，以及4-20 mA 輸出。因?yàn)镸odbus是相當(dāng)普遍的歷史網(wǎng)絡(luò)，Rockwell正開(kāi)發(fā)Modbus與XM之間的接口。Rockwell的Alford認(rèn)為，XM允許用戶觀測(cè)機(jī)械系統(tǒng)中振動(dòng)的改變。這些數(shù)據(jù)能用以建立趨勢(shì)，以降低不必要的預(yù)防性維護(hù)和停機(jī)時(shí)間。   來(lái)源：CEC