1 引言
進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展，人們對(duì)現(xiàn)場測量技術(shù)和控制設(shè)備性能的要求也隨之提高。為了使設(shè)備維護(hù)更具有科學(xué)依據(jù)，人們不僅要求現(xiàn)場設(shè)備能夠提供過程測量信息，還要求能提供設(shè)備自身及控制過程的診斷信息、管理信息等非控制信息。目前國外的設(shè)備管理系統(tǒng)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)智能設(shè)備的基本管理，而國內(nèi)的設(shè)備管理系統(tǒng)的應(yīng)用卻一片空白[1]。
和利時(shí)總線設(shè)備管理系統(tǒng)（HAMS）在神華福能發(fā)電有限公司的成功應(yīng)用，填補(bǔ)了國內(nèi)電力行業(yè)國產(chǎn)系統(tǒng)在該應(yīng)用領(lǐng)域的空白，提高了總線設(shè)備的可靠性與可用性，減少現(xiàn)場儀表的損耗，降低設(shè)備的維護(hù)成本，充分發(fā)揮了總線系統(tǒng)的優(yōu)勢，對(duì)神華福建能源公司“數(shù)字化電站”建設(shè)意義重大。
2 設(shè)備管理系統(tǒng)概述
HAMS設(shè)備管理系統(tǒng)是和利時(shí)針對(duì)工廠設(shè)備資產(chǎn)管理的解決方案。系統(tǒng)HART、PROFIBUS協(xié)議為基礎(chǔ)，以EDDL、FDT/DTM為技術(shù)手段，集數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析于一體，為用戶提供一個(gè)快速方便的統(tǒng)一管理平臺(tái)。HAMS提供的設(shè)備管理與維護(hù)功能，使智能設(shè)備發(fā)揮最大效益，減少儀表的損耗并降低維護(hù)成本。并通過對(duì)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測及診斷，對(duì)設(shè)備進(jìn)行主動(dòng)性維護(hù)和預(yù)測性維護(hù)，提高整個(gè)工廠設(shè)備的可靠性與可用性，實(shí)現(xiàn)可完全替代傳統(tǒng)手操器的功能。
2.1 HAMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖（如圖1所示）
本系統(tǒng)采用C/S模式、工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)集中設(shè)備信息存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)現(xiàn)場總線設(shè)備信息通訊和分布式客戶端設(shè)備管理。服務(wù)器與網(wǎng)橋進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)交換，獲取設(shè)備信息，并將數(shù)據(jù)及客戶端操作記錄存儲(chǔ)。設(shè)備管理系統(tǒng)主機(jī)以請(qǐng)求/響應(yīng)命令（如變送器修改參數(shù)），通過冗余工業(yè)以太網(wǎng)和服務(wù)器將命令傳遞給現(xiàn)場設(shè)備，對(duì)現(xiàn)場設(shè)備實(shí)施控制。客戶端與服務(wù)器直接相連，沒有中間環(huán)節(jié)，響應(yīng)速度快，運(yùn)行穩(wěn)定，安全性能好。
2.2 設(shè)備管理系統(tǒng)的主要功能介紹
HAMS系統(tǒng)支持對(duì)現(xiàn)場安裝的智能儀表實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取與組態(tài)、故障診斷及監(jiān)測、維護(hù)流程管理、動(dòng)態(tài)臺(tái)賬管理和日志記錄等功能，提供的主要功能描述如下：
（1）遠(yuǎn)程配置。足不出戶，在控制室或儀表車間實(shí)現(xiàn)儀表量程上下限、單位等各種智能化參數(shù)的配置和組態(tài)。
（2）故障診斷。無需進(jìn)入現(xiàn)場或拆下儀表，就可以查看儀表的診斷狀況，快速定位儀表故障，為儀表維修提供依據(jù)。
（3）標(biāo)定提醒。輕松設(shè)計(jì)標(biāo)定方案，自動(dòng)生成儀表標(biāo)定時(shí)間。
（4）日志記錄。自動(dòng)記錄所有組態(tài)變化和操作，可隨時(shí)追溯歷史操作和影響，避免人為誤操作。
（5）資產(chǎn)優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)設(shè)備臺(tái)賬等資產(chǎn)管理的優(yōu)化策略，減少浪費(fèi)，提高設(shè)備利用率。
2.3 設(shè)備管理系統(tǒng)的應(yīng)用流程介紹
（1）通過工程師站的設(shè)備組態(tài)數(shù)據(jù)自動(dòng)建立工程設(shè)備項(xiàng)目樹。
（2）系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)工程中智能型設(shè)備進(jìn)行管理界面的版本匹配。
（3）通過設(shè)備維護(hù)導(dǎo)出設(shè)備臺(tái)賬，在設(shè)備臺(tái)賬中修改設(shè)備位號(hào)（KKS碼）及設(shè)備描述，然后導(dǎo)入系統(tǒng)，項(xiàng)目樹便會(huì)以KKS碼的形式顯示設(shè)備，便于使用和查找。
（4）管理軟件可結(jié)合DCS的報(bào)警信息、總線拓?fù)洚嬅嬉约盃顟B(tài)解析畫面，共同進(jìn)行設(shè)備管理及數(shù)據(jù)分析。
（5）在設(shè)備狀態(tài)解析畫面中發(fā)現(xiàn)問題或某臺(tái)設(shè)備需要修改參數(shù)時(shí)，則需進(jìn)入HAMS設(shè)備管理系統(tǒng)，在管理系統(tǒng)中可快速獲取全部設(shè)備的在線、離線狀態(tài)，并且可以以文件的形式進(jìn)行保存，然后根據(jù)設(shè)備描述或KKS編碼查找到需要進(jìn)行管理的設(shè)備。
（6）對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和維護(hù)后，所有操作記錄會(huì)自動(dòng)進(jìn)入日志記錄中[2]。
3 FDT/DTM、EDDL技術(shù)
3.1 FDT/DTM、EDDL技術(shù)介紹
FDT是現(xiàn)場設(shè)備與控制系統(tǒng)或工程和資產(chǎn)管理工具之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的一種標(biāo)準(zhǔn)化的接口規(guī)范。通過FDT，可以方便地借助任何提供該接口的上位系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行訪問和配置。FDT不是一種新的現(xiàn)場總線協(xié)議，它可以與任何通信協(xié)議一起使用。FDT是一種獨(dú)立于供應(yīng)商的、開放的、公開的和易于使用的規(guī)范。在工廠或應(yīng)用的整個(gè)生命周期內(nèi)都需要來自過程的現(xiàn)場信息。FDT支持工廠生命周期的所有階段：工程施工、安裝、調(diào)試、生產(chǎn)和維護(hù)。
DTM是一種由設(shè)備制造商開發(fā)的軟件組件，包含設(shè)備相關(guān)的應(yīng)用軟件。設(shè)備制造商對(duì)DTM功能和質(zhì)量負(fù)責(zé)。DTM與設(shè)備一起提供，它不是一種獨(dú)立的工具，DTM通常需要FDT框架應(yīng)用來運(yùn)行。
EDDL是一種精確的數(shù)據(jù)聲明，用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行描述；它不是一種設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件。這種聲明基于關(guān)鍵字，很像 XML 或者 HTML 網(wǎng)頁中的標(biāo)簽，包括數(shù)據(jù)類型、名稱、多語言幫助文檔、分類、單位、范圍和其他內(nèi)容[3]。
3.2 FDT/DTM的優(yōu)勢
（1）集中在工作間通過直接訪問現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃、調(diào)試、診斷和維護(hù)服務(wù)。
（2）完整一致地對(duì)過程控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線和設(shè)備進(jìn)行配置和文檔管理。（3）為過程控制系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備組織公用的數(shù)據(jù)。
（4）集中進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)安全性保證。
（5）簡單而迅速地將不同設(shè)備類型集成到過程控制系統(tǒng)中。
（6）本地語言支持。
（7）支持多用戶情景操作。
眾所周知，智能設(shè)備的可互操作性是提高工廠運(yùn)行可靠性和減少啟動(dòng)次數(shù)的關(guān)鍵。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，FDT技術(shù)可以利用DTM提供這種可互操作性。通過DTM，用戶可以設(shè)置設(shè)備參數(shù)，通過圖形化界面操作設(shè)備，并且從任意地點(diǎn)獲取高級(jí)的診斷信息。
在當(dāng)今的市場中，工廠資產(chǎn)的最大化利用是成功的關(guān)鍵。DTM為縱向和橫向數(shù)據(jù)流提供了一個(gè)集中的遠(yuǎn)程采樣點(diǎn)，能夠有效減少現(xiàn)場維修的次數(shù)，降低啟動(dòng)和調(diào)試費(fèi)用，進(jìn)而為客戶提供一個(gè)更安全的工作環(huán)境。
3.3 FDT/DTM技術(shù)和EDDL技術(shù)的比較分析
FDT/DTM和EDDL技術(shù)代表了兩大陣營在現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)集成技術(shù)上各自不同的解決方案，兩種設(shè)備描述方案間最大區(qū)別在于：
（1）FDT/DTM技術(shù)是以一種主動(dòng)的方式在設(shè)備DTM中通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)方式封裝設(shè)備數(shù)據(jù)和功能；而EDDL是以一種被動(dòng)的方式在EDD文件中將設(shè)備數(shù)據(jù)和功能封裝起來。
（2）對(duì)于FDT技術(shù)而言，DTM就是與被描述設(shè)備之間的接口，負(fù)責(zé)與設(shè)備之間通信交換數(shù)據(jù)，FDT框架應(yīng)用程序再通過標(biāo)準(zhǔn)接口與DTM之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；而EDD文件僅是一個(gè)結(jié)構(gòu)化文本，無法與被描述的設(shè)備進(jìn)行通信，基于EDDL技術(shù)的集成環(huán)境需要嵌入EDD解釋程序，并通過相應(yīng)的接口與設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)通信[4]。
4 主要應(yīng)用案例
4.1 定位器的遠(yuǎn)程定位
案例一：3號(hào)機(jī)1號(hào)高加正常疏水氣動(dòng)門出現(xiàn)異常無法正常使用。按照常規(guī)方法需要檢修人員就地對(duì)定位器進(jìn)行重新定位，由于該設(shè)備安裝的位置較高，檢修難度大，且較危險(xiǎn)，檢修人員通過HAMS的設(shè)備管理功能在遠(yuǎn)程對(duì)該設(shè)備進(jìn)行初始化定位，節(jié)省了搭架子及登高作業(yè)的時(shí)間，為檢修人員提供便捷維護(hù)。主要操作步驟為：
（1）進(jìn)入HAMS軟件，通過“查找設(shè)備”定位到該設(shè)備，仔細(xì)核對(duì)設(shè)備的KKS及地址信息，防止錯(cuò)誤修改。
（2）選中設(shè)備點(diǎn)擊設(shè)備“在線”，此時(shí)上位機(jī)可與設(shè)備進(jìn)行通訊。
（3）選擇附加功能中的“Operation mode”，將Ta r g e t m o d e由“Au t o ” 模式改為“ o u t o fservice(O/S)”模式；將Simulation Activation由“Disabled”改為“Enabled”，點(diǎn)擊“Transfer”按鈕，修改生效。
（4）初始化自整定功能選擇儀表附加功能的“Initialization”,點(diǎn)擊“start initialization”，如圖2所示。
（5）此時(shí)該界面“Status”狀態(tài)條中出現(xiàn)閥門整定的狀態(tài)，從“RUN 1”到“RUN 5”過程中無異常，則表明已經(jīng)整定完成。
（6）將Target mode由“out of service(O/S)”模式改為“Auto”模式；將Simulation Activation由“Enabled”改為“Disabled”，點(diǎn)擊“Transfer”按鈕，修改生效。觀察此時(shí)定位器反饋顯示是否正常。
（7）定位成功后，可將此次操作寫入“維護(hù)記錄”中，也可在“操作日志”中查看操作記錄。
（8）將該設(shè)備置為“離線”，退出軟件。
4.2 變送器的遠(yuǎn)程修改量程和單位
案例二：4號(hào)爐高溫過熱器出口集箱壓力3變送器顯示異常。檢查發(fā)現(xiàn)該變送器單位及量程設(shè)置不合理，若是常規(guī)儀表需要拿手操器去現(xiàn)場進(jìn)行修改，或是將表計(jì)拆除至實(shí)驗(yàn)室，過程較繁瑣，檢修時(shí)間較長。通過HAMS的設(shè)備管理功能遠(yuǎn)程對(duì)該設(shè)備進(jìn)行單位及量程修改，大大縮短了維修時(shí)間，節(jié)約了人員成本。主要操作步驟為：
（1）進(jìn)入HAMS軟件，通過“查找設(shè)備”定位到該設(shè)備，仔細(xì)核對(duì)設(shè)備的KKS及地址信息，防止錯(cuò)誤修改。
（2）選中設(shè)備點(diǎn)擊設(shè)備“在線”，此時(shí)上位機(jī)可與設(shè)備進(jìn)行通訊。
（3）在設(shè)備“ 附加功能” 中進(jìn)入“ O f f l i n e Parameterize”模式，然后點(diǎn)擊“上載參數(shù)”。
（4）將“Input”欄“Measuring Range”、“Working Range”，“Output”欄 “Process Value Scale”、“Output Scale” 的“Unit”由kpa改為Mpa, “Lower Value”改為0、“Upper Value”改為40，修改完后點(diǎn)擊“Apply”，如圖3所示。
（5）點(diǎn)擊“下載參數(shù)”，觀察DCS畫面上參數(shù)是否修改成功。
（6）修改成功后，可將此次操作寫入“維護(hù)記錄”中，也可在“操作日志”中查看操作記錄。
（7）將該設(shè)備置為“離線”，退出軟件。
4.3 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程修改開關(guān)限位
案例三：3號(hào)機(jī)除氧器檢修放水電動(dòng)門無法全開到位，機(jī)械閥位已經(jīng)顯示開到位，反饋在99.5%。常規(guī)方法是檢修人員去就地通過遙控器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，若執(zhí)行器處在高空還需搭架子，檢修難度大，且風(fēng)險(xiǎn)較高。檢修人員通過HAMS系統(tǒng)遠(yuǎn)程查看閥門參數(shù)，發(fā)現(xiàn)開行程限位設(shè)置為100%，將開行程限位由100%改為99%即恢復(fù)正常，快捷方便，安全可靠。主要操作步驟為：
（1）進(jìn)入HAMS軟件，通過“查找設(shè)備”定位到該設(shè)備，仔細(xì)核對(duì)設(shè)備的KKS及地址信息，防止錯(cuò)誤修改。
（2）選中設(shè)備點(diǎn)擊設(shè)備“在線”，此時(shí)上位機(jī)可與設(shè)備進(jìn)行通訊。
（3） 在設(shè)備“ 附加功能” 中進(jìn)入“ O n l i n e Parameterize”模式在“Positioning” 工作欄中將“Limited range position maximum”由100改為99，點(diǎn)擊回車鍵即完成修改，如圖4所示。
（4）修改成功后，可將此次操作寫入“維護(hù)記錄”中，也可在“操作日志”中查看操作記錄。
（5）將該設(shè)備置為“離線”，退出軟件。
4.4 注意事項(xiàng)
（1）由于使用HAMS可遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行修改，所以修改參數(shù)前需仔細(xì)核對(duì)設(shè)備的KKS及地址信息，以防止錯(cuò)誤修改。
（2）每次管理設(shè)備時(shí)需先將設(shè)備置為在線，使用完成后需將設(shè)備置回離線，防止長期占用控制器數(shù)據(jù)資源。
（3）需對(duì)設(shè)備一臺(tái)臺(tái)修改，不要同時(shí)修改多臺(tái)設(shè)備。
（4）在對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程修改之前，需確保設(shè)備安全隔離措施是否完成，重要設(shè)備保護(hù)是否退出，以防止設(shè)備誤動(dòng)。
5 結(jié)束語
近年來，現(xiàn)場總線設(shè)備管理系統(tǒng)以其強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢與全新的維護(hù)方式完全適應(yīng)了火電廠的控制需要，已經(jīng)成為了新型、綠色電廠的重要技術(shù)推動(dòng)力[5]。本文介紹的和利時(shí)HAMS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警及設(shè)備狀態(tài)信息讀取、自動(dòng)生成設(shè)備臺(tái)賬、操作日志記錄及用戶管理等功能，便于用戶管理日常檢修維護(hù)等工作，充分發(fā)揮現(xiàn)場總線智能化管理的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于生產(chǎn)設(shè)備密集的火力發(fā)電行業(yè)，在國內(nèi)尚屬首創(chuàng)，打破了原大容量機(jī)組進(jìn)口總線管理系統(tǒng)的相對(duì)壟斷格局，將為國產(chǎn)現(xiàn)場總線設(shè)備管理智能化以及全數(shù)字化電廠的建設(shè)積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。
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