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阀门连接
点击:1819来源: ceasia-china.com作者:Kenny Fu
时间:2020-01-02 16:08:15

电机阀门(MOV),也就是通常所说的一种电动执行机构,现在已经可以使用标准的数字总线技术,不再需要布线相关的工作,因此显著减少了总体系统的输入输出数量.同时,在该阀门中,变更控制和反馈信号的时候十分灵活,并且可以进行诊断. 为了帮助工程师诊断问题,MOV的制造商也正在越来越频繁的使用电子设备描述语言(EDDL),通过定义MOV在系统中的显示方式,简化安装和故障确定工作.不同的电机阀门之间存在些许区别,但是它们的体系结构和运营规则都是相同的.MOV的动力来自一台单相或者三相电机,它可以通过一个根据速度要求选择的减速齿轮箱来驱动阀门.传动套既可以仅仅旋转四分之一圈,也可以连续旋转很多圈. 现代电机阀门使用绝对位置传感器,这样不需要备用电池(也不需要更换电池)就能够记住发生停电时的最后位置.阀门还内置了扭矩传感器.根据应用的情况,电机可以借助内部接点、固态启动器或者变速驱动进行控制.如果出现停电事故,就可以手柄实现离合器人工加载. MOV的应用包括楔式和并行闸板、球形和直通导管阀门、面向多圈执行机构的水闸(压力钢管)以及球形阀、旋塞阀、蝶形阀和面向四分之一圈执行机构的阻尼器.在无法使用压缩空气以及不能对压缩机进行维护的离岸平台上,电动执行机构是一个理想的解决方案.

使用总线

如果希望充分发挥MOV的功能,需要很多来自DCS的控制信号,同时MOV还要将很多状态信号反馈给DCS.一般的情况是设备越精密复杂,需要各种线缆就越多.然而,为所有的MOV信号进行硬布线是成本非常高昂的工作,因为无论其I/O板卡通道的数量是多少、类型是什么,每一台MOV都需要一条多核线缆,在大型编组箱中布线,还需要很多系统许可标签. 如果再乘以工厂中MOV的数量,你就会发现需要大量的工程工作去进行选型和确定I/O,还需要很多人力进行安装和测试.同时,项目晚期更改或者添加信号,通常需要大规模返工,从而拖延项目工期. 高昂的硬布线成本通常还会导致只有一些信号可以使用,因此,MOV的功能没有得到充分发挥,而由于没有得到关键性的信息,工厂中的工作人员也就无法更好的管理MOV并控制流程.使用布线的方法,自动化的潜力没有得到充分挖掘,工厂的效率也就无从谈起.在项目晚期如果需要加入一些信号,费用将会非常巨大,还可能引起严重的工期滞后. 使用硬布线的方法,只能标示出最基本的故障,其中有一些还是在进行DCS逻辑配置的时候必然产生的.没有远程安装或者诊断,而只能在现场通过一台小型的显示器,使用像电视机那样的专用远程控制单元进行本地配置.同时,如果MOV中的元件来自不同的供应商,还需要不同的遥控装置. 相比之下,总线技术是一个更好的解决方案.一条单对总线可以被多台设备共享,不需要为每一台MOV准备多核线缆.因此,也就不需要大量的线缆、导管、托盘、编组箱、输入输出板卡,同时也大大减轻了安装、布线、切割、剥皮、贴标签、拧紧和测试等方面的工作量,从而显著降低了项目成本. 任何一条总线线缆都可以支持MOV所有的控制和反馈信号,同时还可以进行远程配置和诊断,工程师不需要亲赴现场.因为信号采用的是“软”布线的方式,即便是项目最后一分钟的变更也可以轻易完成,不需要在已有的控制策略中加入新的I/O板卡或者线缆来增加控制信号或者线缆,也不需要连接额外的电机阀门或者其他设备.这样就大大降低了布线成本.

专用性问题

尽管数字通讯是对硬布线方式的改进,但是如果对于每一个MOV供应商的专用数字协议都是唯一的,这样也会有很多问题,因为它尽管解决了布线的问题,同时却带来了新的麻烦. 对于专用型总线来说,互操作功能无从谈起.因此,所有专用型总线上的MOV都必须来自同一家制造商,搭配使用不同供应商的阀门或者是用另外一家制造商的产品取代出现故障的阀门,这些都是不可能的.唯一的供货源会产生替换成本和交付时间方面的问题,使得技术的吸引力下降.同时,工程师也需要针对专用型网络进行特别的培训使用特殊的测试工具. 专用型协议的另外一个缺点,在于这类总线需要一个连接Modbus的网关、一个Modbus网络中间层以及DCS中的Modbus接口卡,所有这些都必须采用冗余配置.专用型MOV总线不能与其他设备实现共享,而变送器、气动阀和其他设备实际上都连接在标准总线之上. 在这样的系统中,MOV中的每一条信息都必须根据系统标签进行配置,这肯定会消耗时间,容易发生错误,产生许可费用,还需要在FAT进行验证.如果乘以工厂中MOV的数量,你就会发现这种影响有多么巨大.出于复杂性的原因,组件中的MOV并没有进行数字集成. MOV联网的传统架构是将多个MOV(并且仅仅是MOV)集成到拥有多种控制功能的同一条专用型总线上.如果一条总线失效,可能会有很多条回路受到影响.将所有、或者至少多台MOV置于同一条总线之上,就像是把所有的鸡蛋放进了同一个篮子.环形拓扑是减少有关大量阀门位于同一条总线的风险的一种方法.而另外一种方法则是使用带有两条独立线缆的完全冗余的网络. 基于专用协议的MOV同样使用专用软件.这种软件并不是系统的一部分,它只是为MOV专门设计的,与其他的软件工作机理并不相同.所以也需要对工程师进行培训,还有可能出现废弃不用的情况.

总线的优势

使用标准的基金会现场总线,无需硬布线,同时可以与变送器、气动阀门共享同一条总线,同时还可以保证选择不同供应商MOV的自由.不需要网关、Modbus中间层和注册映射,冗余服务中的阀门可以与不同的现场总线进行连接. 通过标准现场总线,不需要再将所有的MOV固定在同一条总线上,而是可以将它们分配到整个工厂的许多现场总线网络当中,通常是同一个控制回路中相邻的设备使用同一条总线.基金会现场总线既可以应付像变送器和分析器这类“模拟”设备,也可以支持像开关阀门和电动执行机构这样离散的设备. MOV中所有的控制和反馈信号都可以从一开始就使用,它们也可以在项目的后期或者是启动之后轻松加入到控制策略当中,无需额外的布线、不用安装I/O板卡、重新编组,也不需要将空闲的布线和I/O通道全部使用.对于流程控制来说,基金会现场总线要比其他开放式总线技术更加具有吸引力,这是因为它具有时间同步功能并且是可以规划的,是PID回路(变送器和控制阀门共享同一条总线)的理想选择.基金会总线的另外一项特征,是自动化地址分配,这需要考虑工厂中大量的现场仪表. 基金会现场总线还允许使用手持现场通讯设备或者笔记本与正在运行的总线进行连接,这非常有利于进行现场故障诊断和校准.其他设备上使用的手持终端、笔记本界面和软件也支持MOV. 基金会现场总线越来越多的被全世界各个行业的工厂采用,应用到他们的新基础项目当中.在MOV领域使用这项技术,要比紧紧抓住专用型总线技术不放好的多.

设备管理

使用基金会现场总线而不是专用型协议的MOV可以紧密的与DCS系统和智能设备管理软件进行集成.它可以与所有工厂中的变送器和气动阀一起,分享变更的审计记录和故障的事件日志,不需要单独的系统.可以在同一个地方查看所有的设备警报和变更,工程师不需要重复学习,也不需要应付MOV的备用软件. MOV还可以使用事件提醒功能,比如系统基础架构中的电子邮件和短信息.如果检测到一个MOV故障,这台阀门就可以借助设备管理软件进行检查,工程师不需要到现场. 保证系统拥有最新的设备类型和版本,是非常容易的.EDDL标准(IEC 61804-3)使用了一种压缩文本文件格式,因此只需将EDDL文件拷贝到电脑上,就可以轻松支持新的MOV类型,不会遇到软件安装方面的问题,也没有许可证方面的麻烦. 并且,因为EDDL并不是一款驱动软件,它不会因为出现新的Windows版本而过时.相反,因为工作站操作系统不会因为出现新的EDDL文件而过时,在系统和设备方面的投资就得以保护. 因为EDDL文件不会受到系统软件或者是其他设备文件的干扰,系统的稳定性可以得到保证.这就是为什么EDDL(www.eddl.org)会成为DCS系统本身(比如,在操作员面板上显示关键性的诊断信息)唯一许可的设备集成技术.它可以将智能设备管理软件集成到面板当中,这样操作员就可以及时的看到影像流程的关键性设备故障,并且实际上他们也只能看到这类故障. 如果设备出现故障,在流程受到影响之前,操作员可能有几分钟或者几小时的时间采取行动.操作员面板上的关键设备诊断信息就是起到一个早期警报的作用.这是第一步,操作员需要关心六层的情况.第二步,他们可以将细节的诊断信息发送给现场工程师进行检测和修复.细节诊断在EDDL中有着明确定义,并且可以根据设备制造商的意图进行显示,只需点击不到三次就可以查看. 可能更重要的一件事情,是操作员可以怀疑设备是否真的没有问题,也可以怀疑问题的原因.智能设备管理软件将会成为日常工作必不可少的一部分.如果诊断信息只是显示在一台独立面板上,没有人可以看到,也不会有人采取任何行动.得益于EDDL,不需要再去开发专门的显示屏或者逻辑程序了.

解放工程师

直到今天,工程师们需要面临的一项挑战仍然是很多像MOV这样的设备还在使用专用软件.由于同时要面对多种设备,工程师们也就不得不应付不止一种软件,而每一种又都有着独特的观感,这显然会增加共走的难度.软件停止不用以进行预测性维护.在同一个共享框架内根据设备设计的软件驱动器具有相同的问题.工厂正在通过减少特殊软件应用和驱动的数量,来简化运营和维护工作,这其中就包括减少针对MOV的特殊软件. 这种解决方案同样用到了EDDL.通过EDDL,所有设备都可以基于同一套智能设备管理软件进行管理,该软件还可以提供实时的设备报警监控.这也就是说,处理变送器和气压阀的通用软件也可以在生命周期的各个阶段对MOV设备的试车、配置和诊断进行支持.EDDL让管理多种设备变得更加容易,因此也就减少了由于需要针对每台设备使用不同的软件和驱动所带来的错误,缩短了学习周期. 设备管理软件通过设备制造商使用EDDL定义的内容和结构显示MOV和其他设备.然而,无论是哪一种协议、哪一个制造商或是类型的,提供的页面都具有一致的观感.因此,多种设备的显示也是一致的,使用起来更加容易. MOV的“仪表盘”使用非常易读的千分表显示所有的状态和运行信息,比如实际位置和扭矩.另外一个页面包括制造商、型号代码、版本,还包括产品照片帮助确定现场的MOV. MOV可以抗高温、承受高扭矩、阀门阻塞,并且可以进行相态纠正.出现任何问题都会有诊断报告生成.专用型或者Modbus通讯并不是对MOV进行诊断的理想方案,因为它需要寄存器映射,并对图形界面进行专门的配置,而这无法得到制造商专家的协助. 通过基金会现场总线,所有的执行机构诊断都可以在MOV中直接完成,不需要在DCS中进行逻辑配置和检测.得益于EDDL,智能设备管理软件所有相关的安装和诊断都不需要特殊的屏幕配置.工厂的工程师可以通过EDDL的帮助文档和说明,了解MOV制造商专家相关的知识.举例来说,对于停电故障,警报会对如何在接线盒中替换MOV的保险丝做出解释. 通过比较实际位置和扭矩与设定值的差异,可以对MOV进行故障诊断.设备管理软件可以显示EDDL趋势图,帮助了解扭矩如何随着时间增长以及与设定值之间的关系.

数字化的优势

工业企业正在从硬布线的方式转向现场总线和数字化.电机阀门非常适合使用数字通讯,因为它们有很多信号需要处理.标准的总线技术相对独立的硬布线信号具有很多优势,包括安装成本更低、试车时间更短、对于变更的灵活性更强. 相比专用型协议,标准总线技术的优势在于MOV与DCS以及智能设备管理软件的无缝集成.MOV已经成为使用现场智能提升工厂绩效的数字工厂架构的重要组成部分.

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