艾默生

概述

    对于工厂的生产过程、实物资产和整体的操作，如果您的了解越全面，生意会越安全，获得的利润也就会越多。

    正如任何工厂的经理、工程师、操作人员或者维修工人都会告诉您的， 更多(更好)的信息意味着更多的机会，来降低操作成本，提高产品质量，提升生产能力以及可用性。

    不仅如此，时至今日，当许许多多的设施建立起来之后，都会有新的环境以至安全方面的要求随之建立。 与此同时，工厂总是尽力争取获得测量和诊断信息，以便更容易符合要求。

    那么，为什么还是有些工厂不“达标”呢?

    我们常常看到的是，要增加一处新的测量点，其成本或者难度常比预期的利润还要高。 要利用传统的“有线”技术将测量点跟控制系统之间进行连接，由于其距离或复杂性等原因，会使成本大大提高而在实践上难以施行。

     无线技术将传统有线现场技术方案所遭遇的障碍清除殆尽。要获取所需要的数据变得前所未有地轻而易举， 而在此之前，无论从经济上或是从技术上这都是难以企及的。

    安装成本的低廉仅仅是好处的一部分。 更重要的是利用您获得这些额外的信息可以做些什么。 无线技术让处于移动状态的工作人员从远处就可以获得所需要的信息，使他们可以更加有效地进行工作。

    这就是为什么有越来越多的工厂转向无线方案的原因。

    本课程从经济学方面扼要介绍无线技术的应用带来的好处，并举若干实例说明它如何帮助您改进操作。

    在课程结尾处，您将看到一个简短的测验，帮助您确认您已经学到了哪些知识――并以此获得宝贵的奖励点数。 

提示

     在您阅读本课程内容的同时，请别忘了留意下面这些问题的答案：
 
     比较添加有线和无线测量点的相对成本，结果如何？
 
     添加无线测量点如何提高操作人员的生产效率？
 
     从维修车间里可以通过无线方式检查哪些设备信息？
 
     如何使用无线技术从工厂的另一侧――或者国内的另外一个地方――来检测库存量？
 
     无线技术如何增进操作维修的效率？

下一节： 减少障碍

    减少障碍

    要选用无线而不是有线现场网络有很多原因，但是最大的原因在于安装成本。假如干脆不用或者大大地减少使用现场接线，则意味着在安装调试的接线和人工投入方面会有可观的节省。

    估计的结果可能会有所差别。但是当您开始对测量点安装的前期成本进行计算的时候，――包括设计、采购、安装和启动，以及典型的有线模拟测量点需要的配套基础设施――您会发现所有这些成本加起来远远地超过了测量设备本身。 

    假如有线系统的一些基础设施――电缆槽、接线箱、接线板、机房等等――容量不足需要扩展以便容纳更多测量点的时候，成本可能会更高。 对于自动化设施，例如I/O 接口板，控制器和软件许可等等，所需成本也是同样的情况。

    与此相比，要增加一个智能的无线测量点所需要的成本仅仅只有有线模式的很小一部分。

    这就极大地降低了经济方面的障碍。 过去因成本高昂而不能采集的信息，如今已经唾手可得，使您的操作大大改善。
 



 

    通过降低添加测量点的成本，成本效益提高，有线技术使得改善操作的障碍也降低了。

    利用称作“自组织网络”的无线技术，可以进一步降低障碍。同其他无线技术相比，这些网络在安装和扩展方面甚至更加容易。只要每个新增加的无线设备处于网络中的任何其他设备的范围之内，一旦安装完成，即会自行加入网络。 （要了解关于这个题目的更多内容，请参阅课程“自组织网络的规划与安装”）

下一节：操作人员的效率

操作人员的效率

    绝大多数工厂都在从几百个――如果没有上千个的话――独立安装的测量点处采集数据。 所有这些工作均由人工完成，操作人员携带记录簿进行巡视，以每小时、每班、每天或者每周一次的频率检查仪表、观察镜、图表记录仪或者其他各种指示器。

    操作人员花费大量时间来收集这些数据，收集地点经常偏僻而且危险。 这项工作非常枯燥，常常产生差错或者漏掉读数。而且，他们用在收集数据上耗费的时间越多，用于分析并应用数据改进操作的时间也就越少。
 
    现在我们来想象一下用无线技术代替记录薄，将那些数据取回控制室。由于增加无线设备的成本相对低廉，对那些成百上千的测量点中大部分采取无线方案便成为一种可行的方式。  
      
 
无线技术可以减少操作人员手动采集数据的需要。

    由于无线设备可以以一定的频率间隔自动采集并发送信息，您可以获得更准确、更及时的对于工厂内正在发生的事件的描述，而您的操作人员则可以更少地暴露在危险环境中，将更多的时间放在更有价值的工作上。 
利用无线过程控制网络，现场操作人员还可以使用便携式无线设备――例如笔记本电脑――无需返回控制室即可访问关键过程和控制信息、历史数据以及其他功能信息。
 
   所有这些都会赋予您的操作人员强大的能力，使他们的工作更加有效。

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维护保养的效率

    有些信息您的维修技师只能手动收集，或者您根本不能收集到，但是无线技术可以满足您的要求。

    如今的工程现场有成百万的基于HART的智能设备，具有程度不等的诊断功能。 不幸的是，许多工厂都没有在控制室里接收HART数据的设施。 由于这些设备中只有一部分处于数字化监控状态，在现有的工厂中访问“搁浅”的诊断信息潜力十分巨大。

     现有的有线式智能设备可以利用无线适配器进行升级，将诊断信息发送回控制室或者维修车间，由合适的工作人员据此采取恰当的必要措施。过程控制信号继续通过有线连接进行发送，但是诊断数据同时以无线方式进行传送以作为资产管理之用。

    这种额外的信息为维修保养效率的提高提供了方便的途径。

    例如，当操作人员认为某个设备的指示值不正常时，维修人员常常需要亲临现场对设备进行检查。 经常发生这样的情况，维修人员白白地跑了一趟却发现没有问题，或者问题发生在另外的环节上。

    我们来计算一下到现场工作所花费的时间，先到设备地点来检查它们的状况，然后返回维修车间，把设备修好――好了，您已经看到这要花多少时间了，而且，如果设备碰巧处于危险区域，维修技师还得穿上防护用具，那么时间可能更长，安全风险也增加了。

    然而，利用无线方式访问HART数据，维修人员可以无需离开控制室或者维修车间而对设备状况进行快速方便的检查，或进行诊断。 具有先进诊断功能的设备可以让您在潜在的问题发生之前探知它们的存在，并在它们影响运行操作之前采取适当的行动。

    当维修人员离开工厂时，无线过程控制网络可以使他们远距离访问资产管理系统以进行“现场”诊断，获取设备信息，并通过移动效率软件进行即时跟踪，报告有关检查、试验、维护和修理的情况――而无论他们身在何处。
 
下一节：库存监控

库存监控

    我们在前面描述了如何通过增加无线测量点来减少手动数据收集，提高生产效率的问题。那么假如测量点位于工厂里很远的一侧――或者几百公里之外呢，无线装置可以带来的好处究竟有多大？

     储存罐区和其他偏僻地区的储存设施常常处于这种情况。除非刚刚有操作人员或者运货司机到过那里，否则您常常对每个储存罐中到底还有多少存货不得而知。 假如出乎意料之外，在访问间隔之内用量过大，则可能会导致储存货物的液位降低到危险程度――或者更糟，干脆断货。另一种变通办法是，在每个罐内另外保持一个“安全储备”，将部分存货常备而不用。

    通过无线方式监控储罐液位可以帮助您避免这两种麻烦。 在远程现场自动收集测量数据，然后通过无线方式发送到最近处的移动电话发射塔，然后再通过电信网络发送到您的工厂――或者任何其他需要的地方。

    除了可以对存货液位有一个持续的最新的了解之外，您还可以减少访问次数，与此相关的交通费用也就随之减少了。

下一节: 符合环境法规

    符合环境法规

    增加无线监控的测量点不但非常经济，而且有助于保护环境。

    例如，对于管道的流量压力测量可以帮助探测泄漏――这些泄漏会导致难以预料的喷射――并且迅速确定泄漏的位置以便您可以在事故引发之前即可采取适当的措施。

    自动化监控还可以减少环境保护的报告和审计成本。因为通过监控，您对所有的必要信息都已经了如指掌。

    以溢流阀监控为例。 这些溢流阀安装的地方，通常安装有线设备时则成本高昂，或根本难以施行，所以操作人员不得不对每一只溢流阀进行定期检查。 当他在检查时发现平常套在阀上的盖子脱落的时候，他会报告说，这只阀已经被启动溢流，或者说，已经发生过喷射事故。 

    问题是您根本无从得知喷射事故发生的确切时间、多长时间或者漏泄量有多大，――只知道它发生在上次操作人员巡视之后的某个时间。调查员对事故进行审核，不管发生的时间具体多长，即使仅仅发生在操作人员检查的数分钟之前，他也可能会按照从上次检查以来的整个时期进行罚款。

     要避免这种状况的发生，您可以在溢流阀旁边安装一只无线测量发送器，将信息发送到控制室的历史数据记录器，这样，您就有了一个确切记录的证据，表明喷发事故何时发生，又持续了多长时间。

  下一节：创造无线技术的应用机会

   创造无线技术的应用机会

    我们仅仅讨论了关于无线技术在改进工厂和过程操作方面的几个例子。但是无线技术的应用可能性几乎是无限的。从过程控制、设备监控、环境监控、资产管理、设备诊断、能量监控/管理一直到资产追踪、提高移动工作人员的生产效率以及安全方面的应用等等，无线技术都能大显身手。

    所有需要您费神的问题是，您希望对某些地方进行测量、管理、控制或者追踪，但是不能确定是否应该进行投资。现在您投资的机会来了。
那么现在，其他的无线技术应用者都在创造哪些应用机会呢？
 
     探测蒸汽管道内冷凝水聚积状况。有一种很常见的现象，冷凝水沿着蒸汽管道在各种不同的位置聚集，产生潜在的“水击”效应，可能对管道或下游设备造成损害。 但是，您可以通过在不同的地点沿着管道安置无线温度传感器，观察温度的变化率，并以此判断冷凝水的集结情况，然后在损坏发生之前采取行动。 
 
    监控滤器於堵情况。 滤器用于收集管道内部的微粒杂质，随着时间的增加可能发生堵塞。 现在操作人员可以不再需要定期手动检查滤器的情况了。安装一个无线传感器，测量滤器两边的压差，然后将信息发送回控制室――这样，操作人员在进行判断之后仅在必要时对滤器进行清洁即可。
 
对旋转设备进行监控。对风扇、马达和泵等过程工厂设备的典型维修程序，要求技术人员定期采集振动以及其他方面的机器健康信息，频率例如 每月一次。数据收集的时间间隔越长，发生不可预料的变化的危险甚至设备故障失灵的可能性就越大。 另一方面，只要利用无线振动和温度传感器，您就可以得到反映不规则变化的即时信息， 帮助防止非计划停车事故。
 

任何温度、压力、液位、流量或分析数据的测量都构成应用的可能性。虽然一反传统但是很有价值的应用包括：监控管道腐蚀状况以帮助预测泄漏可能发生的位置，或者马达工作时的电流大小以优化其耗能状况。

下一节: 总结

总结

在本课程中您已经学到， 利用无线技术可以减少获取附加信息的成本障碍， 这些信息可以让您降低成本，解决问题并且对操作进行改进。其中的重点知识包括…
 
无线技术不仅可以避免铺设电缆的成本，而且可以消除相关的费用，例如设计、安装、试运行以及相关的基础设施等等。
 
数据采集自动化可以解除需要耗费大量劳力、极易发生错误的手动信息采集方式。
 
来自于现有的HART设备的诊断信息，也可以通过无线方式进行收集，以增加维修保养的效率并提前探知潜在问题。
 

 远距离库存监控，更加便利地符合环保法规及更好的记录方式，这些功能仅仅是潜在应用中的数种而已。 为什么要采用无线技术？这些应用就是最好的回答。

下一节: 测验

测验

下列问题可以帮助您回顾您在本课程中学到的知识。

每个问题都只有一个正确答案。 每回答正确一次，您会赢得一个奖励点数。

准备好了吗？ 请点击下面的“＞”图标。

下一节：问题1

测验――问题1

无线技术能够带来哪些有线技术所无法实现的利益？

    更快地传输测量数据

   降低了增加新的测量点的成本

   进行数据压缩使数据处理速度更快

   以上答案全是
  
   在选择答案之后，点击“＞”图标继续。

正确！/对不起，正确答案是“通过减少添加新测量点的成本”

降低所增加的智能无线测量点的前期成本，使信息的获取和利用变得实际可行。以前由于信息采集成本昂贵而导致不能实行。

测验――问题2

为什么您可以将操作人员的“记录薄”替换成自动化的无线数据收集方式？

  操作人员的生产效率更高

  错误更少

  更多的最新信息

  所有以上答案

  以上答案都不是

  在选择答案之后，点击“＞”图标继续。

正确！/对不起，正确答案是“所有以上答案”

所有以上列出的选择都是自动化数据收集的潜在好处。 无线技术使这种数据收集方式更经济。

测验――问题3

下列哪个步骤是以无线方式采集现有的HART设备的诊断信息所必需的？

 更换仪表
  安装多路转换器
 每个仪表上加装无线适配器
  所有以上答案
 以上答案均不是

在选择答案之后，点击“＞”图标继续。

正确！/对不起，正确答案是“每个仪表上加装无线适配器”

其他步骤均无必要。

测验――问题4

下列哪个选项是无线技术应用的潜在益处？

  库存监控更加精确

  以更低的成本完成为符合环境法规所需的报告

  管道泄漏探测和确定位置更容易

  所有以上答案
  以上答案均不是

    在选择答案之后，点击“＞”图标继续。

   正确！/对不起，正确答案是“所有以上答案”。

    这里列出的仅仅是所有潜在益处中的几种――各种应用带来的益处几乎无限。

   
 
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