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    关键词：FF总线仪表；PRM/AMS资源管理；预见性维护；ValveLink软件

    Abstract：This paper describes the PRM/AMS equipment resources management system in Guixi new 300，000-ton smelter copper smelting plant on the specific application.More detailed information is given on equipment resources management system applications.In particular，this paper focuses on the innovative applications of PRM / AMS equipment resources management system in the FF Fieldbus devices.Through ValveLink processing software，we analyze the application of FF valve positioner.The real application been done，and achieved good results.

    Key words：FF Fieldbus Instruments;PRM/AMS Resource Management;Predictable maintenance;ValveLink software

    1  前言

    自动化仪表的设备管理是现场总线仪表发展引出的新概念，由于传统的模拟量仪表只能提供过程参数的测量信号，不能提供任何别的信息，因而设备管理无从谈起。而随之现场总线设备出现，现场总线设备不但能够提供过程测量信息，还能够提供设备本身的运行状态、设备制造商提供的设备制造信息、过程事件、过程报警以及大量的设备诊断故障信息等等。通过使用PRM/AMS设备资源管理软件，由于PRM/AMS具有设备管理和设备维护以及设备高级诊断功能，通过计算机辅助故障识别和专家诊断系统可以帮助判断故障。如果现场仪表出现问题，可以给出仪表的哪部分出现问题或何种原因等等诊断信息提示，给维护人员提供排除故障的信息；使设备的维护发生质的飞跃，可以做到可靠性分析与预见性维护，减少装置的非计划停车机会，提高了可靠性和生产运行率，丰富的现场设备信息和智能化设备诊断、维护、管理能力并降低了维护成本。

    江西铜业股份有限公司为了应对国内外铜市场的需求和竞争，决定提升旗下的贵溪冶炼厂铜冶炼产能，新建一座30万吨级铜冶炼厂，采用世界上最先进的闪速炼铜工艺技术；同时为了提升整个工厂的自动化应用水平和设备信息化管理水平，决定在新建30万吨铜冶炼项目中采用目前最新的FF总线技术，并配套购买了PRM/AMS设备管理软件，为实现FF智能仪表设备维护管理创新应用提供了先决条件。

    2  工程项目介绍

    贵冶新30万吨设计基础为（矿产阳极铜20万吨/年+10万吨/年杂处理阴极铜），贵冶采用的生产流程为配料输送干燥-闪速熔炼-电炉处理-转炉吹炼-阳极炉精炼-电解精炼-冶炼烟气制酸以及配套的余热锅炉和空分系统等子系统。对配套的过程自动化控制技术和设备，经综合考察了解自动化设备厂商和用户，决定采用以FF总线为主，其它为辅的混合式控制方案，闪速炉硫酸主工艺流程选用艾默生公司的Deltav FF总线控制系统，而主要的配套装置空分系统选用横河公司的CS3000FF总线控制系统。主要的FF总线设备（将近500台套、100个总线网段）有：

    （1）主工艺线采用的是以艾默生公司为主的现场总线设备，主要有：3051S系列压力和差压变送器，流量为8800C系列涡街流量计，温度变送器采用3244P系列和848T-8路温度变送器，控制阀门采用配套的费希尔DVC6000F系列数字阀门控制器，部分采用了E+H、霍尼韦尔公司（Honeywell）、ABB公司的压力、流量、温度等FF总线变送器。

    （2）配套的辅助工艺设备采用的是以横河公司为主的现场总线设备，主要有：EJA和EJX系列差压变送器和压力变送器、AXF电磁流量计、YTA320温度变送器、YVP110定位器；SAMSON公司的总线仪表主要是3787定位器，部分有3730-5定位器。

    3  FF总线设备的维护管理创新应用

    众所周知，现场总线设备最大的优势是数字化、智能化与功能自治化、丰富的信息与自诊断功能等。因此，如何使用好、管理好和发挥好这些智能总线设备的功能优势，是项目主要目标之一，以下笔者主要对该厂使用的FF智能总线设备在管理创新和维护创新这两方面的应用经验加以总结。

    3.1  完善了新30万吨仪表设备文档管理

    通过开发利用设备资源管理系统PRM/AMS系统内部功能模块，基本上能够建立和健全整个系统中使用的智能仪表设备台帐，以及相关的设备诊断信息的归档等文件管理系统；形成了以管理设备制造厂家信息、位号、设备描述、装置参数、维护记录、诊断信息记录，完善仪表设备台帐、点检计划、点检规范等内容的设备台帐归档系统。如：通过PRM资源管理系统能够形成智能设备在FCS系统中的组态和设备制造等信息（如表1所示，这里仅罗列了设备部分信息）。

    3.2  智能仪表设备管理维护创新应用

    在智能设备管理创新维护方面，现阶段主要开展对FF智能设备的控制室远程调校、远程维护和借助设备管理PRM/AMS软件系统平台对智能设备的故障状态和报警信息进行就地分析，以及对FF阀门定位器的特征曲线进行在线实时分析这几个方面的内容开展了应用创新攻关，同时取得了以下效果：

    3.2.1  组建了智能仪表设备管理平台

    首先安装智能仪表设备管理系统软件PRM/AMS（Asset Management System）及插件阀门管理软件（如ValveLink软件），然后建立智能仪表设备管理数据库（如AMS数据库）平台。该AMS数据库系统包括了它所连接到DCS系统中的所有智能仪表。通过利用该数据库系统平台，来开发设备资源管理系统内部功能模块，建立健全设备台帐管理，设备诊断信息的归档，同时利用该平台，完成对连接到该系统的智能设备进行管理和维护，如仪表设备报警监测、仪表设备组态、设备调校以及工作状态查询等。

    3.2.2  智能仪表设备管理维护创新应用

    3.2.2.1  PRM/AMS管理软件应用开发

    通过对PRM/AMS管理软件应用开发，实现了仪表设备的操作维护在系统中进行，即远程的仪表室中完成对FF现场仪表设备的零点、量程以及其它参数的校验和调整，提高了维护的效率，减少维护人员的劳动强度和日常现场检查的工作量。另外，现阶段正在实施利用目前工厂网络设备、PI实时数据库、FF总线系统OPC功能、PRM/AMS管理软件等资源和平台。在这个平台上，来实现对新系统所有FF总线设备进行实时在线数据、运行状态、故障信息等，进行远程监视和远程设备维护方面的应用开发。

    3.2.2.2  维护创新

    由于现场仪表设备与控制系统之间的通讯协议与传统仪表不同，智能设备的使用将使工厂的维护工作和方式都发生了彻底的改变，主要体现在以下几个方面：

   （1）日常检查

    传统巡检主要是到生产现场对仪表设备进行外观检查，如取压口有无泄漏、气源管有无脱落等，巡检路线远、环境复杂、效率较低，并且对仪表详细工作状态及参数如电子元件工作状态、仪表内部温度、阀门开度偏差等都难以掌握。而采用了PRM/AMS后，大部分巡检工作可在PRM/AMS应用站上浏览完成，并且还可以掌握仪表的详细工作状态和参数，通过查看有无报警和提示，便可以了解仪表的基本工作状况，巡检速度快且发现问题的准确度高。

            表1  智能设备在FCS系统中的组态和设备制造信息

            

   （2）操作维护在系统中进行

    日常的维护信息可以通过采用全数字、双向通讯和实时的自诊断功能的现场总线装置中获取；并在仪表室内完成对FF现场仪表设备进行零点、量程以及其他参数的校验和调整，提高了维护的效率。另外基于微处理器的现场总线设备具有自检与通讯能力，能减少工厂停车时间，提高安全性。如在不知情的情况下使用了一台有问题的设备，一旦总线设备有问题或出现故障时，其自诊断系统会向你发出通知，这样就减少了无谓和无目的检查和巡检时间。又如，通过PRM设备资源管理软件在控制室内对现场FF阀门定位器进行零点标定与初始化功能，这一功能被称为横河PRM标志性功能之一。对于非智能仪表出了零点偏差、修改量程等等维护，维护人员必须去现场进行标定。对于FF总线智能仪表，在PRM上即可进行这项工作，节约了不少时间和工作量。如果零点标定不能解决问题，可对其进行初始化，使其恢复到出厂状态。如对3787定位器可以进行表2所示的调校。

              表2  3787定位器零点/量程

              

    而对于部分定位器零点标定不能解决的问题，恢复到出厂状态后，然后按照应用中所需数据对其进行设置即可，以横河定位器YVP系列为例这些数据主要包括内容见表3。

              表3  横河定位器YVP系列标定数据参数表

               
   
   （3）维护创新

    如果现场仪表出现问题，可以提示仪表设备出现问题的部位和故障原因等诊断信息，给维护人员提供一个排除故障的信息采单。以前，仪表故障是由仪表工作人员到现场进行详细的检查来确定。而采用了PRM/AMS后，通过查看仪表报警、维护建议及其详细参数就基本可以确定仪表故障类型，故障处理速度快、针对性强。比如AMS报警出现某个仪表内部温度高报，提醒工作人员查看仪表安装位置附近有没有不利于仪表正常工作的热源。如某台DVC6000f阀门定位器虽然可以正常工作，但是有反馈故障报警，同时控制模式切换（智能定位器具有两种工作方式），即从位置反馈调节方式切换到输出气压力调节方式，则可以确定反馈部件出现脱落或损坏故障。又如某台阀门出现不动作现象，通过查看阀门定位器的各个参数，若发现供气口压力为零，则判断故障可能是供气气源管脱落或供气气源手动球阀关闭。

    3.2.2.3  ValveLink软件应用

    ValveLink软件是针对智能阀门定位器的一种分析工具软件，它具有状态查询、组态、校验、诊断、报表等功能。尤其其强大的诊断功能，让阀门维护工作进入了崭新的阶段。通过利用阀门诊断工具软件，已完成了对FF阀门定位器设备的参数设置、初始化设置、零点或量程校验、同时还可以对阀门组态的功能块和其它组态功能进行测试和维护等；另外，通过分析阀门特征曲线如行程与执行机构压力曲线、输入信号与行程曲线、输入信号与驱动信号、时间与行程曲线四种特性曲线，从这些特性曲线中，可以正确的分析阀门的运行和阀体的状况好坏情况；可以作到诊断阀门的填料函泄漏；可以诊断阀座与阀塞是否有磨损，诊断执行机构是否有串气、漏气、阀杆磨檫力（填料的松与紧）等情况，提供包括定位器在内的整体性能以及滞后和死区信息；从阀们的动态特动曲线中可以看到阀杆是否粘住或跳动，分析阀门的响应，提供阀门动态速度信息，提供超调和动作速度信息。再根据这些设备的报警信息，能够帮助提醒工作人员阀门哪些地方需要进行维护和维修。

    该厂通过借助阀门诊断软件，利用平时定修和月修期间有针对性地对出现报警或维护信息提示的现场阀门进行在线实时分析和对比分析，并做好阀门特征曲线分析记录和保存，基本上实现了指导设备检修人员维护检修和提供故障处理参考帮助，同时为年度大修，提供是否下线检修依据，避免造成设备过度检修或欠修，达到降低维护费用的目的。

    4  思考与展望

    贵溪冶炼厂通过利用PRM/AMS管理维护系统和相关的插件，在设备的归档管理、设备的中央巡检、中央整定、调校，以及智能阀门的维护应用方面取得了一定效果。但由于受到工厂自身人、财、力、技术水平等各方面的条件限制，离设备厂商和专家所描述的设备管理维护应用相差甚远。下一步为了方便维护、提高维护效率和降低维护成本等，真正的实现设备故障前的主动维护和预测性维护的目的，应从以下几个方面来考虑和开展工作：

   （1）通过FF总线设备的预测性维护，避免传统的事后被动维护修，而造成设备过度检修或欠修，降低维护和备件费用；

   （2）通过FF总线设备的预测性维护减少工厂非计划性停车，从而减少工厂非计划性停车检修所带来的重大损失；

   （3）通过PI实时数据库系统软件平台，以及设备本身提供的运行状态、设备制造商提供的设备制造信息、过程事件、过程报警以及大量的设备诊断故障等信息。开发软件对设备进行监视和状态分析，最终给维护人员提供一个排除故障的信息采单，实现智能仪表设备维护管理创新。

   （4）通过FF总线设备的预测性维护，能够做到有计划性准备备件，避免备件的积压和漏定。
随着现场总线设备的发展和生产厂商在不断完善设备同时，不断推出更加方便和完善的诊断专家系统软件；随着总线技术的发展，设备的维护正朝着计算机辅助故障识别、诊断技术、专家系统方向发展。另外，随着数据库工具、统计工具和专用分析软件的丰富和发展等，使得设备的维护变得越来越简单直观。同样，对每台关键设备进行预测分析及可靠性评估，将使系统定期的大修成为历史，取而代之的将是针对个别设备的预测维护，大幅度增加装置的有效运行时间，提高企业的生产效率降低维护成本。

    5  结束语

    由于采用了现场总线技术，可以更加精确的确定设备何时出现问题，可以连续监视运行状态信息，分析设备出现的“先导性指示”，预测出设备可能出现的故障，并与高级诊断工具软件件结合还可以提示解决问题措施，实现前瞻性维护，这正是现场总线技术真正的亮点。因此，希望智能设备生产厂商在不断完善设备同时，不断推出更加方便和完善的诊断专家系统软件，使其真正发挥现场智能设备的功效。

                                                                            ——转自《自动化博览》