艾默生過程控制技術(shù)應(yīng)用總監(jiān)Jonas Berge，在本文中闡述了應(yīng)用WirelessHART技術(shù)對工廠進行升級改造，可以幫助減少事故發(fā)生幾率，使作業(yè)風(fēng)險最小化。
員工是工廠最重要的資產(chǎn)。所以工廠一直試圖減少工作人員在危險區(qū)的作業(yè)時間。自動化作業(yè)可以大量減少現(xiàn)場作業(yè)時間。工廠里存在很多潛在危險隱患，同時也有很多防范措施可以幫助減少隱患。其中重要措施之一，是盡量不讓作業(yè)人員去危險場所工作或者盡可能縮短在危險場所作業(yè)時間。可以通過減少人工作業(yè)來實現(xiàn)，比如人工巡檢采集就地儀表、觀察孔或轉(zhuǎn)子流量計等工作。
用投尺測量儲罐液位時，作業(yè)人員需要爬到罐頂，打開儲罐檢尺口，這樣便有可能會接觸到蒸汽，因此這類工作也應(yīng)該盡量減少。
作業(yè)人員為及時獲取數(shù)據(jù)在現(xiàn)場作業(yè)的時間越長也就越危險。測量數(shù)據(jù)的更新取決于現(xiàn)場作業(yè)人員巡檢的頻率，比如一個班次巡檢一次，一天、一周甚至一個月或更長時間才巡檢一次，因此數(shù)據(jù)更新不會很頻繁，
人工讀數(shù)精度不準(zhǔn)確也是問題。就地指示壓力表的通常精度僅為1%，溫度變化的影響為每10℃會使精度減少0.4%。就地指示儀表長時間使用后，表的機械部分會磨損，可靠性得不到保證。 儀表被腐蝕后指針可能會粘連，不再隨過程變化，出現(xiàn)指示數(shù)據(jù)錯誤，導(dǎo)致作業(yè)人員在未察覺的情況下長期讀取錯誤數(shù)據(jù)。讀數(shù)視差、書寫錯誤、字跡模糊、 數(shù)據(jù)錄入錯誤等人為因素都可能導(dǎo)致誤差。
這些問題的解決方案之一便是利用無線壓力、溫度、液位和流量等變送器替代就地儀表來進行測量，并將測量數(shù)據(jù)采用無線方式傳輸?shù)娇刂剖液唾Y產(chǎn)管理系統(tǒng)。采集數(shù)據(jù)可以按照每秒、每分鐘、每小時或根據(jù)每個應(yīng)用的需要來傳輸。這樣便可以減少技術(shù)人員在現(xiàn)場的作業(yè)時間，從而減少危險。我們知道并不是所有的測量點都需要1秒的刷新率。所以一些之前從來未被測量的或僅一天甚至更長時間才記錄一次的測點不必每秒都更新數(shù)據(jù)。刷新速率通常設(shè)定為1分鐘，這比日常巡檢快了1000多倍，比月檢頻率高出5個數(shù)量級。
無線壓力變送器的基本精度為0.065%，溫度影響為每28℃精度減少0.14%。數(shù)據(jù)自動采集消除了人工讀數(shù)、記錄和錄入錯誤。操作員直接從控制系統(tǒng)上獲取測量數(shù)據(jù)。設(shè)備內(nèi)置診斷元件檢測傳感器健康狀態(tài)及故障。
對工廠自動化的升級改造，可以從目前采用人工巡檢記錄方式的儲罐液位監(jiān)測開始。液位可以通過無線差壓變送器、無線點式液位開關(guān)或者傳統(tǒng)雷達液位變送器配WirelessHART適配器來測量。液位數(shù)據(jù)將會按組態(tài)的頻率周期性地傳輸?shù)较到y(tǒng)。
雖然在機械表上安裝無線讀表器可以讀取指針數(shù)據(jù)，不必人工讀數(shù)，但是機械表的相關(guān)問題如不精確、溫度影響、可靠性差和沒有診斷等問題仍然存在。此外，需要維護校驗讀表器來保證讀數(shù)正確。
便攜式測試儀
視情常規(guī)維護依靠維護人員對泵和馬達等設(shè)備的健康狀態(tài)進行周期性地檢查。包括利用便攜式振動檢測儀、紅外測溫槍、疏水器超聲波檢測儀進行現(xiàn)場檢測。與人工讀取計量數(shù)據(jù)一樣，便攜式測試儀測量也同樣受限。而且泵并沒有被連續(xù)監(jiān)測或檢查時泵沒有運行或者沒有達到某種負荷，這也是問題。如果一個月檢查一次，那么問題可能要等下一個月檢查時才會被發(fā)現(xiàn)。
無線振動變送器可以替代便攜式測試儀。一小時的刷新頻率比月檢高700多倍。無線監(jiān)測可以幫助減少現(xiàn)場巡檢，還可以通過趨勢監(jiān)視振動變化。
無線聲波變送器可以檢測疏水器的健康狀態(tài)，避免作業(yè)人員去現(xiàn)場檢查。一分鐘的刷新頻率是年檢的數(shù)百萬倍。聲波變送器也可用來檢測泄壓閥的狀態(tài)。
取樣
另一種人工作業(yè)是產(chǎn)品或廢液取樣以便實驗室分析。人工取樣也需要現(xiàn)場作業(yè)，處理液體樣品。
無線電導(dǎo)和PH變送器可以替代這些人工作業(yè)。其它常見的分析儀表可以配置WirelessHART無線適配器來實現(xiàn)無線傳輸。
閥門
手動閥開關(guān)位置錯誤會導(dǎo)致泄漏甚至火災(zāi)。作業(yè)人員常被派去現(xiàn)場檢查閥門的實際位置。核對手動閥位置需要大量工作。
WirelessHART閥門位置監(jiān)測儀表可以檢測直行程閥和旋轉(zhuǎn)閥狀態(tài)，并將閥門位置狀態(tài)傳輸?shù)街醒肟刂剖摇τ陂L行程閥，可以采用傳統(tǒng)接近開關(guān)和無線開關(guān)變送器來實現(xiàn)閥位監(jiān)測。這些反饋信號可用作順序控制邏輯的輸入條件和聯(lián)鎖條件。
滿足用戶需求
現(xiàn)場自動化可以通過很多無線技術(shù)實現(xiàn)。WirelessHART滿足基本需求，比如刷新速率可選，最快可設(shè)為1秒，安全措施包括加密、驗證、檢驗、密鑰輪換和序號，也包括與其他無線網(wǎng)絡(luò)的兼容性和擴頻、信道跳躍和信道黑名單功能。電池壽命可長達10年，與第三方的互操作性測試這些基本要求都滿足。
另外，WirelessHART采用多跳、多路徑全網(wǎng)格拓撲結(jié)構(gòu)獲得優(yōu)異的可用性和可靠性，并且可以配置單個或冗余網(wǎng)關(guān)，免除了大量骨干路由的安裝和配電。
WirelessHART網(wǎng)絡(luò)具備獨特的安全特性，包括安全功能一直處于開啟狀態(tài)，通過設(shè)備上的端口采用HART手操器進行安全配置設(shè)置密鑰。WirelessHART作為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議提供設(shè)備互操作性和和互換性，電子設(shè)備描述語言（EDDL）使現(xiàn)場設(shè)備與控制系統(tǒng)的集成更方便。WirelessHART是唯一可以使用HART手操器來調(diào)試變送器的無線協(xié)議。
無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展
使用WirelessHART技術(shù)后，作業(yè)人員不需要親臨現(xiàn)場，人員安全和產(chǎn)出都得到了提高。實時數(shù)據(jù)讓您更了解過程現(xiàn)狀、設(shè)備狀態(tài)，并且可以判斷發(fā)展趨勢。WirelessHART采用多跳、多路徑全網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)，是工廠升級改造的最佳方案。
