液位計數字化(huà)的(de)進程與弊端

曆史上，現場(chǎng)玻璃管液位計設備和(hé)控制系統之間的(de)通(tōng)信不是對(duì)等的(de)，需要用(yòng)4-20mA電流回路接口。這(zhè)種廣泛運用(yòng)的(de)技術運行良好并允許正确傳輸測量的(de)過程變量，以及有效的(de)閉環回路控制。來(lái)自ABB在比利時(shí)Zaventem的(de)Flavio Tolfo解釋了(le)數字技術如何帶來(lái)了(le)諸多(duō)好處，以及公司在提供産品時(shí)如何運用(yòng)這(zhè)一優勢。實際上的(de)限制實際結果卻不令人(rén)興奮。低速段的(de)設備數量受每個(gè)段所能支持的(de)現場(chǎng)設備的(de)數量所支配。限制的(de)電流消耗以及周期掃描率使每個(gè)段的(de)設備限制爲6-8個(gè)。但在實際應用(yòng)所需的(de)低速段的(de)數量可(kě)以很多(duō)，因此每個(gè)段需要一個(gè)連接設備、供應電源、連接器和(hé)終端器等等。材料和(hé)布線的(de)節餘會比預想的(de)少，根據系統拓撲的(de)不同而各不相同。

現場(chǎng)總線使用(yòng)數字技術——在技術上，它是一種用(yòng)于儀器儀表和(hé)其它玻璃闆液位計工廠自動化(huà)設備的(de)數字化(huà)、雙向的(de)多(duō)點通(tōng)信系統-因此它們有足夠的(de)潛力來(lái)提高(gāo)工業控制系統和(hé)現場(chǎng)儀器儀表之間的(de)通(tōng)信。它明(míng)顯地簡化(huà)系統結構，相應地節約了(le)現場(chǎng)的(de)布線、控制室的(de)布局、機架編組和(hé)安全栅。而且，當使用(yòng)了(le)數字式現場(chǎng)儀器儀表時(shí)，就能提供大(dà)量的(de)數據；具有高(gāo)功能微處理(lǐ)器和(hé)記憶芯片的(de)智能變送器，用(yòng)來(lái)管理(lǐ)重要的(de)設備組态和(hé)狀态信息。把數據用(yòng)于遠(yuǎn)程工程策劃和(hé)維護自動化(huà)系統，從而取得(de)更加重要的(de)效益 以太網允許把辦公室和(hé)過程環境集成于一個(gè)全局網絡。一個(gè)高(gāo)速的(de)基于以太網的(de)寬帶網絡能輕易地以很快(kuài)的(de)掃描速率容納幾百台設備。很明(míng)顯，在理(lǐ)論上，更爲簡化(huà)的(de)布線節省了(le)材料和(hé)安裝成本。 不同的(de)工業領域有不同的(de)現場(chǎng)總線以适合它們自身的(de)特殊要求。不少工業過程是在嚴酷的(de)環境（存在易燃易爆的(de)危險）下(xià)進行的(de)，因此必須遵守嚴格的(de)安裝标準。不同的(de)應用(yòng)中有不同的(de)技術，最普遍的(de)測量和(hé)控制方法是本征安全Ex-I(IS) 。有了(le)這(zhè)種傳統技術，每個(gè)發送到危險環境中的(de)信号都需要一個(gè)IS栅過濾危險電流和(hé)電壓高(gāo)峰。IS栅通(tōng)常置于設備區(qū)域的(de)排架上。所需的(de)附加設備可(kě)能很貴。 現場(chǎng)總線I/O連接作成了(le)軟件，消除了(le)成組排列的(de)面闆。另外，每個(gè)低速段隻需要一個(gè)IS栅，因而大(dà)大(dà)減少了(le)IS栅的(de)數量。更少的(de)材料帶來(lái)了(le)很大(dà)的(de)節餘。

ABB推出新的(de)智能以太網模塊，使跨越洲際的(de)控制驅動成爲可(kě)能，它将驅動與因特網連接起來(lái)。以太網模塊可(kě)與任何提供光(guāng)纖連接的(de)ABB驅動一起運行，通(tōng)過标準的(de)網絡浏覽器通(tōng)信，簡單實時(shí)地訪問驅動。用(yòng)戶能夠建立虛 離線組态數字方式的(de)優勢在于，整個(gè)自動化(huà)系統、網絡和(hé)現場(chǎng)磁翻闆液位計都能通(tōng)過系統工程工具進行離線組态。使用(yòng)現場(chǎng)總線的(de)優勢在投運期間尤其明(míng)顯。隻要一個(gè)工程師就能單獨地處理(lǐ)每個(gè)回路的(de)投運，取代了(le)兩個(gè)工人(rén)（一個(gè)在控制室，另一個(gè)在現場(chǎng)）。時(shí)間和(hé)成本的(de)節約是很顯著的(de)，在一個(gè)應用(yòng)系統中，能達到10%—15%。在加工自動化(huà)領域的(de)早期，一個(gè)現場(chǎng)設備與一個(gè)控制器連接，有不少這(zhè)樣的(de)平行操作的(de)獨立回路連接。這(zhè)種架構的(de)主要好處是一個(gè)回路中出現的(de)錯誤不會影(yǐng)響其它回路（單回路的(de)完整性）。之後，分(fēn)散控制系統将I/O和(hé)控制功能集中到更加有力的(de)控制器和(hé)I/O模塊中。但是這(zhè)就犧牲了(le)單回路的(de)完整性；一個(gè)部件的(de)出錯能影(yǐng)響到幾個(gè)回路，并可(kě)能對(duì)運行帶來(lái)緻命的(de)影(yǐng)響，因此昂貴的(de)冗餘方案必須結合到架構中。 現場(chǎng)總線恢複了(le)單回路的(de)完整性。例如，Foundation Fieldbus協議(yì)能夠将控制功能分(fēn)散到現場(chǎng)設備中。

設備之間的(de)對(duì)等通(tōng)信保證了(le)該功能對(duì)于架構的(de)其它部分(fēn)具有自主性。現在，可(kě)将一個(gè)控制回路分(fēn)配給一個(gè)低速段，即使在網絡的(de)其他(tā)部分(fēn)有出錯的(de)情況，保證它仍能繼續運轉。另外，現場(chǎng)總線檢測網絡元素的(de)狀況。一個(gè)部件如有故障能很快(kuài)地查出并進行報告。現場(chǎng)設備可(kě)以在線替換，無須切斷電源或中斷正常的(de)網絡操作。 在一個(gè)模拟的(de)架構中，如過程的(de)某處出現了(le)一個(gè)超限的(de)報警。定位浮子液位計出錯設備是一個(gè)漫長(cháng)的(de)過程，也(yě)許是一個(gè)必要的(de)過程中斷。但是現場(chǎng)總線狀态信号允許操作人(rén)員(yuán)立刻辨識出錯設備，得(de)到出錯原因的(de)指示并且通(tōng)過在線替換極大(dà)地加速了(le)維修過程。 通(tōng)常的(de)維修一般在工廠停運期間進行，這(zhè)是避免閥門的(de)潛在出錯的(de)最好方式。這(zhè)包括：手工打開并檢查閥門，有許多(duō)閥處于正常工作秩序中—這(zhè)是爲安全運行所付出的(de)代價。當安裝完總線後，維護工程師必須訪問内部閥門參數，如閥芯的(de)總行程長(cháng)度、沖擊行程次數和(hé)總運行時(shí)間等等。這(zhè)些參數都是指示閥門運行性能的(de)數據，它們能夠暴露出一些性能降低的(de)情況。隻在需要時(shí)才進行維護。