對(duì)于物理層來說，總線是非常重要的一部分。那么在總線之中，有Hart協(xié)議，對(duì)于Hart協(xié)議大家了解了一些基礎(chǔ)知識(shí)后，還是會(huì)對(duì)它的一些應(yīng)用感到迷惑。這里我們就將為大家答疑解惑。看看在智能設(shè)備的發(fā)展中，Hart協(xié)議是如何起到重要的作用的。

現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)最終用戶咨詢委員會(huì)（EUAC）主席John Rezabek介紹了智能設(shè)備診斷的發(fā)展，并且解釋了最主要的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)解決方案之間的不同之處。Rezabek擔(dān)任位于美國俄亥俄州萊馬的ISP  Chemicals公司過程控制專家，他作為基金會(huì)技術(shù)的最終用戶，具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

FR：智能設(shè)備診斷近年來是如何發(fā)展的？

Rezabek：最初，我們幾乎僅僅是讓過時(shí)的Hart協(xié)議診斷功能在現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)揮作用。我記得當(dāng)初只是剛剛接觸它們，當(dāng)然很想知道它們發(fā)揮作用后能給我們帶來多少價(jià)值。即使在今天，類似于“A/D板更新誤差”或“EPROM故障”等問題的診斷仍然是少不了的，而某些設(shè)備仍然有些其它的少許問題需要診斷。例如，我們需要對(duì)上游泵內(nèi)的氣蝕進(jìn)行檢測(cè)的診斷。

目前據(jù)我所知，在眾多變送器廠商中，至少有三家廠商開展插入式取壓管線檢測(cè)。我認(rèn)為這些能力對(duì)于最終用戶來說，更加具有吸引力且潛在用途更大，因?yàn)槲覀冊(cè)趹?yīng)用和工藝連接時(shí)遇到的問題比設(shè)備本身遇到的問題更多。

利用統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)測(cè)和通常被過濾出信號(hào)的“噪聲”分量完成了某些非常有趣的工作。ExxonMobil和Shell應(yīng)用項(xiàng)目已利用該信號(hào)檢測(cè)燃油加熱器和FCC提升管內(nèi)越來越嚴(yán)重的不正常工況。為避免這種不正常狀態(tài)的出現(xiàn)，人們通常通過預(yù)測(cè)設(shè)備損耗或類似的原因，從“全面預(yù)測(cè)性保護(hù)”中實(shí)現(xiàn)仍然不菲的效益。

FR：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線診斷如何有別于其它協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線診斷？

Rezabek：我不是Profibus的用戶，但是我在Siemens的朋友Tanmoy Basu告訴我，它在應(yīng)用范圍上與基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線相比，略有不同。Profibus PA是一個(gè)主一從系統(tǒng)，但是它與基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線不同的是沒有正式的“用戶層”，因此主系統(tǒng)控制方案在如何利用診斷信息方面可能是不一樣的。

Hart協(xié)議能滿足基本的診斷需要，而且我知道至少有一家供應(yīng)商正在將插入式取壓管線檢測(cè)和可行的統(tǒng)計(jì)過程檢測(cè)（SPM）轉(zhuǎn)由Hart處理。象我的那些左鄰右舍用戶已經(jīng)遇到了在控制策略方面利用狀態(tài)信息的挑戰(zhàn)，既使我們采用的系統(tǒng)也有自然支持Hart協(xié)議通信的I/O卡。你可能遇到利用設(shè)備管理軟件或?qū)ｉT滿足供應(yīng)商要求的工具診斷，但是在大多數(shù)情況下，設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，你***是很快發(fā)現(xiàn)問題。如果凌晨三點(diǎn)寒風(fēng)陣陣使氣溫達(dá)到-20F時(shí)，取壓管線在15分鐘內(nèi)就結(jié)冰了，；當(dāng)你早晨醒來時(shí)，它將成為舊新聞了。

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的供電預(yù)算更高，而且網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都能發(fā)出信號(hào)和/或在工況被檢測(cè)的相同掃描（宏周期）條件下修改標(biāo)準(zhǔn)（和粒狀）信號(hào)狀態(tài)。由于基金會(huì)技術(shù)有用戶層和標(biāo)準(zhǔn)功能塊，它們?nèi)加猛瑯拥姆椒ㄖС植粩嘧兓男盘?hào)狀態(tài)。例如現(xiàn)場(chǎng)總線PID使控制方式變?yōu)?ldquo;手動(dòng)”，并且通過默認(rèn)值控制住***一個(gè)輸出信號(hào)，它不會(huì)有任何由用戶生成的邏輯。在同時(shí)設(shè)置了及時(shí)和可組態(tài)的報(bào)警信號(hào)后，能避免***程度的不正常狀態(tài)。

FR：診斷技術(shù)在哪些方面是相似的？

Rezabek：Profibus PA與基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線一樣，同樣也有物理層，而且供電的預(yù)算也是一樣的。因此，唯一的感受是，供應(yīng)商提供的診斷效果是一樣的。

有家供應(yīng)商告訴我，他們提供的Hart協(xié)議一樣能達(dá)到復(fù)雜的診斷效果，特別是能實(shí)現(xiàn)滿足運(yùn)行要求的“靜摩擦力”診斷。主要的不同之處似乎是Hart設(shè)備必須要有或者必須“計(jì)劃”要有診斷。例如，我曾經(jīng)見過一種設(shè)備管理軟件包，它允許一天計(jì)劃安排一次診斷。我不能肯定要花多長(zhǎng)時(shí)間，但是我能保證診斷的工作能延續(xù)下去——就像那些在基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備內(nèi)開展的診斷一樣——更有可能的是檢測(cè)即將發(fā)生的故障或者迫在眉睫的不良性能。

FR：用戶通常如何使設(shè)備現(xiàn)行的診斷發(fā)揮作用？

Rezabek：我曾經(jīng)經(jīng)歷過的最有趣事情是在ExxonMobil和Shell項(xiàng)目中開展的工作，因?yàn)镾PM能力在其中經(jīng)開發(fā)用來監(jiān)測(cè)燃油加熱器火焰的不穩(wěn)定性或者用來監(jiān)測(cè)流體催化裂化提升管內(nèi)不良的硫化。

我們?cè)谧约旱捻?xiàng)目中采用更簡(jiǎn)單的方案。我們?cè)谝恍┚唧w實(shí)踐中實(shí)施了插入式取壓管線監(jiān)測(cè)和SPM手段。我們所有承擔(dān)“關(guān)鍵”任務(wù)的閥門都有在線摩擦力診斷。

FR：與其他選擇相比，特別是當(dāng)基金會(huì)技術(shù)涉及設(shè)備管理，維護(hù)等業(yè)務(wù)時(shí)對(duì)該技術(shù)的投資價(jià)值是什么？

Rezabek：我要說的是，產(chǎn)生效益的基礎(chǔ)的技術(shù)與概念是ARC稱之為基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的“基于對(duì)象”的自然法則。現(xiàn)場(chǎng)總線上的設(shè)備是獨(dú)立的，它們支持“發(fā)布與接收”和報(bào)文。在工廠內(nèi)，這意味著信號(hào)狀態(tài)、診斷和報(bào)警是針對(duì)設(shè)備的，并且被發(fā)布到主機(jī)——不需要采用投票和主—從交易的方式。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線用戶層經(jīng)過它的發(fā)明人的精心打造，成為了一種控制系統(tǒng)——它不單單是儀表用的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。

對(duì)于設(shè)備管理軟件包與維護(hù)而言，這意味著，設(shè)備自身完成診斷，向用戶發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并且存儲(chǔ)獨(dú)立于主機(jī)或snap-on服務(wù)器的診斷和歷史數(shù)據(jù)。

與專門滿足設(shè)備管理軟件包需要的總線不同的是，現(xiàn)場(chǎng)總線也起到控制系統(tǒng)的作用，提供傳統(tǒng)平臺(tái)努力接近的某種程度容余。由于所有的設(shè)備智能與使功能塊實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的信號(hào)交織在一起，因此當(dāng)不正常狀態(tài)或者更為常見的是自己造成的厄運(yùn)出現(xiàn)時(shí)，我們不大有可能去終結(jié)“這些不正常的現(xiàn)象”。

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線用戶層經(jīng)過它的發(fā)明人的精心打造，成為一種控制系統(tǒng)——它不單只是儀表的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)

FR：如何能夠根據(jù)正常運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)、維護(hù)效果更好、可用性更大等優(yōu)點(diǎn)來證明對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線控制設(shè)備進(jìn)行投資是有道理的？

Rezabek：我在技改項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)爭(zhēng)辯到：“增加的”投資不是那么大。如果你真的想要你的DCS從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字集成中受益，DCS將需要更新?lián)Q代的可能性還是很大的。上世紀(jì)九十年代推出的DCS，其中大多數(shù)目前不會(huì)，將來也不可能支持任何比專有協(xié)議更先進(jìn)的協(xié)議。如果你目前正在更新你DCS和I/O卡，為何不采用現(xiàn)場(chǎng)總線？老式“智能”儀表可以說是依靠Hart協(xié)議，但是你至少還是需要對(duì)主機(jī)板進(jìn)行升級(jí)，才能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)行最有用的診斷。

如果你正在建設(shè)的是新建項(xiàng)目，你所采用的某種“不會(huì)過時(shí)的技術(shù)”在配備了現(xiàn)場(chǎng)總線后，能達(dá)到更高的水平。我得知，我即便在1999年購買的閥門定位器也能“迅速升級(jí)”到具有***的性能診斷功能的版本。目前購買的許多設(shè)備保證支持“實(shí)時(shí)升級(jí)”，因此，你暴露出來要擺脫陳舊硬件的束縛的想法顯得太渺小了。

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線建成后完全能發(fā)揮控制系統(tǒng)的作用。其它目前用于過程工業(yè)大型項(xiàng)目的總線不可能做出這樣的斷言。因此，基金會(huì)解決方案具有非凡的強(qiáng)大功能和容錯(cuò)能力。其它方案只能望其項(xiàng)背，而且這還得靠最終用戶的不懈努力以及定制編程才能實(shí)現(xiàn)。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線是一種必要的技術(shù)，它使主要和久經(jīng)世故的最終用戶能無拘無束的關(guān)注附加值更大的業(yè)務(wù)。