液位計數(shù)字化的進程與弊端

歷史上，現(xiàn)場玻璃管液位計設備和控制系統(tǒng)之間的通信不是對等的，需要用4-20mA電流回路接口。這種廣泛運用的技術運行良好并允許正確傳輸測量的過程變量，以及有效的閉環(huán)回路控制。來自ABB在比利時Zaventem的Flavio Tolfo解釋了數(shù)字技術如何帶來了諸多好處，以及公司在提供產(chǎn)品時如何運用這一優(yōu)勢。實際上的限制實際結果卻不令人興奮。低速段的設備數(shù)量受每個段所能支持的現(xiàn)場設備的數(shù)量所支配。限制的電流消耗以及周期掃描率使每個段的設備限制為6-8個。但在實際應用所需的低速段的數(shù)量可以很多，因此每個段需要一個連接設備、供應電源、連接器和終端器等等。材料和布線的節(jié)余會比預想的少，根據(jù)系統(tǒng)拓撲的不同而各不相同。

現(xiàn)場總線使用數(shù)字技術——在技術上，它是一種用于儀器儀表和其它玻璃板液位計工廠自動化設備的數(shù)字化、雙向的多點通信系統(tǒng)-因此它們有足夠的潛力來提高工業(yè)控制系統(tǒng)和現(xiàn)場儀器儀表之間的通信。它明顯地簡化系統(tǒng)結構，相應地節(jié)約了現(xiàn)場的布線、控制室的布局、機架編組和安全柵。而且，當使用了數(shù)字式現(xiàn)場儀器儀表時，就能提供大量的數(shù)據(jù)；具有高功能微處理器和記憶芯片的智能變送器，用來管理重要的設備組態(tài)和狀態(tài)信息。把數(shù)據(jù)用于遠程工程策劃和維護自動化系統(tǒng)，從而取得更加重要的效益 以太網(wǎng)允許把辦公室和過程環(huán)境集成于一個全局網(wǎng)絡。一個高速的基于以太網(wǎng)的寬帶網(wǎng)絡能輕易地以很快的掃描速率容納幾百臺設備。很明顯，在理論上，更為簡化的布線節(jié)省了材料和安裝成本。 不同的工業(yè)領域有不同的現(xiàn)場總線以適合它們自身的特殊要求。不少工業(yè)過程是在嚴酷的環(huán)境（存在易燃易爆的危險）下進行的，因此必須遵守嚴格的安裝標準。不同的應用中有不同的技術，最普遍的測量和控制方法是本征安全Ex-I(IS) 。有了這種傳統(tǒng)技術，每個發(fā)送到危險環(huán)境中的信號都需要一個IS柵過濾危險電流和電壓高峰。IS柵通常置于設備區(qū)域的排架上。所需的附加設備可能很貴。 現(xiàn)場總線I/O連接作成了軟件，消除了成組排列的面板。另外，每個低速段只需要一個IS柵，因而大大減少了IS柵的數(shù)量。更少的材料帶來了很大的節(jié)余。

ABB推出新的智能以太網(wǎng)模塊，使跨越洲際的控制驅(qū)動成為可能，它將驅(qū)動與因特網(wǎng)連接起來。以太網(wǎng)模塊可與任何提供光纖連接的ABB驅(qū)動一起運行，通過標準的網(wǎng)絡瀏覽器通信，簡單實時地訪問驅(qū)動。用戶能夠建立虛 離線組態(tài)數(shù)字方式的優(yōu)勢在于，整個自動化系統(tǒng)、網(wǎng)絡和現(xiàn)場磁翻板液位計都能通過系統(tǒng)工程工具進行離線組態(tài)。使用現(xiàn)場總線的優(yōu)勢在投運期間尤其明顯。只要一個工程師就能單獨地處理每個回路的投運，取代了兩個工人（一個在控制室，另一個在現(xiàn)場）。時間和成本的節(jié)約是很顯著的，在一個應用系統(tǒng)中，能達到10%—15%。在加工自動化領域的早期，一個現(xiàn)場設備與一個控制器連接，有不少這樣的平行操作的獨立回路連接。這種架構的主要好處是一個回路中出現(xiàn)的錯誤不會影響其它回路（單回路的完整性）。之后，分散控制系統(tǒng)將I/O和控制功能集中到更加有力的控制器和I/O模塊中。但是這就犧牲了單回路的完整性；一個部件的出錯能影響到幾個回路，并可能對運行帶來致命的影響，因此昂貴的冗余方案必須結合到架構中。 現(xiàn)場總線恢復了單回路的完整性。例如，F(xiàn)oundation Fieldbus協(xié)議能夠?qū)⒖刂乒δ芊稚⒌浆F(xiàn)場設備中。

設備之間的對等通信保證了該功能對于架構的其它部分具有自主性?，F(xiàn)在，可將一個控制回路分配給一個低速段，即使在網(wǎng)絡的其他部分有出錯的情況，保證它仍能繼續(xù)運轉(zhuǎn)。另外，現(xiàn)場總線檢測網(wǎng)絡元素的狀況。一個部件如有故障能很快地查出并進行報告?，F(xiàn)場設備可以在線替換，無須切斷電源或中斷正常的網(wǎng)絡操作。 在一個模擬的架構中，如過程的某處出現(xiàn)了一個超限的報警。定位浮子液位計出錯設備是一個漫長的過程，也許是一個必要的過程中斷。但是現(xiàn)場總線狀態(tài)信號允許操作人員立刻辨識出錯設備，得到出錯原因的指示并且通過在線替換極大地加速了維修過程。 通常的維修一般在工廠停運期間進行，這是避免閥門的潛在出錯的最好方式。這包括：手工打開并檢查閥門，有許多閥處于正常工作秩序中—這是為安全運行所付出的代價。當安裝完總線后，維護工程師必須訪問內(nèi)部閥門參數(shù)，如閥芯的總行程長度、沖擊行程次數(shù)和總運行時間等等。這些參數(shù)都是指示閥門運行性能的數(shù)據(jù)，它們能夠暴露出一些性能降低的情況。只在需要時才進行維護。