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(jìn)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(xiǎn)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(xiǎn)區(qū)的作業(yè)時(shí)間。自動化作業(yè)可以大量減少現(xiàn)場作業(yè)時(shí)間。工廠里存在很多潛在危險(xiǎn)隱患，同時(shí)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(xiǎn)場所工作或者盡可能縮短在危險(xiǎn)場所作業(yè)時(shí)間?？梢酝ㄟ^減少人工作業(yè)來實(shí)現(xiàn)，比如人工巡檢采集就地儀表、觀察孔或轉(zhuǎn)子流量計(jì)等工作。

用投尺測量儲罐液位時(shí)，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(shí)獲取數(shù)據(jù)在現(xiàn)場作業(yè)的時(shí)間越長也就越危險(xiǎn)。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(shí)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(shí)間使用后，表的機(jī)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(jìn)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(shí)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(shí)間，從而減少危險(xiǎn)。我們知道并不是所有的測量點(diǎn)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(shí)間才記錄一次的測點(diǎn)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(diǎn)式液位開關(guān)或者傳統(tǒng)雷達(dá)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(jī)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(jī)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(hù)校驗(yàn)讀表器來保證讀數(shù)正確。

便攜式測試儀
視情常規(guī)維護(hù)依靠維護(hù)人員對泵和馬達(dá)等設(shè)備的健康狀態(tài)進(jìn)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(jìn)行現(xiàn)場檢測。與人工讀取計(jì)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(shí)泵沒有運(yùn)行或者沒有達(dá)到某種負(fù)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(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)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?。對于長行程閥，可以采用傳統(tǒng)接近開關(guān)和無線開關(guān)變送器來實(shí)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(shí)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(yàn)證、檢驗(yàn)、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(kuò)頻、信道跳躍和信道黑名單功能。電池壽命可長達(dá)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?fù)浣Y(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(dú)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(jìn)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(shí)時(shí)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是工廠升級改造的最佳方案。