阀门4.0：数字化控制+分析时代 (下)

        想象一下，当调节阀性能不佳或预测到将要发生故障时，您的手机会收到通知，或是随时能够打开显示所有调节阀和仪表健康状况的控制面板；或者聘请调节阀专家协助您监控工厂阀门，并定期发送全厂阀门健康报告，并建议您哪些阀门需要检修以及应该如何处理。然后增强现实（AR）或RFID引导你找到阀门的位置，阀门专家与您远程连线，通过实时视频通话指导你一步一步地解决问题。

        这就是数字化转型和工业4.0对调节阀的愿景。当然，大家都可以罗列出一大堆相关的技术名词。但是让我们详细看看现有的解决方案。设计、安装或维护不当的调节阀将影响设备利用率、产品质量和能源效率。那么，调节阀管理的数字化改造的最佳方式是什么？

        您无需一直坐在电脑前盯着设备。如果分析预测的阀门有问题，系统会向您的手机或平板电脑等移动设备发送通知，提醒您注意。通知只会发给您指定的相关人员，而不是每个人，收到通知的人员可以着手进行故障排查。

        如果需要，你可以在移动设备上打开应用程序，从下拉列表中选择标签、设置优先级、输入短消息并附上照片和说明文字，信息会自动发送给负责人。这样可以节省时间并推动持续改进，由于信息是数字化的，因此也可以被记录和搜索，实现工作流程的数字化。

        如果您没有足够的时间或阀门专家在现场进行阀门诊断，艾默生可以为您提供基于工业物联网的远程专家服务。这意味着由数字阀门定位器收集的阀门数据可以发送给艾默生的阀门专家组进行分析。远程的阀门专家会每月/季度发送分析报告，总结阀门和工厂的健康状况，并列出需要注意的阀门，包括说明（描述性分析）和建议（说明性分析）。

        在已建成工厂，特别是老旧工厂的众多阀门中找到特定的调节阀是很困难的，许多阀门的标牌可能已经脱落、损坏，或者已经被油漆覆盖以至于无法读取。而且，在对阀门进行操作之前，您需要确保这台发就是要进行操作的那一个。目前有两种新的方法来进行定位，一种是射频识别（RFID）标签，使用RFID读取器扫描周围环境，然后通过平板电脑上的应用程序，在弹出的附近阀门标签列表中选取你寻找的那台阀门标签。当你再次扫描并靠近这台阀门时，信号强度条会告诉你那一台是你寻找的调节阀。即使标牌丢失、铭牌油漆遮挡也能确认其身份。这大大节省了时间，你可以放心操作这台阀门，因为RFID标签存有阀门数据，平板电脑甚至不需要连接网络就可以显示数据。

        当你需要艾默生专家协助解决阀门问题，但时间紧迫等不及专家出差到达现场时，如果已建立了全厂无线网络，你可以使用头盔式显示设备，其内置了摄像机和显示器。你拨通一个指定的视频直播电话与阀门专家连线，查看现场并寻找问题之所在。阀门专家指导你一步一步地解决问题，还可以在头盔显示器上共享文档，以确保问题得到快速解决。

        另一种快速找到设备的方法是使用增强现实技术（AR），AR是运行在移动设备上的应用程序，就像手机或平板电脑一样，该移动设备需要进行网络连接来处理数据；因此具备全厂无线网络效果最好。你在AR中选择阀门标签，它会给你指出前往阀门的路线 - 有点像电子游戏，这就是标准操作程序的数字化转型。

        AR应用程序还会显示阀门主要信息—阀门状态、实际阀位、预测性和预防性诊断，甚至可以引导您找到它所连接的接线盒，所有这些都可以通过轻触屏幕来实现，您无需一直用对讲机和中控室沟通确定阀门的位置就可以自助获取信息，而不必打扰任何人。AR应用程序通过无线方式从控制系统和分析软件上获取阀门位置和诊断信息，而不是直接从阀门定位器上读取。

        一旦分析预测了阀门出现问题，就必须及时采取措施来解决问题。因此，向CMMS/ERP系统发出工单，维护计划人员通过CMMS/ERP web浏览器界面接受并发布到负责现场的技术员在他们的平板电脑上接收的工作指令。完成工作后，技术人员关闭平板上的工作指令，这就是新的数字化工作方式：新的数字化标准操作程序（SOPs）。因此，第3级（L3）的预测设备分析必须连接到企业架构ISA95/Purdue参考模型第4级（L4）的CMMS或ERP系统。

        没有必要合并IT和I&C (OT）部门来实现分析与CMMS/ERP的集成，只需进行部门合作即可。当数字运营基础设施（DOI）和ERP之间的集成是通过一个标准的现成软件而不是通过定制编程来实现时，这就变得更容易了。

        随着工厂数字化转型的实践，保持现有DCS核心过程控制的稳健性和安全性是非常重要的。仪表和控制（I&C）工程师通过部署用于监控和优化的新数字操作基础设施（DOI）来实现这一目标，作为DCS侧的独立第二层自动化。也就是说，DCS和DOI是两个独立的系统，但是使用开放接口连接，以基于工业4.0的NAMUR开放体系结构（NOA）交换信息。NOA不定义DCS或DOI中的组件，而是定义DCS和DOI之间的接口。DCS-DOI接口主要基于OPC-UA进行请求和数据方向控制验证。例如，主IDM可以被集成为DCS的一部分，可以从这些功能齐全的客户端更改设备配置，而IDM的DOI端可以是基于web的只读客户端，用于诊断，不允许更改设备配置。大多数阀门和仪表诊断，特别是预测性诊断，DCS操作人说是不感兴趣的，这些信息必须传达给那些能够采取相应措施的工作人员。NOA包括第二个通道接口，用于通过HART、FF现场总线H1或PROFIBUS-PA通信进行仪表和阀门诊断。未来这些仪器将使用Ethernet-APL。第二个通道使用相应的HART-IP、FF-HSE和PROFINET-IO，使EDDL文件可以完全访问现场仪表中的所有信息。

        第四次工业革命（4IR）意味着工作方式和自控方式走向数字化。阀门数字化的结果是提高了设备可利用率、控制回路性能、产品质量和能源效率。从升级机械定位器到数字阀门定位器开始，获得专用的阀门分析软件，您的仪控工程师可以与自动化供应商合作完成这项工作。如何将阀门定位器数字化集成，这是系统工程师的专长。如果还没有与DCS进行数字集成，无线适配器可能是很好的替代方法。不必同时升级所有定位器，只需要从关键的调节阀开始。工厂的工程师知道问题出在哪里，什么时候可以升级，从哪里开始升级。

        当选择数字阀门定位器时，请确保选择提供位置反馈的型号，可以是4-20mA或数字现场总线，以及所需的诊断，如摩擦和死区。这还应包括带有本地PLC的成套装置上的阀门，而不仅仅是那些连接到主控制系统的阀门。

        将本文转发给你的仪控经理，并安排与阀门供应商会面。请记住，一定要索取产品数据表，以确保产品是经过验证的，并密切注意其中的软件屏幕截图，看看它是否需要采用昂贵的定制化方案。

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