创建智能HMI 获取工厂大数据

发布时间：2015-05-27 来源：控制工程网

　　手持式测试工具可以与智能设备应用程序进行无线通讯，应用程序继而将信息保存到云数据库用于管理和访问。在智能设备自动报表层以外存在着过程信息的次级层，如果我们将其集成到已建立好的控制数据管理中，那我们就能更好地利用这些数据优化过程管理。工业物联网被看作是一种进步，而不是一种革新，它正在提高生产的很多重要方面。开启智能特性的设备连接传感器到信号控制再到主令控制，与此同时仪表盘分析和提升有意义数据，这些数据对于制定决策的人员来说尤为关键。
　　在关键的数据层以外存在着一个手动收集数据的次级层，它们具有如下的特点：
　　1.并没有智能特性，却仍然影响着整体生产的设备。
　　2.这些数据需要人工对传感器、网络等等进行现场检查和修正。
　　不易获取的健康数据
　　工厂里面处于“接线”环境以外的设备的百分比根据过程的重要性程度而所有不同，不过平均来说应该很高，大概70%左右。反过来看，具有高优先级的接线设备占工厂里“出问题”的设备总数的百分比很小。坦白地讲，有大量设备的健康数据是控制团队关心却不容易获取的。
　　仪表技术人员手工在未接线设备上采集的参数与自动反馈的数据相近。区别在于一旦这些参数被用于正在执行的任务，数据点经常已经作废了。
　　这种状况正在改变。手持式测试工具现在可以与智能设备应用程序进行无线通讯，应用程序继而将信息保存到云数据库用于管理和访问。出乎意料的，我们现在可以从另一个角度看待那些70%的没有地址的设备。这些设备上的数据还是靠人工采集，可是现在它有了一个意义重要的接口。该过程的独到之处是混合了便携和管理模式，使得我们可以利用手持测量应用的独特性，绕开固定数量、网络系统的限制，获取更多有价值的数据。
　　控制回路测试的7个步骤
　　最重要的测量数据层位于控制回路上。如果整体的健康情况与其各个部件的总和一样，控制板信息取决于人工手动调试、检查、验证、故障诊断以及校正的直流电压和毫安电流控制信号。

图1   生产控制的常用测试点包括输入/输出，通过测试多个控制点进行故障跟踪以及被称为“贯穿回路”的终端到终端回路测试。本文所有图片来源：Fluke

　　在控制回路测试过程中包括以下7个步骤：
　　1.测试远程指示器或HMI可以验证毫安电流信号的质量，并将其与控制系统的输入相对比，可以是临时或是每年度安排的验证；
　　2.测试一整个回路，将测试工具与变送器、电源、远程指示器以及控制元件/阀门连接，验证信号的正确性(否则被定义为“贯穿回路”)；
　　3.执行规定要求的（药物、石油）检查必须有文档记录；
　　4.跟踪由间歇性终止、保险丝熔断、接线错误、变送器过压力、电源故障、温度传感器故障等等造成的控制回路故障；
　　5.验证控制板读数的异常，例如，一个储罐应该只有70%，而读数是90%的情况需要检查，控制操作员需要一边看着从本地变送器发出的信号一边看着控制板上的压力阀数据；
　　6.同步测试输入/输出直流电压；
　　7.在生产线运行故障时同步记录多个控制测试点。
　　在这种次级人机界面中，技术人员在设备上连接一个无线直流电压表或毫安电流表，开启无线通讯并将读数发送到智能手机的应用程序上。技术人员可以读取瞬时的测量数据并保存，或者在进行测试的时候监控测量数据并记录整个过程。在某些情况下，技术人员也可以选择保持登录更长的时间。多个测量工具可以同时连接，就像前面提到的采用综合控制回路测试的例子，将所有的测量结果发送到应用程序上去。
　　数据测量的价值体现在4个方面
　　简单的保存数据不一定增加价值，除非被测量的数据满足如下条件:
　　1.一个系统性能的关键指标；
　　2.根据设备和日期加上标签；
　　3.与其他数据点相关联，例如之前的测量或并行数据流(HMI读数与数据源对比)；
　　4.被保存并可以被更高级别的控制层访问。
　　这种逻辑的变换已经在以管理为主导的工厂里实现。在那种环境下，对于一个技术人员来说，进行测量、完成工作然后走开并不够；测量信息不可以仅仅是一个人的对话。记录那些测量比记录系统的精度更重要；将数据“记录在案”同样可以提高速度、精度以及团队的信心。

图2 现在应用程序可以作为移动设备记录用于次级水平的控制健康指示；在设置记录的时候，使用的命名格式与主控系统一致。

　　次级HMI的优势
　　团队中的所有技术人员都可以访问具有每一个控制回路和设备的全部基准数据的通用设备记录。创建次级HMI的优势包括：
　　■ 一个用于工厂的通用记录保存手段可以大幅提升团队内(在不同班组、技术水平和现场之间)的沟通和一致性。
　　■ 无需人工手写或录入数据，保存的记录错误也更少。
　　■ 当高层可以接受技术人员对于实际发生的测量结果的观点时，在工厂底层和控制层之间的沟通大幅加快。
　　■ 如果管理者手里有了所有的实时数据，审批周期就会缩短。
　　■ 在进行故障原因分析时，以基准数据点开始，与当前状态进行对比经常会缩短原因查找的时间。
　　■ 全面提升设备的可靠性。
　　管理层一般在仪表维护的过程中决定设备优先级、要采集的参数以及共享数据的用途。设备记录体制的方法通常对应工厂内现存的命名协议，最重要的原则是1:1对应，并将手动与自动采集数据进行校准。(作者：Leah Friberg)