在線分析儀表局域網及其維護平臺功能介紹

劉斌

[摘 要] 本文重點討論如何構建在線分析儀表局域網，為什么要分析儀表網絡化維護管理，及網絡化維護管理的功能和優點。

[關鍵詞] 分析儀表；局域網；網絡化；維護管理平臺；TCP/IP；OPC技術

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 03. 020

[中圖分類號] F270.7；TP393 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）03- 0041- 04

1 為什么要構建在線分析儀表局域網

越來越多的國內大型石油化工企業采用多種網絡信息技術平臺，提高設備的可靠性與故障的診斷分析水平。在線分析儀表網絡化和遠程操作維護，是在線分析儀表系統信息化發展的必然趨勢，也是精細化工和石化工藝發展的要求。國內外很多最新設計的石化企業和技術改造升級的企業，都把過程分析儀表網絡系統信息化列為必須要求。環保要求、產品質量要求、降低能耗、優化操作和勞動力資源合理配置，都要求在線分析儀表的維護上臺階。在線分析儀表網絡系統信息化管理，是信息技術在石油化工行業應用的一個重要發展要求。

分析儀表作為一種特殊的儀表，在石油化工生產裝置控制和環境保護中的作用越來越重要，應用范圍和形式也越來越多，因此，分析儀表的維護和管理也變得非常重要。由于分析儀表的多樣性，樣品預處理的維護工作量大，及各種應用工況的復雜性，需要有一個集中監控與維護管理的系統。

目前，國內實驗室的LIMS系統已經廣泛開始應用，并獲得了成功，實現了實驗室辦公自動化。這也推動了在線分析儀表網絡化維護管理平臺的推廣和應用，準確的在線分析儀表承擔了實驗室的大量工作，減輕了實驗室的工作負荷。

分析儀表網絡化維護管理網絡作為整個石化企業網絡的一個部分，在新項目設計階段就得到了提出?，F代化的石化企業要做到各種功能網絡之間互相連接，數據交換資源共享。每個獨立的網絡還要實現其特有的信息管理功能，如分析儀表局域網絡，就要實現維護校表平臺，信息記錄，分析儀表性能評估能等。

2 如何構建分析儀表局域網絡

聯合化工公司裝置設計時都要求分析儀表廠家提供分析儀表網絡（PAS網絡），這個網絡主要功能是該網絡上分析儀表間的數據通訊和校驗使用。一個大型石化項目不可能由一家分析儀表公司供貨，為此，我們要設計整合各生產裝置間的分析儀表網絡，連成一個分析儀表大網絡——分析儀表局域網。設計院的過程分析系統與分析小屋設計規定：賣方必須在分析小屋內提供光電轉換器、光纖連接盤，必須在FAR內提供分析儀網絡機柜，并且在CCR中央控制室提供全廠性的分析儀表工程師站。這個設計規定，給我們構建分析儀表局域網絡提供了強大的硬件支持。

首先，我們在中控室放置一個分析儀表網絡機柜，機柜內設置一個服務器、網絡集線器和防火墻。網絡集線器將各供貨商提供的PAS網絡連接，使各裝置存在的分析儀表網絡實現硬件資源共享，構建一個分析儀表局域網。當然，作為網絡資源，要做好服務器、各終端、各網絡路由器的TCP/IP地址設置。

每個分析儀表廠家都有自己的網絡管理軟件，將這些網絡軟件安裝在分析儀表網絡服務器中，遠程啟動，就可訪問分析儀表局域網各個網絡分支上的在線分析儀表。在有授權的情況下，可調整局域網內任何分析儀表內的設置數據。

考慮到網絡的安全性，在分析儀表局域網和DCS網絡間設置防火墻和防病毒軟件也必不可少的。

基于工藝裝置安全設計考慮和現場防護等級要求，通常設計要求分析儀表數據直接送到DCS。就是總線信號，4～20maM信號，或Modbus串行接口通信協議。將公司各裝置所有分析儀表引入大分析儀表網絡，是分析儀表局域網聯網的最終目的。DCS廠家的Window sTCP/IP的OPC技術接口，能提供這樣的技術支持。

DCS的OPC技術通訊能將大量數據在DCS和在線分析儀表局域網之間雙向傳送，分析儀表局域網上擁有的一些數據，如分析儀表的故障信號，正在維護分析儀表，校表等，也可傳送到DCS上。操作工允許校表，允許預防性維護等指令，也可在操作工應答下傳送到分析儀表局域網，指令分析儀表維護人員工作。設計規定的另一條要求：每個網絡控制站可與中央控制室內的中心數據采集和管理系統實現連接。就是利用DCS的OPC技術，實現分析儀表局域網絡數據采集是可行的。即把直接送DCS的分析儀表信號，如pH分析儀，電導率分析儀，TOC等毫安信號分析儀，這些無法鏈接到分析儀表網絡的信號，引入分析儀表網絡，實現所有在線分析儀表實時監控，進行分析儀表性能分析和問題診斷的遠程維護功能。

實際應用中，國內某大型企業就有多達10套生產裝置和輔助裝置實現局域網絡互聯，多達530多臺分析儀表及25個分析小屋在這個網絡上實現信息管理。

3 為什么要分析儀表網絡化維護管理

構建分析儀表局域網絡的最終目的是構建一個分析儀表局域網絡維護管理平臺。將所有分析儀器數據采集過來，進行數據顯示、處理及傳輸。當分析儀表維護人員打開這個遠程維護系統時，可檢查每臺分析儀表的歷史趨勢，查看該分析儀表的維護歷史，分析儀表的校驗記錄，定期提示分析儀表預防性維護信息，生成數據報表。通過這個信息化網絡分析儀表維護系統，在線分析儀表維護人員可判斷出分析儀表的性能，分析儀表存在的現實問題和歷史問題，對分析儀表與處理系統提出改進建議。

制約在線分析儀表廣泛應用的關鍵就是分析儀表的準確性和大量的維護工作。分析儀表要保持長期運行和準確性，需要維護人員的精心維護。過程分析儀表網絡維護管理平臺恰恰就是在線分析儀表維護人員非常有用的工具，能使目前的分析儀表性能和應用有質的飛躍。

目前的過程分析儀表網絡化維護管理軟件，是基于英文信息記錄和報表，再加上軟件成本投資高，限制了國內的推廣和應用。

分析儀表廠商也都推出了自己的分析儀表管理系統，如ABB的VistaNET LAN，Yokogawa的AMADAS（分析儀表維護和數據獲得系統）等分析儀表網絡化維護管理系統。

作為分析儀表網絡化的維護管理平臺，要具有如下功能：

（1）維護平臺：分析儀表人員每次對該表的維護，都將在這個網絡維護平臺上填寫維護記錄。做了什么維護，更換了什么備品備件，停表維護時間，校表情況等，都在網絡的時間戳下保存起來，實現無紙化維護管理。我們可通過這些維護記錄，對該表進行性能評估和長周期運行改造。

（2）管理平臺：分析儀表管理人員可通過維護人員名稱搜索、分析表位號搜索等，調出一個月、一年的維護工作記錄，通過評判維護量，校驗記錄，修改預防性維護周期，平衡維護人員工作強度，提高維護維修水平。同時，將一定時期備品備件的使用情況，作為備件庫存數量依據，調整庫存，判定分析儀表是否換型。

（3）數據有效性審核：環保部門上傳數據，工藝安全生產數據，都要有準確性和有效性，分析儀表網絡的維護平臺能提供分析儀表維護、校表等有效信息，保證分析儀表的準確性。以往的維護記錄是紙質的，存在不利于檢索匯總，易丟失涂改等缺欠。這個信息管理平臺可打印出某臺分析儀表在一定時間段內的維護記錄、校表/校準記錄、預防性維護記錄等，當然，信息還包括維護人員、時間、工作內容、標準氣/液值及保質期、允許校驗偏差、是否通過校驗等。

（4）預維護功能：分析儀表的預防性維護極為重要，要定期更換過濾芯、吹掃、伴熱檢查等。一旦錯過預防性維護，樣品里的油或水就會對分析儀表造成嚴重傷害，甚至導致更換備件等大修理工作，既耽誤分析儀表投用，又花費維大量修費用。該分析儀表網絡軟件具有定期彈出每臺表預先設定的定期維護項目功能，如質譜儀每半年定期更換真空泵機油維護，時間一到，該表的位號出彈出維護提示，直到維護人員應答才消失，管理人員可通過檢查維護記錄，確認是否做了更換維護。

（5）遠程技術支持： 當現場維護人員遇到維護問題時，回報給技術人員，技術人員遠程登錄（另一個分析小屋或管理終端，根據設置權限），就如現場畫面一樣，修改/調試該分析儀表。如色譜儀的波峰調整、報警問題分析等，維護人員和技術支持人員可同時研究修改。

（6）支持實驗室：分析儀表長周期準確投用，可大量減少實驗室采樣頻率和延長分析周期，支持實驗室人員的編制改革。如果將實驗室的LIMS（實驗室信息管理系統）與分析儀表系統連接，實驗室分析到的數據，依據采樣時間，直接與相對應的在線分析儀表數據比對。當分析表維護人員在分析儀表網絡畫面看到該表實驗室比對要求后確認，就能將該表當時的讀數與實驗室分析數據比對，并將雙方數據、比對偏差、比對結果通過與否（按一定的偏差比率比對，如+/-5%）等，給出分析儀表運行狀態判斷。分析儀表維護人員進入比對畫面，發現與實驗室比對偏差大時進行報警，對分析儀表運行情況進行調校，實現真正的在線分析儀表和實驗室數據間的有意義比對。這些比對結果當然也存入系統內，可隨時調出檢查。

（7）各類報表功能：在線分析儀表維護情況、各類記錄等。

4 分析儀表網絡化維護管理具有的優點

4.1 實現工藝生產平穩操作

當分析儀表人員進行維護和校表時，分析儀表網絡會利用OPC技術與DCS數據交換，發給操作員維護和校表請求信號，DCS窗口給出提示，操作工確認后，回執到分析儀表維護人員窗口——分析儀表網絡，分析儀表人員才可有效地進行下步工作。這也避免了因工作票不到位，交接不清而引起的數據混亂。操作人員確認的同時，DCS參與監控的數據保持當前值，并顯示分析儀表處于維護中，直到達到維護或校表結束后幾個分析周期（設置時間滯后）的工藝真實數據，再繼續變化。這個技術避免了因校表維護引起的數據巨大波動而造成的麻煩，實現無擾動指示。這能避免工藝技術人對分析儀表趨勢分析質疑，裝置先進過程控制的突然終止，環保上傳數據時的糾紛等。

4.2 信息管理和維護平臺

分析儀表局域網上顯示的分析儀表數據不是DCS功能的重復，通過OPC技術傳到分析儀表網絡的數據，是分析儀表人員判斷分析分析儀表性能和工藝操作變化的重要工具。分析儀表與工藝運行介質等密切相關，對樣品處理技術要求高。通過發現分析儀表數據的異常，分析儀表維護人員能及時地檢查分析儀表的運行狀態和故障診斷。操作員窗口是專用的，不支持在線分析儀表的日常維護管理。

目前各大石化公司都在向高效發展轉型，維護人員的配置和維護形式都發生了變化，再加上精細化工的設計要求高，對分析儀表的性能、運行狀態的監控管理要求也特別高。尤其是公司裝置單元多，區域廣闊，分析小屋眾多，分析儀表數量巨大時，技術管理人員不能及時巡查到異常的分析儀表，并發出維護指令。分析儀表網絡化維護管理，就顯得極為重要。

5 結束語

筆者使用這種在線分析儀表網絡進行分析儀表維護管理多年，獲得了很多經驗。通過與國內石油化工系統從事在線儀表管理工作同行間的探討，結合目前國內在外資和合資公司的應用，本文認為，這一系統能將在線分析儀表投用率和準確率大幅度提高，是在線分析儀表維護的新發展。其在國內在線分析儀表領域得到應用，將是分析儀表維護技術的一場革命，為在線分析儀表行業的發展提供助力。