自動化儀表和控制設備維護系統及改進

陸峰

（上海理工大學光電信息與計算機工程學院，上海 201722）

自動化儀表和控制設備維護系統及改進

陸峰

（上海理工大學光電信息與計算機工程學院，上海 201722）

近年來，在計算機和互聯網技術迅速發展，其中物聯網為多個領域的技術發展創造了更為廣闊的空間。本文首先針對自動化儀表和控制設備維護系統中所存在的不足之處進行分析，利用物聯網的支持，設計了自動化儀表和控制設備的維護系統，并且在實踐應用中對其進行改進與完善。旨在對自動化儀表和控制設備的維護系統達到全方位、多角度的效果，為自動化儀表和控制設備投入生產提供堅實的技術保障。

自動化儀表；控制設備；維護系統

近年來隨著科技水平不斷提升，大型生產制造企業在工業化的推動下，引入了大批量的自動化儀表以及控制設備，以期提升生產效率。但與此同時，針對自動化儀表和控制設備的管理工作成為企業所面對的難題之一，部分企業選取了ERP系統、FF協議等不同模式對現場總線的自動儀表進行管理。盡管這一方式對自動化儀表和控制設備的維護與管理起到一定效果，但相對而言，在時效性以及精準度等方面還存有不足。因此，本文圍繞自動化儀表和控制設備維護系統的探索，具有十分積極的意義，有助于自動化儀表和控制設備實現更加科學的管理。

1 自動化儀表與設備控制維護系統內的不足

目前，國內大型工業生產制造企業中，所具備的自動化儀表和控制設備數量眾多，甚至已經在萬臺以上，并且在地理位置上呈現出分散式分布特點，而這給設備的維護增添了極大的難度。并且當自動化儀表和控制設備在投入生產后，隨著科技水平的不斷進步，對設備進行更新換代，以及對產生的故障進行檢修。與此同時，生產單位通常會將設備出廠原始信息記錄到檔案中去，但是對檔案的后續更新與維護工作處于無人負責的空白狀態，設備檢修、更新等信息的變動沒有及時記錄到檔案中去，這就導致自動化儀表和控制設備的實際信息與檔案信息之間嚴重不符。在此背景下，采用ERP系統模式模塊對儀表與設備進行管理的工作難度和復雜性不斷提高，系統維護難以展開。

同時，在自動化技術水平不斷進步的情況下，大量DCS控制系統研發出對儀表和控制設備的維護系統，開發了包括儀表狀態、組態檢查等功能。該類別的管理系統是基于現場總線儀表及控制系統開發的，然而總線儀表本身存在一定的不足，包括投入成本過高等，因此建立在總線儀表基礎上的DCS控制系統在實際應用中無法解決問題。針對這一情況，以物聯網技術作為基礎的儀表設備和維護系統研發顯得尤為重要。

2 以物聯網為基礎的儀表設備維護系統原始方案

在以物聯網為基礎的自動化儀表及控制設備維護系統的原始方案設計中，包括了如下的流程。其一，自動化儀表以及控制設備發生事故后，形成現場信息，包括設備配件故障。其二，在所記錄的事故信息基礎上，形成替代設備的相關數據，在系統入口中，引入替換的全新設備，并將其作為貯備設備，將相關信息掃描到系統中去。在事故信息及全新引入設備的信息基礎上，將事故設備更換下線，或者更換全新的配件。其三，參考事故相關數據信息，對已經替換下線的儀表設備檢修，在系統出口中，登記報廢記錄。其四，如果對事故設備的檢修獲得成功，將該設備作為備用設備錄入信息，相反，如果設備的檢修失敗，最終無法修復，則在系統出口登記報廢記錄后，儀表設備徹底結束應用。

在這一維護系統原始方案中，可以將操作流程劃分為幾個基本的模塊，即現場對象、配件/備件及維修模塊。其中現場模塊所包括的操作流程是建立在事故儀表設備基礎上，記錄相關數據信息，并且利用這一數據，將發生事故的設備更換下線；而配件/備件模塊中，則是要在現場對象模塊的工作基礎上，利用系統入口，將全新設備引入，并且在掃描后，進行信息的登記與錄入，隨后在對故障儀表設備的修復成功后，將其轉為備件；而維修對象模塊所負責的內容則是，如果對已經下線的設備維修失敗，則需要在系統出口后，登記該設備的報廢信息。

3 針對維護系統原方案的改進措施

3.1 方案改進措施

通過深入的分析和實踐經驗檢驗后，對自動化儀表及控制設備維護系統的原始設計方案進行了進一步的優化和完善，豐富和添加了使用功能，從而進一步加強該方案的可執行性。

首先，在原始設計方案中，現場對象和配件/備件兩個模塊共同對儀表設備現場的的編碼工作負責，將設備的名稱、型號等基本信息以二維碼等形式展現出來，同時也對現場子設備的編碼工作負責，將現場設備和子設備之間建立連接。該功能的主要目標在于借助二維碼的掃描，來增強維護系統工作的效率。而在對方案進行更加深入的探索后，提出了改進措施，增添了設備缺陷這一全新模塊，并且為現場對象和配件/備件兩個模塊提供故障數據支持，這一改進方案的主要目標在于，在現場設備故障發生后，通過對設備缺陷這一模塊的信息查詢，能夠為設備故障分析提供更多的參考價值，為同類型故障的解決創造經驗。

其次，添設了回路數據模塊，負責的工作內容是對儀表及控制設備的回路進行全程化的檢測，并且記錄回路完好率等相關信息。很多情況下，技術人員在維修故障設備時，對于某一類型設備回路的了解并不夠全面，并且欠缺該設備的相關數據，而經由回路數據模塊對設備回路的全程化信息記錄，能夠為技術人員提供大量的儀表設備回路相關信息，防止操作失誤而造成對設備的損壞。

第三，增設維修計劃模塊，將該模塊與現場對象模塊相連接，主要負責內容為定期的維護和保養設備，下設多個不同單元，生成相應的維修單據。這一部分的維護系統方案改進預期達到的效果時，經過維修計劃模塊與現場對象模塊之間的連接，設計對設備維修的計劃，包括定期維修的間隔時間、保養時間等，從而利用最為合理的時間，及時發現設備的故障，在確保儀表設備正常運行的前提下，能夠節省設備維修的時間。

第四，添設維修文檔模塊，這一模塊是對其他模塊的輔助環節，在與其他幾個模塊之間建立連接后，對其他模塊運行過程中的生成的數據信息進行存儲，并且以文檔的形式進行保存。由于自動化儀表及控制設備維護系統所產生的數據信息量較大，而通過維修文檔模塊，能夠將這些信息形成一個有序的鏈接，技術人員在查閱相關信息時，能比較快速的的掌握相關數據，大幅度節省了時間。

3.2 改進方案的執行

在對自動化儀表及控制設備維護系統的方案進行改進后，需要進一步將其落實到實際應用中去。在具體的操作和執行過程中，該系統將對儀表設備的維護工作劃分為兩個基本環節，一方面由技術操作人員進入現場對設備進行實際操作，僅僅在操作過程中，使用智能手機或其他終端對所操作的儀表設備進行掃描二維碼處理，而管理人員則通過這一系統，快速對設備的維護、故障等相關信息進行查閱，實現動態化的跟蹤監控。在這一系統的使用過程中，企業甚至無需安裝其他軟件，僅僅通過瀏覽器訪問服務器后，就能夠完成操作，同時該維護系統具備自我跟新功能，對于實踐中存現的問題，系統能夠進行自我完善和改進。

4 結語

綜上所述，自動化儀表及控制設備是大型企業正常生產過程中的關鍵性環節，為針對當前儀表設備維護管理中所存在的不足之處，應當充分開發和利用物聯網技術，設計更加具有科學技術含量的維護系統和管理模式，并以此來達到對儀表設備的動態化、全程化監控，同時增加管理的功能。在這一維護系統方案中，能夠對設備的運行狀況、工單以及故障等基本信息進行全程化的檢測，從而在儀表設備發生故障和問題后，能夠快速解決問題，并且對維修、設備更換等信息記錄在檔案內。最終，經由這一方式，能夠形成規范化、統一化的維護系統，減少維修時間，全面提升自動化儀表及控制設備的工作效率。

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