控制柜健康状态数据监测

图尔克的 IMX12-CCM控制柜保护模块结合边缘设备可用于简单改造现有设施,实现在NOA数据模型下采集控制柜中老设备的健康状态数据

为了确保状态数据的传输与过程通信相互独立,NAMUR开发了开放式架构(NOA)数据模型,其与过程通信并行进行,可以确保自身的完整性。图尔克产品与边缘设备共同证明,使用Bilfinger Engineering & Maintenance GmbH测试实验室的演示系统,在现有系统中可轻松建立这种并行通道。IMX12-CCM控制柜保护模块可通过HART将控制柜的健康状态数据传输至边缘设备,然后边缘设备通过OPC UA将数据进一步传输到NOA模型中的更高层级系统。

  • 控制柜健康状态数据由IMX12-CCM控制柜保护模块(左)记录,并通过HART协议传输到边缘设备

  • 图尔克已测试了一种解决方案,可在NOA数据模型中进行过程数据通信的同时传输来自控制柜的健康状态数据

IT和过程行业的创新周期有着本质区别。例如,合成氨等标准化学品的方法在100年来基本相同,主要是在规模和效率方面进行了调整,而IT的创新则是一浪接一浪,未曾停步。

测量核心过程数据之外的其他变量对于优化过程、提高效率、制定维护计划和避免系统意外停机是非常重要的。为此,必须记录现有系统的额外运行数据,并将其转发到相关的分析软件。这里的挑战在于以标准化的方式安全传输这种健康状态数据,而不影响现有的过程通信和控制功能。

NAMUR开放式架构

NAMUR开放式架构(NOA)是NAMUR开发的一种概念,可以在不对现有控制系统进行任何改动的情况下扩展过程工业的自动化结构。NOA的目的是为更高层级的应用提供现场层级的信息。这种所谓的第二通道可以通过使用额外的硬件来建立,其在“工业棕地”等领域尤其需要。在“绿地”系统中,也可使用软件功能实施NOA,前提是使用的通信技术(例如Ethernet-APL)已经允许读取额外的传感器数据。从现场层级获取的具体数据取决于信息的预期用途和分析工具。这里的重点是有关设备、系统状态或过程质量的信息。

采集控制柜状态数据

长期以来,控制柜都不是可用性测试或过程优化的重心。然而,NAMUR在几年前开展的研究表明这一点已经有所变化。控制柜用于保护精密测量和控制设备,使其即使在严苛的环境条件下也能使用。如果无法再提供这种保护功能(例如由于锁定机制或密封件存在缺陷),则可能导致其内部安装的组件发生故障,进而可能导致整个系统或机器发生故障。

轻松进行状态监测:IMX12-CCM控制柜保护模块

多年前,图尔克开发了一种易于适配改造设备来监测控制柜的温度、湿度和门开关位置等关键参数的:IMX12-CCM控制柜保护模块,其可以安装在导轨上,并且宽度仅12.5mm,因此适合安装在控制柜的任何间隙中。该设备还具有本安设备认证,则可用在潜在爆炸性环境下。温度、相对湿度和门开关位置这些过程数据使用标准化的HART协议传输至更高层级的控制系统。IMX12-CCM还有两个可设置的开关触点,可以表示是否超出一个或多个参数阈值。经过今年年初的产品更新,IMX12-CCM控制柜保护模块现在可以使用按钮更直观地操作,温度范围是-25~+70℃。因此,也可用于通常安装在临近热源系统或阳光照射区域的远程I/O控制柜。

边缘设备在NOA数据模型中传输健康状态数据

边缘设备具有NOA功能来读取额外的现场设备。边缘设备包括控制器、相关软件以及连接的I/O模块。这些模块通常用于与HART现场设备进行通信,但也可以根据需要补充用于其他协议的通信模块。由于采用紧凑的模块化设计,边缘设备也可轻松在现有的控制柜中进行改造。NOA边缘设备可以读取数据并提供设备的健康状态数据。它使用过程工业中广泛应用的HART协议。该边缘设备还可将参数映射到预定义的NOA数据模型(PA-DIM)。根据相连的设备类型不同,该映射会自动适应OPC UA信息模型。

团队协作:成功通过NOA概念集成测试

图尔克控制柜保护模块(CCM)提供了所需的控制柜健康状态基本数据。借助CCM的HART接口和边缘设备,该信息现在可以轻松且安全地提取出来,并根据NAMUR开放式架构进行监测与优化。为了转发信息,边缘设备上使用了EL3182 HART输入终端和用于TwinCAT的OPC UA服务器。这可实现通过OPC UA按照PA-DIM数据模型提供控制柜温度和湿度数据以及柜门开关位置。目前,联合解决方案已经在法兰克福Bilfinger Engineering & Maintenance GmbH测试实验室的IGRT e.V. IDEA演示系统上成功实施并进行了测试。

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