现场总线技术协会和供应商的共同目标是使现场总线的可靠性得到认可。为了达到这一目标,需要进行大量的稳定性试验,类似BIS流程技术公司所进行的实验测试对此作出了验证。
数字化的信息传送技术得到了飞速的发展。全球安装使用的Profibus现场总线的节点总数已经超过两千万个。PA现场总线设备的总数也提高到了63万台。在流程工业企业中,使用的现场总线仪器设备(DP和PA)总数已经超过了330万。
可靠性测试
为了进一步提高用户对于数字化现场总线通信系统的信任,第三方实验室对PA现场总线系统进行了大量苛刻的性能测试。BIS流程技术公司在德国H?chst工业园实验室中承接了在不同环境条件下对现场总线系统进行的一系列试验、测试。测试中模拟不断变化的湿度和温度、EMV干扰或者振动等工作环境条件。对于长期使用的流程设备,除了上述自然条件的影响以外,腐蚀和老化也是重要的影响因素。在老化性能试验中,模拟了流程工业生产中最常见的温度变化和自来水喷洒等环境,被测试的现场总线仪器设备、连接接口和设备支线等都没有出现异常。整个试验测试过程中,没有数字信号丢失,现场总线信号质量也未受影响。
正确安装的重要性
负责此项试验的BIS公司工程师Sven Seintsch先生说:“我们利用新型的数字诊断工具对不同流程设备中共计200台现场总线仪器设备进行了检测。大多数的连接质量都很好。总线系统的运行非常稳定。”
另外一项安装试验测试明确地告诉了人们现场总线系统安装质量的重要性以及专业化的正确安装对信号质量有什么影响。在这一试验中,有意设置了一些安装错误,并对这些安装错误进行了组合。现场总线系统运行中,试验人员通过接线盒触水、施加干扰电压等方法模拟现场总线系统运行中受到的干扰。结果表明,现场总线系统运行仍然非常稳定,显示了可靠的通信性能。甚至在超过规定的界限值条件下,现场总线系统仍能继续工作。只有当两种干扰同时出现时,故障率才有所提高。
而上述试验结果的前提是:正确安装现场总线系统、符合技术规范的接线和正确的接口连接。现场总线的安装情况均有书面记录,通过了检查验收,利用了不同的测试工具对现场总线系统的诊断输出进行了检测和分析,因此,所有的安装错误运行故障都提前被检测出来。
试验人员不仅在实验室中对安装错误的现场总线系统的输出显示情况进行了诊断分析,同时也在工业园中Clariant公司的真实设备上进行了可靠性测试。通过对一台流程设备中大约40条现场总线支线、300余台现场总线仪器进行测试,证明了现场总线安装技术的正确性和可靠性。在流程设备工作过程中,检测仪器在出现故障之前发现了现场总线元器件出现各种错误的工作极限值。试验测试使得那些故障隐患,例如不合适的电缆连接等,都清晰可见。
“现场总线系统不会罢工”
在极为严苛的测试中,Profibus PA现场总线的可靠性得到了检验和评判,专家们对此次试验非常认可。来自BIS流程技术公司检测实验室的Sven Seintsch先生讲述了自己的认识和经验。
PROCESS:实验室的检验结果在现实中真的能出现吗?
Seintsch:我们在Höchst工业园不同的流程设备的200条现场总线支线上利用新型的故障诊断工具进行了试验测试。大多数的安装连接质量都很好。现场总线系统的运行非常稳定。现场总线网络仍然属于工作稳定的系统。利用故障诊断分析工具,我们查出了现场总线系统设计中的错误,避免了增加总线系统工作中的负荷。通过信号传递中的噪音和信号的抖动,人们可以知道现场总线系统中有问题。在另一台流程设备中,我们对一个现场总线仪器引起的故障干扰进行了观察,听到了很高的噪音,观察到的信号抖动几乎达到了极限值。尽管如此,现场总线系统仍然能够工作。PROCESS:当通讯不稳定时,既可能是现场总线仪器设备的问题,也可能是总线本身的问题吗?
Seintsch:是的。利用诊断分析仪器我们已经确定了现场总线仪器设备的故障对总线系统的干扰。幸运的是,这样的故障在现场总线仪器设备的定型检验时就已经被发现了,也就是:在它们用于生产实际之前就被消灭在“萌芽状态”了。现场总线系统本身在安装正确的条件下是不会“罢工”的。PROCESS:安装时经常出现的错误是什么?
Seintsch:不合适的电缆会带来许多问题。最常出现的是终端电阻的数量不对。在屏蔽和布线时常常没有遵守基本规定的要求。PROCESS:您将向现场总线的用户提供哪些建议呢?
Seintsch:我认为,首次安装现场总线系统,在对现场总线系统进行改造和扩展时,利用诊断分析工具进行监控是非常有意义的。这样可以迅速发现问题、排除故障,并把流程设备的状况及时记录下来;而且,还简化了输出信息的诊断分析,加速了安装调试的速度,从而也为用户节约了资金。
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