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文档简介
目录1引言111编写目的212背景213定义214参考资料22任务概述121目标222用户特点223假定和约束23需求规定131对功能的规定21CS结构32DD设备集成33系统管理34自定义管理视图35网络拓扑构建36树中设备节点37设备操作38记录管理39设备校验管理310报警监视332对性能的规定233输入输出要求234数据管理能力的要求235故障处理的要求236其他专门的要求236其他专门的要求241对功能的规定21设备连接视图32设备浏览视图34运行环境规定141设备242支持软件243接口2COMMENTW用1ZSAMS(后边都这么写吧)COMMENTW用2仪表阀门等COMMENTW用3通过对设备的状态监测及诊断实现预测性维护COMMENTW用4数据出处1引言11编写目的本文档用于指导智深AMS智能设备管理系统项目的开发过程,明确该系统的主要功能要求、性能要求,并对开发该系统的任务进行概括性叙述,对系统的运行环境进行规定。通过该文档可使系统分析人员及软件开发人员能清楚地了解用户的需求,并在此基础上进一步提出概要设计说明书和完成后续设计与开发工作。智深AMS智能设备管理系统主要用于对支持PROFIBUS协议、HART协议等的现场总线仪表和阀门进行管理,通过利用现场设备的智能自检和通讯功能实现设备检测与预维护等先进管理要求,提高电厂设备的可利用率和运行效能。12预期读者和阅读建议该文档的预期读者为项目开发人员,项目管理人员,项目测试人员,质量管理人员;12背景由于设备原因的非计划性装置停车和传统的低效率维护方式都会降低电厂利润,数据表明65的仪表维护工作是无效率的巡检或无谓的现场奔波,因为有很多工作要求都是由于其它设备的原因或工艺本身的问题而怀疑到仪表本身的;75从工艺管道上拆下进行维护的阀门最后证明是没有必要这样做的;50的仪表技术人员的工作时间花费在书面记录和文档管理上。13定义术语解释描述DCSDISTRIBUTEDCONTROLSYSTEM分布式控制系统AMSASSETMANAGEMENTSOLUTIONS资产管理解决方案14参考资料IEC61804320062任务概述21项目背景与目标由于设备原因的非计划性装置停车和传统的低效率维护方式都会降低电厂利润,数据表明65的仪表维护工作是无效率的巡检或无谓的现场奔波,因为有很多工作要求都是由于其它设备的原因或工艺本身的问题而怀疑到仪表本身的;75从工艺管道上拆下进行维护的阀门最后证明是没有必要这样做的;50的仪表技术人员的工作时间花费在书面记录和文档管理上。本文档提出的智深AMS智能设备管理系统(以下简称AMS)利用预维护方式可以极大可能地避免和改善上述情况,该系统旨在针对支持现场总线协议的现场仪表及阀门进行智能化管理。AMS方案主要运用校准管理、诊断检测、组态管理以及实时优化四大基本模块,对现场仪表和控制阀的性能进行优化。22用户特点最终用户是公司工程实施人员、售后服务人员和运行维护人员,用户有基本的计算机应用能力,对设备较熟悉。23假定和约束数据库管理系统MYSQL56及以上版本网络架构完全支持TCP/IP协议开发语言QT484开发环境MICROSOFTVISUALSTUDIO2010;QTCREATOR2X。22软件开发平台要求开发者开发的软件必须能够在规定的软件平台上正常运行。目前软件平台为数据库管理系统MYSQL56及以上版本网络架构完全支持TCP/IP协议开发语言QT484开发工具或技术体系为保证软件的上下兼容性,开发者应选择比较通用的开发工具的较新版本进行开发,如MICROSOFTVISUALSTUDIO2010;QTCREATOR2X等。3需求规定31对功能的规定11CS结构COMMENTW用5服务端服务程序。客户端程序。客户端程序如何与服务端程序交互,传人什么信息、获取什么信息,载体及格式COMMENTW用6设备集成的用途是读取外部DD,合法性检查后,集成至当前ZSAMS工程中。集成完的系统内部产物是什么(只有设备列表文件)1、设备列表文件是一个DD一个、几个DD一个还是整个工程一个2、设备列表的内容、存储位置独立的文件还是SQL3、除了设备列表外,单个DD的信息是否会在集成时拆解到SQL,如果拆解格式、内容又是怎样的4、如果单个DD集成时既进列表又拆解,关联如何建立COMMENTW用7ZSAMS独立运行,具体部署时可能放到工程师站,但原则上关联只是逻辑上的,ZSAMS一定是独立的,即便是与DCS共享的内容,也应该COPY一份。根据可行性研究的结果和客户的要求,AMS智能设备管理系统采用C/S(CLIENT/SERVER)结构,每个分布式服务器(例如以机组为单位)定义和管理自己连接的设备。服务器存储所有数据,管理自己的客户端和相应用户权限。只要具备相应权限和网络环境,客户端可访问任意服务器。2在AMS智能设备管理系统的功能实现上,主要分为以下几个部分2DD文件的解析与显示2DD设备集成AMS智能设备管理系统通过使用DD(DEVICEDESCRIPTION,设备描述)文件来获取现场设备中有关变量及功能的信息,用以实现组态、设备标定、诊断、报警等功能。设备描述文件由设备厂家提供,描述内容包括数据类型、名称、多语言帮助文档、分类、单位、范围、图形显示、用户交互等信息。AMS智能设备管理系统支持的现场总线协议主要包括PROFIBUSDP协议、PROFIBUSPA协议、HART协议等。AMS提供“设备管理器”软件,对HART、PROFIBUS设备厂家提供的设备描述文件进行解析,将设备信息集成到设备管理软件中工程师站。AMS仅可以对已集成到工程师站的现场设备进行监视、组态等操作管理。“设备管理器”软件主界面为“设备列表”窗口,以表格结构或树型结构的形式显示DD文件基本描述信息,例如设备名称、制造商、通信协议等。设备的描述文件中的信息经解析提取后存入MYSQL数据库中,将其嵌入当前工程师站并且显示在界面中。“设备集成管理器”软件菜单及其简要功能如下表菜单子菜单功能读取设备描述选择要读入的设备描述的存储位置。已集成设备描述在设备列表中列出当前工程师站已集成的设备描述设备列表另存为保存当前设备列表的显示信息。打印设备列表将设备列表发送到所选打印机。文件退出关闭软件嵌入将设备列表中选择的设备的设备描述嵌入进当前工程师站管理软件过滤信息在设备列表中仅显示符合过滤条件的信息工具查找打开“查找”对话框窗口。帮助打开设备集成管理帮助文档关于显示关于“设备集成管理器”组件的信息图11点击FILE中的”READDEVICEDESCRIPTION”或快捷按钮中的可读取设备描述文件,点击该按钮选择相应的DEVICES文件,即可提取其中相关内容并显示在界面上图12选择相应的DEVICES文件则将其文件内容读出,并显示在界面中。其中的DEVICES文件路径也显示在界面中。图13点击SAVEDEVICELIST则将该设备列表储存到文件中。图14COMMENTW用8权限体系应该更丰富。可以考虑用户(自定义)、组(自定义)、操作(读、写、调试等)的结构,如分管理员组(读写调试)、工程师组(读写)、操作员组(读)等,用户加入相应组即具备相应权限。图15设备集成管理界面示意图3系统管理AMS智能设备管理系统可以通过其系统管理功能设置不同级别的工程师人员,以保证不同级别的人员的不同权限以实现安全操作。进入AMS系统前需要进行登录操作。AMS的系统管理功能主要指增、删用户(客户端)操作以及用户权限的管理。在具体实现上,AMS将为每个操作人员分配用户名、密码以及相应的权限,并采用MYSQL数据库存储上述人员信息。在登陆界面中输入用户名以及对应的密码,管理系统则会在数据库中查询该用户相关信息以确定此用户是否存在以及相关权限,如果密码输入错误或者该用户不存在,则弹出以下窗口,阻止该用户进入系统。若用户存在并且密码正确,则获得相应的权限,并进入主界面。若用户存在并且密码正确,则获得相应的权限,其中权限又分为管理员权限和一般权限。管理员权限可以进行参数的上传和下载以及某些参数的修改。图21登录界面及添加用户界面示意图登陆成功后进入主界面图22软件主界面COMMENTW用9至少内置工厂视图;厂家视图;校验视图等,除此,可自定义任意视图。自定义视图可以只考虑树结构。COMMENTW用10需要支持拓扑图。拓扑图也要支持自动构建、手工构建。注实行的困难可以在设计时描述COMMENTW用11NTDPU,NTDPU可以连PB、HART(可以同时连接两种类型)。连接到DCS工程中的拓扑结构应该是域号DPU站号PB(HART)设备。4自定义管理视图5网络拓扑构建通过构建网络拓扑,以可视化的形式直观地显示当前网络上的实时现场设备列表及其所属的网络关系,方便设备查找及监视。AMS智能设备管理系统以树形图的形式显示网络拓扑结构,并提供了两种网络拓扑构建方式手动构建和自动扫描。网络拓扑的等级从高到低依次为NETWORK(网络)COMMUNICATIONNETWORK(通讯网络)包括“HARTMODEMNETWORK”,“PROFIBUSDPNETWORK”,“PROFINETNET”等。DEVICES(设备对象)包括网络组件,例如DP/PALINK网关,FF网关等;远程IO,例如ET200等。图31“网络拓扑”示意图手动构建以AMS项目的形式保存网络的拓扑结构和仪表的参数设置,主要通过“插入新对象”功能构建网络拓扑(树形结构),执行的操作包括创建网络,包括网络组建;将单个/多个设备模块插入到组态网络中,如下图矩形框所示。COMMENTW用12设备的不同图标表示不同的设备状态。如在线、离线、主量程超限等。至少表示出设备的所有关键状态。图32如下图所示,用户可输入设备名称、设备地址、模块数量添加至组态网络中。图33自动扫描方式指通过HARTMODEM、DP/PALINK、DP/PACOUPLE等设备,对所连接的HART设备和PROFIBUSDP/PA网络上的设备进行扫描,获取仪表的名称、地址、设备状况等信息。在自动扫描方式下,用户不需要对网络和设备进行组态,可用于单台或少数仪表的参数设置和地址修改。6视图中设备状态图标(树中设备节点)COMMENTW用13设备操作可能在右键菜单,也可能在选中设备后的系统设备菜单实现,应该明确。且所有功能的操作流程要写。每个功能点要独立标题。注需求中,功能描述清楚即可,主要的界面有个例子,不需要那么全。COMMENTW用14设备界面是公共界面,对所有设备适用。设备界面中应该包含诊断信息页。7设备监视操作设备上线、下线设备参数查询(下载)通过AMS智能设备管理系统,工作人员可以在维修车间或控制室连续监测智能设备的健康状况,可及时发现设备问题所在,从而避免由于故障不能及时排除所造成的重大损失。AMS智能设备管理系统的“设备浏览”视图显示了当前网络中全部现场设备列表,双击设备图标,弹出“设备状态”对话框,实时显示当前设备的过程参数。如图所示,BASICSETUP界面中可以监控设备的传感器的上下限(UPPERRANGELIMIT/LOWRANGELIMIT)、输入量的工程单位UNIT、输出方式(线性/开方)、FNCTN和阻尼时间常数DAMPING,模拟量输出的量程(UPPERRANGEVALUE/LOWRANGEVALUE)。参数是否可编辑取决于所用的设备。灰色背景的字段不可编辑。图41“设备状态”对话框示意图SENSOR界面中显示当前设备的传感器的一些属性,比如数值类型,绝缘材料类型、O型环材料等信息。图42PROCESSINPUT界面中显示了测量的上下限以及输入量的量程图43ANALOGOUTPUT界面中则显示了输出信号和输出限制,包括当前所监视设备的工程单位、量程、线性化类型、量程的限制值和报警值等参数。图44DEVICE界面中显示了监视设备的相关信息包括批次信息中的ID号、工程单位,设备的ID,生产商序列号等详细信息。图45COMMENTW用15设备监视和设备组态的主界面是否一样COMMENTW用16同一设备的不同组态注1每次修改设备组态后,系统都要自动记录这次组态文件。注2设备组态文件记录的内容要明确。设备组态设备组态(离线修改,上传)利用AMS智能设备管理系统的在线组态功能,维修人员可在维修车间或中控室进行智能设备组态修改,无需查询回路接线图,无需到现场查线,从而避免了人为失误,提高了维修安全性。AMS将提供“设备组态”界面,右击“设备浏览”视图中的设备图标,在弹出菜单中选择“组态”可以弹出设备组态界面,该界面以树型表格的形式显示当前设备的变量以及变量值等组态信息。在该界面上可以完成的主要功能包括设备参数的上传/下载,以及在同一个仪表中,不同设备间,或不同组态文件间进行设备参数的比较与传送。图5设备组态界面示意图设备组态文件COMPARE比较和传送AMS可以让用户比较两个不同的组态,也可以让用户将一组参数传送到另一个组态中。用户必须有设备写的权限来实现该功能。用户可在不同设备或不同组态类型之间的同一个仪表进行比较和传送组态参数。当组态窗口中的参数组出现”时,这意味正比较的两组参数有存在不同,旁边有方向键可用来传送参数COMMENTW用17一般在菜单中图61“设备参数比较与传送”对话框示意图若图示方框点击后,相应的参数值”PT855”会被传送到右边图62设备重命名设备更换设备不分配设备事件查询DD方法高级图形展示AMS提供设备重命名、不分配及更换设备等功能。每个设备在AMS中均有唯一位号,对于系统默认产生的位号,以及通过重命名操作修改成符合电厂需要的位号;使用不分配操作可以改变设备分配状态为SPARE(备件)或者RETIRED(报废),为更换设备做准备;更换新设备后,使用更换命令更新该网络位置的设备。COMMENTW用181、自动记录的过程2、手动记录的操作流程3、自动记录的内容需明确,如设备操作事件(ID、时间、描述),设备组态文件设备诊断和报警(时间、等级、描述等)4、手动记录的内容,如自定义的事件。5、设备附件(设备材料)注1流程由人发起,软件响应,如修改组态的自动记录操作员A修改了设备B的参数C,A下载参数到设备B,完成后数据库记录此次事件,事件内容包含B,C,描述,时间等。注2诸如手工记录、设备附件等优先级靠后的功能,需求、设计要有,但具体实现时先留个接口就行。COMMENTW用19校验方案管理,周期、点数、仪表精度,到期自动提醒等。自动生成符合国际标准的标定曲线,标定报告。若与带自动记录校验仪器一起使用,要实现方案的自动下载,标定数据的自动上传。需求中要描述上述功能,操作流程、涉及的主要界面(界面可以没有,描述清楚就行)。COMMENTW用20报警分为两个程序。报警组态设备、诊断周期、诊断选项、诊断声音等。报警监视启停报警、报警确认、当前报警列表、未确认报警列表。组态流程如从某处打开报警组态界面,界面的内容,如何组态设备列表,如何组态诊断项等。报警监视流程报警监视程序定期(诊断周期)扫描设备获取报警信息,拆解后逐条显示在报警监视界面最前面(新报警靠前),并设置为报警未确认状态。确认流程8记录管理设计中AMS智能设备管理系统中的数据库自动记录所有与AMS智能设备管理系统及智能设备相关的事件和警报。使用该系统可取消手动记录和管理,从而避免了人力浪费以及人为失误;可使一切维修与报警做到有椐可查,从而提高了整个工厂运行的安全性。同时记录管理提供组态信息的记录功能,支持自动或者手动保存全部组态记录,并提供组态文件之间的比较。对于保存的记录,提供各种查询方式,如按位号,按设备,按事件等。9设备校验管理设计中AMS设备校验管理帮助用户管理和校验设备,可关联多个设备,可测试设备的周期、点、精度、连通性等性能。AMS的设备校验功能更多的是校验方案、校验结果的数据的管理的功能,避免了人为失误。测试人员测试的数据要与预先提出的检验方案对比,不断调整设备以使其符合测试方案,再将测试结果输入到数据库中作为校验历史。校验结果和数据等历史数据能够随时通过系统查询。检验后可打印校验证书,以确定检验是否通过以及下次检验的时间。10报警监视AMS报警监视功能帮助用户监视现场设备状态,用户可以使用它来观察怀疑故障的仪表也能用来查看错误报告和报警历史。工作人员可以在维修车间或控制室监测连入系统中任意设备的健康状况,可及时发现设备问题所在,从而避免由于故障不能及时排除所造成的重大损失。报警监视接收设备发来的报警信号,然后判断是否报警。报警监视将存储在数据库中的设备列入到监视列表中,用户可随时在其中增加或移除设备。设备报警时,会进入活动的报警列表,报警原因清除后该设备自动从列表中清除,任意报警可通过手动方法清除。同时用户也可以手动打开或者关掉报警。点击AMS界面上的报警图标就能进入报警监控界面,再点击其中的“CONFIGURE”就能进入到报警监控列表中。图71“设备报警监视列表”示意图当要增加仪表或是阀门时,点击上图中“ADD”,即可进入如下画面,选择想要添加的阀门或仪表,点击“OK”即可添加该设备至监视列表中。图72“设备添加列表”示意图若要编辑列表中的阀门或仪表,则点击“EDIT”,弹出如下界面,选择报警情况,再点击“OK”即可。图73“列表内设备编辑界面”示意图32对性
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