基于FDT的现场设备故障诊断

摘要

现代工业的控制系统结构越来越复杂，价格越来越昂贵，而且呈现出控制规模大、自动化程度高和设备智能化强等特点，系统中任何设备的故障都可能造成不同程度的经济损失，甚至酿成重大事故。在这种背景下，如何制定合理的维修计划，最大限度减少停机维修的时间，以及在故障发生之前能进行一定的预测，并在发生之后能迅速做出故障处理等，便引出了对现场设备进行故障诊断的研究和应用。 当前，控制系统正由传统的DCS系统向基于现场总线的控制系统转变，现场总线带来全数字化通信、互可操作性以及系统结构的高度分散性等特点的同时，也导致多种总线共存、系统集成难度加大的局面。FDT(Field Device Tool)技术由此而生。FDT技术旨在建立规范的接口，提供一个统一的工程工具，实现不同厂商、不同总线协议、不同类型设备的访问、控制和管理。但是，FDT技术侧重于构建统一的系统管理平台，在故障诊断方面尚有欠缺。此外，虽然已有大量设备故障诊断的理论，但大都针对大型、复杂的机械设备；已问世的诊断软件也具有较强的针对性，并且没有充分利用设备的智能特性。 面对日益强大的工业控制系统，日益复杂的智能化设备，现有设备管理软件难以实现统一的管理和诊断，进一步加剧了工业现场中的故障隐患。因此，本论文从安全角度出发，立足FDT的技术优势，基于FDT技术构建的集成的系统平台，展开对现场设备的故障诊断讨论。首先，通过分析FDT技术规范，深入研究其实现设备独立访问(即不依赖于现场总线类型、厂商和设备类型等的访问)的有关技术与机制。其次，借助成熟的模糊理论和故障树诊断方法，分析并讨论二者结合形成的模糊故障树诊断方法的应用，在此基础上，展开基于FDT的现场设备故障诊断讨论。本文的核心是将模糊故障树的诊断方法，集成到FDT技术中，即构建一个基于FDT技术平台的模糊故障树诊断DTM模型，弥补FDT技术中故障诊断方面的不足，同时提高工业控制系统中故障诊断的能力，真正实现现场设备的访问、监控、管理和诊断为一体。最后，本文以PROFIBUS协议的温度变送器为实验平台，实现并验证本论文中提出的模糊诊断DTM模型，并与现有设备管理软件进行对比。实验证明，本模型不仅利用设备自诊断信息对现场设备进行实时故障诊断，同时将成熟的模糊故障树理论应用于工业现场设备的故障诊断，实现预期目的，即以一个统一的工具对现场设备进行管理、监控和诊断，提高操作的便利性，保证生产正常、安全的运行，避免严重事故的发生，减免不必要的经济损失和人员伤亡等，有着重大的社会和经济意义。此外，与现有管理软件对比的结果也表明，本文的模糊诊断DTM模型在实时性、易操作性、成本等方面都有了进一步改善，实现了开发成本和功能完备性的完美结合。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究意义

1.2研究现状

1.3现场设备的故障诊断

1.4论文研究内容及结构

第2章FDT技术

2.1 FDT技术简介

2.2 FDT技术的基本原理

2.3 FDT技术优势

2.4 FDT技术的发展及应用

第3章故障诊断技术

3.1故障树技术简介

3.2故障树法的应用

3.3模糊理论

3.4模糊故障树法的应用

第4章基于FDT的现场设备故障诊断

4.1现场设备与FDT技术

4.2现场设备故障

4.3构建融入故障诊断的DTM模型

4.4故障诊断介绍

第5章故障诊断DTM模型的实现

5.1设备DTM总体设计

5.2软硬件平台

5.3故障诊断DTM模型的具体实现

5.4实验验证

5.5实验结果分析

第6章总结和展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

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