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西南大学
硕士学位论文
基于FDT的现场设备故障诊断
姓名:石玉霞
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
旨导教师:刘枫
20090501
摘要
基于FDT的现场设备故障诊断
计算机应用技术专业硕士研究生石玉霞
指导教师刘枫教授
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技术側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
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的技术优勢,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DT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DT
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DM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
提出的模诊斷DmM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,实现预期日的,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。
关键词:FDT技术模糊故障树故障诊断DTM模型现场设备
Abstract
The Fault Diagnosis of Field Devices Based on FDT
echnology
Major: Computer Application Author: Shi Yuxia
Supervisor: Prof Liu Feng
Abstract
The structure of modern industrial control system becomes more and more complex, the price
becomes more and more expensive, and the feature shows that the control is large-scale, the
automatic degree is high and the devices are intelligent, any failure of its devices will result in
economic losses to various degrees, and even lead to major incident. In this context, how to make a
reasonable maintain plan to minimize the down time for maintenance, as well as give prediction
before the happening of faults in a certain extent, and deal with quickly after the faults, which
evokes the research and application on fault diagnosis of the field devices
Now, the conversion from the traditional DCS control system to the field bus-based control
system is happening. The field bus brings prominent advantages such as digital communication
interoperability and high degree of dispersion of system structure and so on, but they also lead to
the coexistence of multiple bus protocols, and the more difficult situation of system integration.
Then, the FDT Field Device Tool )technology comes forth, which aims at creating a standardized
interface to provide a unified engineerin tool to access, control and manage the devices, no matter
the vendors, the bus protocols or the types of devices. However, FDT technology focuses on
building a unified management platform, but it has a deficiency in fault diagnosis. In addition, there
are a large number of fault diagnosis theories, but mostly for large, complex machinery devices;
there are also some kinds of software for diagnosis, which have specific pertinence, and do not take
full advantage of the intelligent characters of devices.
The existing equipment management soft