需求分析说明书1资料.pdf

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1、 1 引言 1.1 编写目的 本文档用于指导 ZS-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。ZS-AMS 智能设备管理系统主要用于对支持 HART 协议、PROFIBUS 协议等的现场总线仪表阀门等进行管理，通过对设备的状态监测及诊断实现预测性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。1.2 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

2、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。1.3 定义 术语 解释 描述 DCS Distributed Control System 分布式控制系统 AMS Asset management solutions 资产管理解决方案 1.4 参考资料 IEC-61804-3-2006 2 任务概述 2.1 目标 本文档提出的智深 AMS 智能设备管理系统（以下简称 AMS）利

3、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。2.2 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。2.3 假定和约束 数据库管理系统：MySQL 5.6 及以上版本 网络架构：完全支持 TCP/IP 协议 开发语言：QT 4.8.4 开发环境：Microsoft Visual Studio 2010；QtCreator 2.x。3 需求规定 3.1 对功能的规定

4、 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。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：1)DD 文件的解析与显示 AMS 智能设备管理系统通过使用 DD（Device Description，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

5、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：HART 协议、PROFIBUS DP 协议、PROFIBUS PA 协议、FF 协议等。AMS 提供“设备管理器”软件，对 HART、PROFIBUS、FF 设备厂家提供的设备描述文件进行解析，将设备信息集成到工程师站。AMS 仅可以对集成到工程师站的现场设备进行监视、组态等操作。“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

6、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 文件 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。退出 关闭软件 工具 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 过滤信息 在设备列表中仅显示符合过滤条件的信息 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 1.1 点击 FILE 中的”Read Device Descript

7、ion”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 1.2 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 1.3 点击 Save Device List 则将该设备列表储存到文件中。图 1.4 图 1.5 设备集成管理界面示意图 2)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

8、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 2.1 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 2.2 软件主界面 3)网络

9、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）Communication Network（通讯网络）：包括“HART Modem network”，“PROFIBUS DP network”，“PROFINET Net”等。Devices（设备对象）：包括网络组件，例如 DP/PA Link 网关，FF 网关等；远程 IO，例如 ET 200 等。图 3.1“网络拓

10、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。图 3.2 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 3.3 自动扫描方式指通过 HART Modem、DP/PA Link、DP/PA Couple 等设备，对所连接的 HART设备和 PROFIBUS DP/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

11、仪表的参数设置和地址修改。4)设备监视 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，Basic Setup 界面中可以监控设备的传感器的上下限（Upper Range Limit/Low Range Limit）、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（Up

12、per Range Value/Low Range Value）。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 4.1“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 4.4 Device 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 4.5 图 6.1“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”PT-855”会被传送到右边 图 6.2 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

13、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。6)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

14、方式，如按位号，按设备，按事件等。7)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。8)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

15、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 7.1“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

16、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 7.2“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 7.3“列表内设备编辑界面”示意图 4 外部接口需求/AMS 界面 4.1 用户界面 AMS 智能设备管理系统采用基于 QT 的跨平台的图形化界面，通过这些界面用户可以方便快捷地完成特定操作。AMS 智能设备管理系统分为两种视图：设备连接视图和设备浏览视图。1)设备连接视图 设备连接视图用于显示 DCS 网络拓扑，例如显示连接到 AMS 站上的 DCS 网络的实时设备列表。在该视图下可以

17、实现 DCS 网络和多路转换器网络上多个设备的扫描（上传）、比较和更新（下载）功能。网络拓扑示意图 2)设备浏览视图 设备浏览视图以树型视图的形式现场在线的智能设备列表，分类方式可选为基于设备所属区域分类以及基于总线类型分类。设备浏览示意图 图中的设备信息存储在 MySOL 数据库中，左边区域显示的是分类，比如生产厂家、厂址等，右边区域则像是当前分类下的所有设备的信息。5 运行环境规定 5.1 设备 AMS 智能设备管理系统使用跨平台语言 QT 编写，可运行在具有不同操作系统的工程师站上。工程师站的建议硬件配置如下：CPU：英特尔（Intel）奔腾双核 G4500 及以上配置；内存容量：4GB 及以上；外存容量：500GB 及以上机械硬盘；支持 TCP/IP 的网络数据接口；5.2 接口 AMS 必要的数据通讯接口包括 COM Port 接口、PROFIBUS 接口等。