Diagnostics of digital positioners that are being used in valve applications of industrial processes

Abstract

Työn tavoitteena oli tutkia ja analysoida digitaalisen asennoittimen diagnostiikkaa. Diagnostiikalla tarkoitetaan tässä yhteydessä menetelmiä ja tekniikoita, joita käytetään havainnoimaan, analysoimaan ja ilmaisemaan venttiiliyhdistelmän toimintakuntoa sekä mahdollisesti myös ympäristön ja prosessin tilaa. Työssä on myös kuvailtu erilaisia digitaalisia asennoitintyyppejä sekä toimilaitteita ja venttiilejä. Lisäksi työssä on selostettu erilaisia tiedonsiirtoja kommunikointiprotokollia kenttälaitetiedon hallintaan sekä erilaisia rajapintoja, tietojärjestelmiä ja tietojen integrointia järjestelmien välillä prosessiteollisuudessa. Työn tarkoituksena oli selvittää käyttäjien tarpeita ja vaatimuksia digitaalisten asennoittimien diagnostiikalle. Tässä tutkimuksessa haluttiin saada selville, kuinka hyvin nykyiset digitaaliset asennoittimet pystyvät vastaamaan diagnostiikan osalta todellisiin tarpeisiin kentällä.

Työssä suoritettiin käyttäjätutkimus diagnostiikkaan liittyvien käyttäjävaatimusten selvittämiseksi. Menetelminä käytettiin haastattelua ja kyselylomaketta. Saadusta aineistosta valittiin kvalitatiivisilla ja kvantitatiivisilla menetelmillä tärkeimpiä ja useimmin toistuvia asioita, joiden tuloksena saatiin lista diagnostiikan käyttäjävaatimuksista. Otos käyttäjätutkimuksessa ei ollut riittävän suuri, jotta tulokset olisivat olleet tilastollisesti täysin luotettavia, mutta tuloksia voidaan pitää oikeansuuntaisina. Tärkeimpinä pidetyt vaatimukset valittiin analysointiin ja testaukseen merkittävimpien laitevalmistajien digitaalisissa asennoittimissa. Testauksessa ja analyysissä mukana olleet laitteet edustivat hyvin nykyisen diagnostiikan tasoa digitaalisissa asennoittimissa.

Keskeiset käyttäjätutkimuksen tulokset olivat, että diagnostiikan tulee olla luotettavaa. Diagnostiikan tulisi olla prediktiivistä, yksiselitteistä ja konfiguroitavissa. Diagnostiikan tulkintaan tulisi olla opastusta ja havaittujen ongelmien yhteydessä tulisi esittää korjaavia toimenpiteitä. Kattava reaaliaikainen online-diagnostiikka nähtiin tarpeelliseksi. Diagnostiikan haluttiin myös ulottuvan venttiiliyhdistelmää laajemmalle. Kattava vikadiagnostiikka nähtiin myös tarpeelliseksi.

Menetelminä digitaalisten asennoittimien diagnostiikan analysoinnissa käytettiin kokeellista testausta laboratoriossa sekä kirjallisuustutkimusta. Testauksen ja analyysin tuloksista vasten valittuja käyttäjävaatimuksia havaittiin, että nykyisten laitteiden diagnostiikka ei pysty vastaamaan täysin käyttäjien tarpeisiin. Puutteita oli yleisesti diagnostiikan luotettavuudessa ja prediktiivisen diagnostiikan tarkkuudessa ja yksikäsitteisyydessä. Lisäksi vikadiagnostiikan laajuudessa ja luotettavuudessa sekä diagnostiikkatiedon esittämisessä käyttäjälle havaittiin puutteita.

Työssä saatuja tuloksia ei voida käyttää suoraan lähtötietoina suunniteltaessa tulevia digitaalisia asennoittimia ja niiden diagnostiikkaominaisuuksia. Tehdyn tutkimuksen lisäksi tarvitaan vielä lisätietoa käyttäjien tarpeista. Kun on saatu riittävästi tietoa käyttäjien tarpeista liittyen diagnostiikkaan, voidaan käynnistää teknologiatutkimuksia ja luoda konseptiehdotuksia varsinaisten tuotekehitysprojektien aloittamiseksi.