電動控制閥現(xiàn)場中線技術(shù)應(yīng)用

電動控制閥現(xiàn)場中線技術(shù)應(yīng)用 電動閥現(xiàn)場中線技術(shù)應(yīng)用 電動控制系統(tǒng) 電動閥門控制 電動調(diào)節(jié)閥
之前介紹黃銅帶表消聲減壓閥使用注意事項，現(xiàn)在介紹現(xiàn)場總線(HELDBUS)是指現(xiàn)場設(shè)備與自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、雙向、多點通信的數(shù)據(jù)總線；現(xiàn)場總線遵循統(tǒng)一的協(xié)議標準，具有開發(fā)、互聯(lián)、兼容和互操作性的特性，它使自動化系統(tǒng)的功能更加分散，系統(tǒng)更加簡化，還具有遠方診斷、調(diào)試的優(yōu)點，可以提高自控系統(tǒng)的安全可靠性?，F(xiàn)場總線類型中適合過程自動化的主要有三種即FF  (基金會現(xiàn)場總線)、PROFIBUS和WORLDFIP。另外，還有不少其它公司的現(xiàn)場總線，如MODBUS、PROCESS- NET等。PROFIBUS由三個兼容部分組成，PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。其中PROFIBUS-DP是一種高速低成本通信系統(tǒng)，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I／0的通信；PROFIBUS-PA專為過程自動化設(shè)計，可使變送器與執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置連接在一根總線上并提供本質(zhì)安全和總線供電特性；WorldFIP為世界工廠儀表協(xié)議(World Factory lnstrument Protoc01)，在儀表行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。基金會現(xiàn)場總線FF總線是以FISHER-ROSEMOUNT公司為首聯(lián)合80家公司制定的ISP協(xié)議和以HONEYWELL公司為首聯(lián)合歐洲150家公司制定的WORLDFIP協(xié)議。

現(xiàn)場總線技術(shù)簡介

現(xiàn)場總線(HELDBUS)是指現(xiàn)場設(shè)備與自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、雙向、多點通信的數(shù)據(jù)總線；現(xiàn)場總線遵循統(tǒng)一的協(xié)議標準，具有開發(fā)、互聯(lián)、兼容和互操作性的特性，它使自動化系統(tǒng)的功能更加分散，系統(tǒng)更加簡化，還具有遠方診斷、調(diào)試的優(yōu)點，可以提高自控系統(tǒng)的安全可靠性。

電動執(zhí)行機構(gòu)的工作原理及使用情況FCS打破了傳統(tǒng)DCS（集散控制系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)形式。DCS中位于現(xiàn)場的設(shè)備與位于控制室的控制器之間均為一對一的物理連接。FCS采用了智能設(shè)備，把原DCS中處于控制室的控制模塊、輸入/輸出模塊置于現(xiàn)場設(shè)備中，加上現(xiàn)場設(shè)備具有通信能力，現(xiàn)場設(shè)備之間可直接傳送信號，因而控制系統(tǒng)的功能可不依賴于控制室里的計算機或控制器，直接在現(xiàn)場完成，實現(xiàn)了*的分散控制。另外，由于FCS采用數(shù)字信號代替模擬信號，可以實現(xiàn)一對電線上傳輸多個信號，同時又為多個設(shè)備供電。這為簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、節(jié)約硬件設(shè)備、節(jié)約連接電纜與各種安裝、維護費用創(chuàng)造了條件。表7-4詳細說明了FCS與DCS的對比。

電動執(zhí)行機構(gòu)是過程控制系統(tǒng)中一個十分重要的現(xiàn)場驅(qū)動裝置，具有行程控制、力矩保護、手動電動切換操作、遠方及就地控制等功能，可以將上位控制設(shè)備和系統(tǒng)(調(diào)節(jié)器、PLC、DCS)給出的電量指令信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的位移，驅(qū)動終的控制部分如閥門、風(fēng)門等至系統(tǒng)所要求的位置，以調(diào)節(jié)和控制流量、風(fēng)量、溫度、壓力等過程參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的過程控制。電動執(zhí)行機構(gòu)通常采用模擬量或脈沖量開展方式，系統(tǒng)與執(zhí)行機構(gòu)之間采用點對點的連接形式。

根據(jù)電動執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和性能要求，執(zhí)行機構(gòu)上可使用現(xiàn)場總線。

電動執(zhí)行機構(gòu)上應(yīng)用現(xiàn)場總線的優(yōu)勢

(1)．現(xiàn)場使用的輔助設(shè)備少。傳統(tǒng)的現(xiàn)場接線極為費時、費力：每臺儀表都必須要有至少7-14根控制線才能將執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù)傳遞到控制系統(tǒng)的控制模板上。由于要對執(zhí)行機構(gòu)進行控制，還需要在控制裝置附近安裝轉(zhuǎn)換控制柜(馬控柜)，用于中途或現(xiàn)場的控制，或者提供中途信號。而采用總線通訊方式，即使是在冗余的情況下，也僅需要兩根電纜4根線，且無須任何隔離和轉(zhuǎn)換以及輸入輸出模塊，同時減少了大量的信號電纜、節(jié)省了相應(yīng)的電纜槽、配電柜等硬件，降低了費用，而且還便利了現(xiàn)場接線。

(2)可靠性高。執(zhí)行機構(gòu)采用現(xiàn)場總線，其輸出為數(shù)字信號。這與傳統(tǒng)的輸出為模擬信號的執(zhí)行器來比就大不一樣了，不僅減少了信號轉(zhuǎn)換過程中的損失，增加了抗干擾能力，而且所傳遞信號的質(zhì)量也是非常穩(wěn)定可靠。使用帶現(xiàn)場總線的執(zhí)行機構(gòu)減少了大量的接線工作以及大量的中間過渡裝置，因此也減少了大量的人為錯誤和系統(tǒng)故障。

(3)操作維護方便。采用了現(xiàn)場總線的執(zhí)行機構(gòu)具有雙向通訊功能，操作人員在控制室既可對現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)進行標定、參數(shù)設(shè)置、功能組態(tài)，還可在線監(jiān)測裝置的工作情況，行故障診斷和事故預(yù)測、實施狀態(tài)維修，不再需要像過去一定要到現(xiàn)場去。由于執(zhí)行機構(gòu)時刻處于被監(jiān)控狀態(tài)，因此使用和維護十分方便。

(4)可實現(xiàn)遠程編程、操作、和診斷。當執(zhí)行機構(gòu)在現(xiàn)場出現(xiàn)了一些難以解決的問題時，就可以利用裝置上帶有的通訊接口通過網(wǎng)絡(luò)的途徑來進行遠程會診，廠家不必到現(xiàn)場。

電動執(zhí)行機構(gòu)現(xiàn)場總線的一般原則及要點現(xiàn)場總線的特點
現(xiàn)場總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，其在技術(shù)上具有以下特點：
    （1）系統(tǒng)的開放性  現(xiàn)場總線致力于建立統(tǒng)一的工廠底層網(wǎng)絡(luò)的開放系統(tǒng)。用戶可根據(jù)自己的需要，通過現(xiàn)場總線把來自不同廠商的產(chǎn)品組成大小隨意的開放互連系統(tǒng)。
    （2）互操作性與互用性  互操作性是指實現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通；而互用性則意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可實現(xiàn)相互替換。
    （3）現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性  它將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場設(shè)備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設(shè)備的運行狀態(tài)。
（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性  現(xiàn)場總線構(gòu)成一種新的全分散式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，從根本上改變了集中與分散相結(jié)合的DCS體系，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。
（5）對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性  現(xiàn)場總線是專為現(xiàn)場環(huán)境而設(shè)計的，支持各種通信介質(zhì)，具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現(xiàn)供電與通信，并可滿足本質(zhì)安全防爆要求等。

3.電動控制閥現(xiàn)場中線技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)場總線的優(yōu)點
由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化，使控制系統(tǒng)從設(shè)計、安裝、投運到正常生產(chǎn)運行及檢修維護，都體現(xiàn)出*性。現(xiàn)場總線的優(yōu)點如下：
（1）節(jié)省硬件數(shù)量與投資  由于分散在現(xiàn)場的智能設(shè)備能直接執(zhí)行多種傳感、測量、控制、報警和計算功能，因而可減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨的調(diào)節(jié)器、計算單元等，也不再需要DCS系統(tǒng)的信號調(diào)理、轉(zhuǎn)換、隔離等功能單元及其復(fù)雜接線，還可以用工控PC機作為操作站，從而節(jié)省了一大筆硬件投資，并可減少控制室的占地面積。
（2）節(jié)省安裝費用  現(xiàn)場總線系統(tǒng)的接線十分簡單，一對雙絞線或一條電纜上通?？蓲旖佣鄠€設(shè)備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設(shè)計與接頭校對的工作量也大大減少。當需要增加現(xiàn)場控制設(shè)備時，無需增設(shè)新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，既節(jié)省了投資，又減少了設(shè)計、安裝的工作量。據(jù)有關(guān)典型試驗工程的測算資料表明，可節(jié)約安裝費用60％以上。
（3）節(jié)省維護開銷  現(xiàn)場控制設(shè)備具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數(shù)字通信將相關(guān)的診斷維護信息送往控制室，用戶可以查詢所有設(shè)備的運行，診斷維護信息，以便早期分析故障原因并快速排除，縮短了維護停工時間，同時由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，連線簡單而減少了維護工作量。
（4）用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)  用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設(shè)備來集成系統(tǒng)。避免因選擇了某一品牌的產(chǎn)品而限制了使用設(shè)備的選擇范圍，不會為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而*莫展，使系統(tǒng)集成過程中的主動權(quán)牢牢掌握在用戶手中。
（5）提高了系統(tǒng)的準確性與可靠性  現(xiàn)場設(shè)備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號相比，從根本上提高了測量與控制的度，減少了傳送誤差。簡化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)部功能加強，減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。
此外，由于它的設(shè)備標準化，功能模塊化，因而還具有設(shè)計簡單，易于重構(gòu)等優(yōu)點。

(1)設(shè)計電動執(zhí)行機構(gòu)現(xiàn)場總線的一般原則。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥電動執(zhí)行機構(gòu)采用的現(xiàn)場總線必須與系統(tǒng)的總線類型一致。如選用PROFIBUS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，則電動執(zhí)行機構(gòu)中也必須選用相應(yīng)的PROFIBUS現(xiàn)場總線。如選用PROCESS-NET總線系統(tǒng)，電動執(zhí)行機構(gòu)也必須選用能夠滿足該系統(tǒng)的現(xiàn)場總線。不同的現(xiàn)場總線由于標準不同，不能相互兼容。在使用過程中，只有具有遵循同一總線要求的設(shè)備才能相互通訊。

現(xiàn)場總線相對于整個電動執(zhí)行機構(gòu)來講是一個部件，因而在設(shè)計時要注意和整個系統(tǒng)要融為一個整體。不能發(fā)生相互沖突或矛盾。具有現(xiàn)場總線的執(zhí)行機構(gòu)比不帶現(xiàn)場總線的執(zhí)行機構(gòu)更、更方便。

(2)設(shè)計電動執(zhí)行機構(gòu)現(xiàn)場總線的要點。

現(xiàn)場總線電動執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計要點是功能控制版，通訊接口板，系統(tǒng)軟件等幾個重要內(nèi)容的設(shè)計。功能控制板是整個機構(gòu)的核心。完成好它的設(shè)計將直接關(guān)系到現(xiàn)場總線功能的終實現(xiàn)和使用。對應(yīng)不同的現(xiàn)場總線標準，功能控制板也不一樣，PROFIBUS現(xiàn)場總線中重要的是ASIC SPC-3(一種集成電路)。

通訊接口板是設(shè)計現(xiàn)場總線的又一個關(guān)鍵。不同的現(xiàn)場總線要采用不同的通訊控制卡，如果是PROFIBUS現(xiàn)場總線，就必須采用能夠與PROFIBUS總線進行通訊的通訊卡。如果選用MODBUS卡，則相對應(yīng)的現(xiàn)場總線就必須是MODBUS現(xiàn)場總線。用戶在執(zhí)行器中根據(jù)要求插入不同的通訊控制卡，執(zhí)行器就能與支持該通訊協(xié)議的PLC、DCS等控制裝置一起構(gòu)成不同的總線系統(tǒng)。

除了接口板外，相對應(yīng)的還有各自不同的接口,PROFIBUS的接口為RS485串口，PROCESS-NET的接口為RS485、RS232串口。總線系統(tǒng)必須采用的軟件功能模塊來完成人--機對話。SIEMENS公司在執(zhí)行器上采用的是SIMATIC S7-400系統(tǒng)中的SIPPOS5軟件。SDA公司的AS執(zhí)行器上采用的是SMARTMANAGER軟件。

電動控制閥現(xiàn)場中線技術(shù)應(yīng)用帶現(xiàn)場總線的電動執(zhí)行機構(gòu)的應(yīng)用

(1)總線的主控制單元與設(shè)備之間的連接

在總線控制下，一個環(huán)路中的所有執(zhí)行器被一根屏蔽雙絞線串聯(lián)起來，所有控制及反饋信息均通過這根雙絞線進行傳輸，*取代傳統(tǒng)的十四線制。當需要增加執(zhí)行器時，只需一根雙絞線和上級控制裝置(PLC或集散控制系統(tǒng)DCS)的一個串口，并不需要對每個執(zhí)行器都單獨使用一根多芯電纜，更不需要增加PLC大量的I／0接口。

(2)現(xiàn)場總線的保護

對于傳統(tǒng)的總線控制系統(tǒng)而言，出現(xiàn)線路故障是非常致命的。在執(zhí)行器上設(shè)計總線系統(tǒng)時要注意采用具有強大保障功能的冗余結(jié)構(gòu)。兩根屏蔽的雙絞線--一進一出用于單通道操作，每根電纜中的兩根線互為冗余，實現(xiàn)雙通道操作，如果其中一根線路出現(xiàn)故障--斷開、短路、接地等系統(tǒng)要能夠及時地啟動保護系統(tǒng)，保證整個大系統(tǒng)的正常運行；

當執(zhí)行器或執(zhí)行器所控制的設(shè)備出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)要能夠及時地給予識別，并將該執(zhí)行器的各項參數(shù)反饋給主控裝置，或者將該節(jié)點從整個系統(tǒng)中脫開，以維持整個系統(tǒng)的穩(wěn)定。由于總線系統(tǒng)自身具有的自診斷功能，當使用總線控制時，可以大限度地縮短檢修時間，提高檢修質(zhì)量，降低檢修費用。當出現(xiàn)一些在現(xiàn)場無法解決的難題時，還可以通過總線接口來進行遠程通信實施遠程。

現(xiàn)場總線供電的質(zhì)量保證。由于總線系統(tǒng)對環(huán)境要求比較高，因此在使用時要保持供電電源的質(zhì)量、確?？偩€供電的可靠。

結(jié)束

隨著各種過程控制要求的不斷提高，作為用于過程控制的電動執(zhí)行機構(gòu)也要能夠不斷適應(yīng)這種情況。只有不斷適應(yīng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Fieldbus Control System)的要求，電動執(zhí)行機構(gòu)才能更好地發(fā)揮其應(yīng)有的優(yōu)勢。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：波紋管減壓閥波紋管材料