基于現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的閥門(mén)執行器

　　隨著(zhù)現代工業(yè)的飛速發(fā)展，過(guò)程控制技術(shù)受到了人們普遍的重視，用戶(hù)對過(guò)程控制系統的要求也越來(lái)越高。現場(chǎng)總線(xiàn)的應運而生，則表明控制技術(shù)達到了一個(gè)新的水平。它不僅極大地滿(mǎn)足了過(guò)程控制的需要，而且還將對工業(yè)自動(dòng)化儀表行業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)革命。
　　近年來(lái)，在世界工業(yè)閥門(mén)和執行器生產(chǎn)制造中占有主導地位的專(zhuān)業(yè)化公司相繼推出各自為閥門(mén)或執行器開(kāi)發(fā)設計的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統。其中有美國Limitorque公司的DDC-100TM系統、美國Keystone公司的KEYDIG系統和英國Rotork公司的PakscanIIE系統。這類(lèi)系統，無(wú)論其系統結構、總線(xiàn)形式和通信協(xié)議如何不同，都完全實(shí)現了閥門(mén)或執行器等現場(chǎng)裝置與上位機的通信和智能化，而且整個(gè)系統簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟，深受用戶(hù)的歡迎。
　　1、系統特點(diǎn)
　　閥門(mén)執行器現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統是根據用戶(hù)需要最新發(fā)展起來(lái)的“FCS”(現場(chǎng)控制系統)。其系統配置和構成靈活多變，具有很強的適用能力。它很好地解決了現場(chǎng)最常見(jiàn)的有關(guān)干擾噪聲、控制距離、接點(diǎn)容量和工作環(huán)境等方面的問(wèn)題，非常具體地顯示了它在閥門(mén)和執行器應用領(lǐng)域內巨大的潛在市場(chǎng)和發(fā)展前景。
　　1.1 節省安裝費用
　　閥門(mén)執行器現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統由于具有良好的消噪功能，因此，它可以使用帶屏蔽的雙絞線(xiàn)或使用廉價(jià)的無(wú)屏蔽三線(xiàn)電纜進(jìn)行系統內部的通信。這種系統安裝簡(jiǎn)單，投運速度快，費用一般只有常規控制系統的40%左右。例如，在常規控制系統中，接到每臺閥門(mén)或執行器上的電纜芯數可達六、七根、十幾根，最多的可達二十二根，而閥門(mén)執行器現場(chǎng)總路線(xiàn)控制系統中的所有閥門(mén)或執行器的連接只需要兩根或三根電纜即可完成(除就地供電外)。表1列出了國內外執行器的常規連接和現場(chǎng)總線(xiàn)連接所需的電纜芯數。
　　1.2 工程容量大
　　根據使用要求和系統規模，閥門(mén)執行器現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統允許在10—20公里的一條通信環(huán)路上接入100—250臺閥門(mén)或執行器等各種類(lèi)型的現場(chǎng)裝置。在整個(gè)通信環(huán)路內，不設中繼站也可將信息或數據傳送到各個(gè)現場(chǎng)裝置，同時(shí)還不限制接入環(huán)路內閥門(mén)或執行器等裝置之間的距離。
　　1.3 高性能
　　閥門(mén)執行器現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統功能豐富、性能優(yōu)良、工作可靠，非常適合在一些特殊場(chǎng)合使用。即使在環(huán)境條件特別惡劣的地方，它也能發(fā)揮作用，長(cháng)期安全可靠地工作。如今，各公司的閥門(mén)執行器現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統都已經(jīng)經(jīng)過(guò)多年現場(chǎng)運行檢驗并得到用戶(hù)的認可，成為名副其實(shí)的“FCS”。
　　1.4 配置齊全
　　用戶(hù)可根據過(guò)程控制的需要任意提出要求和配置，這種系統既能以主系統也能以予子系統參與過(guò)程控制，使用時(shí)還可將閥門(mén)或執行器等設置成智能化或半智能化單元。其它諸如主控站冗余、緊急操作面板、各種信號的輸入輸出接口、多站系統和多任務(wù)軟件等都可以根據需要來(lái)配置。
　　1.5 接口簡(jiǎn)單
　　在閥門(mén)執行器現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統中，系統內部通信接口短距離一般采用RS232，而長(cháng)距離則采用RS485。同時(shí)，各種信號的輸入輸出接口也都采用插拔連接方式。這就使得系統內部的接線(xiàn)非常簡(jiǎn)單，僅使用一些標準的常用工具和少量的儀器便可完成。有時(shí)，甚至現場(chǎng)操作人員都能熟練地做好這些接線(xiàn)工作。
　　2、系統結構
　　不同的閥門(mén)執行器現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統在結構上是基本相同的。它們一般是由主控站、通信環(huán)路和現場(chǎng)單元(本體為閥門(mén)或執行器)組成。系統結構框圖如圖1所示。

　　2.1 主控站
　　作為master station的主控站多采用工業(yè)PC機構成，以利用其鍵盤(pán)和顯示器對系統的操作方式以及工作狀態(tài)進(jìn)行控制和監視。用戶(hù)可根據系統提供的豐富方便的軟件包非常容易地生成操作方式、系統狀態(tài)和控制邏輯的采色了畫(huà)面，并通過(guò)鍵盤(pán)隨時(shí)發(fā)出操作命令，設置系統必要的工作參數條件。圖2所示的是DDC-100TM系統和KEYDIG 系統采用工業(yè)PC機構成的一種主控站。

　　主控站也有特殊設計的盤(pán)裝式結構，例如Pakscan IIE的主控站就是這種結構。在它的控制面板上，裝有監視環(huán)路工作狀態(tài)的液晶顯示器、設置系統參數和數據的鍵盤(pán)以及顯示系統運行和報警信息的指示燈。通過(guò)控制面板，可完成系統環(huán)路波特率、現場(chǎng)單元地址和數據傳輸等參數的設置。此外，萬(wàn)一主控站失控或系統工作不正常，操作人員可使用鍵盤(pán)直接控制閥門(mén)或執行器。而當系統遇到意外情況時(shí)，控制面板上還有應急按鈕供操作人員緊急關(guān)閉系統中最重要的閥門(mén)與管道。圖3為采用冗余化安裝和工作的PaskcanIIE 系統的盤(pán)裝式主控站。它可在主控站發(fā)生故障后50ms自動(dòng)切換到備用主控站，從而確保系統仍能安全可靠地運行。