多種現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在電動(dòng)執行機構中的應用

1 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)簡(jiǎn)介
現場(chǎng)總線(xiàn)(Fieldbus)是指現場(chǎng)設備與自動(dòng)控制裝置之間的數字式、串行、雙向、多點(diǎn)通信的數據總線(xiàn)；現場(chǎng)總線(xiàn)遵循國際統一的協(xié)議標準，具有開(kāi)發(fā)、互聯(lián)、兼容和互操作性的特性，它使自動(dòng)化系統的功能更加分散，系統更加簡(jiǎn)化，還具有遠方診斷、調試的優(yōu)點(diǎn)，可以提高自控系統的安全可靠性。
2 電動(dòng)執行機構的工作原理及使用情況
電動(dòng)執行機構是過(guò)程控制系統中一個(gè)十分重要的現場(chǎng)驅動(dòng)裝置，具有行程控制、力矩保護、手動(dòng)電動(dòng)切換操作、遠方及就地控制等功能，可以將上位控制設備和系統 (調節器、PLC、DCS)給出的電量指令信號轉化為相應的位移，驅動(dòng)最終的控制部分如閥門(mén)、風(fēng)門(mén)等至系統所要求的位置，以調節和控制流量、風(fēng)量、溫度、壓力等過(guò)程參數，實(shí)現系統的過(guò)程控制。電動(dòng)執行機構通常采用模擬量或脈沖量開(kāi)展方式，系統與執行機構之間采用點(diǎn)對點(diǎn)的連接形式。
現場(chǎng)總線(xiàn)類(lèi)型中適合過(guò)程自動(dòng)化的主要有三種即FF(基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn))、Profibus和WORLDFIP。另外，還有不少其它公司的現場(chǎng)總線(xiàn)，如Modbus、P-NET等。PROFIBUS由三個(gè)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，用于設備級控制系統與分散式I／0的通信；PROFIBUS-PA專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設計，可使變送器與執行機構、驅動(dòng)裝置連接在一根總線(xiàn)上并提供本質(zhì)安全和總線(xiàn)供電特性；WorldFIP為世界工廠(chǎng)儀表協(xié)議(World Factory lnstrument Protoc01)，在儀表行業(yè)得到了廣泛的應用?；饡?huì )現場(chǎng)總線(xiàn)FF總線(xiàn)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。
根據電動(dòng)執行機構的結構和性能要求，執行機構上可使用多種現場(chǎng)總線(xiàn)。
3 電動(dòng)執行機構上應用現場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)勢
(1)．現場(chǎng)使用的輔助設備少。傳統的現場(chǎng)接線(xiàn)極為費時(shí)、費力：每臺儀表都必須要有至少7-14根控制線(xiàn)才能將執行機構的參數傳遞到控制系統的控制模板上。由于要對執行機構進(jìn)行控制，還需要在控制裝置附近安裝轉換控制柜(馬控柜)，用于中途或現場(chǎng)的控制，或者提供中途信號。而采用總線(xiàn)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(xiàn)，且無(wú)須任何隔離和轉換以及輸入輸出模塊，同時(shí)減少了大量的信號電纜、節省了相應的電纜槽、配電柜等硬件，降低了費用，而且還便利了現場(chǎng)接線(xiàn)。
(2)可靠性高。執行機構采用現場(chǎng)總線(xiàn)，其輸出為數字信號。這與傳統的輸出為模擬信號的執行器來(lái)比就大不一樣了，不僅減少了信號轉換過(guò)程中的損失，增加了抗干擾能力，而且所傳遞信號的質(zhì)量也是非常穩定可靠。使用帶現場(chǎng)總線(xiàn)的執行機構減少了大量的接線(xiàn)工作以及大量的中間過(guò)渡裝置，因此也減少了大量的人為錯誤和系統故障。
(3)操作維護方便。采用了現場(chǎng)總線(xiàn)的執行機構具有雙向通訊功能，操作人員在控制室既可對現場(chǎng)執行機構進(jìn)行標定、參數設置、功能組態(tài)，還可在線(xiàn)監測裝置的工作情況，行故障診斷和事故預測、實(shí)施狀態(tài)維修，不再需要像過(guò)去一定要到現場(chǎng)去。由于執行機構時(shí)刻處于被監控狀態(tài)，因此使用和維護十分方便。
(4)可實(shí)現遠程編程、操作、和診斷。當執行機構在現場(chǎng)出現了一些難以解決的問(wèn)題時(shí)，就可以利用裝置上帶有的通訊接口通過(guò)網(wǎng)絡(luò )的途徑來(lái)進(jìn)行遠程會(huì )診，廠(chǎng)家不必到現場(chǎng)。