閥門執(zhí)行器現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

　　環(huán)路斷開后，主控站首先通過端口
　　A向與其連接的第一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)單元發(fā)送命令，同時(shí)接收該現(xiàn)場(chǎng)單元的應(yīng)答。然后再向第二臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)單元發(fā)送命令，同時(shí)也接收這臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)單元的應(yīng)答。這樣，發(fā)送命令，接收應(yīng)答，連接現(xiàn)場(chǎng)單元的環(huán)路一步步擴(kuò)大，直到環(huán)路斷點(diǎn)處不能再繼續(xù)下去為止。與此同時(shí)，主控站也通過端口B向相反方向的現(xiàn)場(chǎng)單元發(fā)送命令并接收應(yīng)答，直到斷點(diǎn)前的現(xiàn)場(chǎng)單元。用這種方法，主控站不僅從環(huán)路兩個(gè)方向確定了斷點(diǎn)位置，也確定了斷點(diǎn)兩端現(xiàn)場(chǎng)單元自行構(gòu)成的返回路徑，從而保證所有現(xiàn)場(chǎng)單元與主控站之間的通信工作始終不被中斷。
　　作為環(huán)路故障檢查的必要手段，主控站一般要重復(fù)進(jìn)行檢查。即不斷地發(fā)出命令，接收應(yīng)答。在正常情況下，從端口A發(fā)出命令，再由端口B接收應(yīng)答。
　　2.3 現(xiàn)場(chǎng)單元
　　閥門執(zhí)行器現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)單元是根據(jù)閥門或執(zhí)行器的特殊要求專門設(shè)計(jì)的Smart控制器，結(jié)構(gòu)為單機(jī)架裝方式或執(zhí)行器整體方式。但不管是哪種結(jié)構(gòu)方式，它總是和閥門或執(zhí)行器作為智能化或半智能化的裝置來使用的。
　　通常，半智能化的現(xiàn)場(chǎng)單元僅僅是主控站的一個(gè)分散的I/O口。在系統(tǒng)中，它接受主控站的控制命令，對(duì)閥門或執(zhí)行器進(jìn)行一系列的操作，同時(shí)將閥門或執(zhí)行器上的工作狀態(tài)和其它信息反饋給主控站，供系統(tǒng)采集、記錄、顯示和控制使用。
　　智能化現(xiàn)場(chǎng)單元除可與主控站通過環(huán)路進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)通信并根據(jù)主控站命令工作外，還可單獨(dú)與閥門或執(zhí)行器構(gòu)成回路，為工業(yè)過程提供閥門定位、邏輯控制、批量操作、PID調(diào)節(jié)以及多回路運(yùn)行等多種能力，對(duì)位置、流量、壓力和液面進(jìn)行更為豐富和精確的控制。
　　無論是智能化還是半智能化的，也無論是架裝式還是整體式的，這些現(xiàn)場(chǎng)單元都具有閥門或執(zhí)行器操作所需要的特殊功能，其中包括：
　　過力矩保護(hù)-在閥門或執(zhí)行器發(fā)生堵轉(zhuǎn)或出力超過限定值時(shí)，可自動(dòng)地切斷電源停止運(yùn)行。
　　電機(jī)過熱保護(hù)-電機(jī)繞組中埋有熱敏元件，在由于超載使電機(jī)過熱時(shí)發(fā)出信號(hào)，然后由保護(hù)電路自動(dòng)切斷電源使電機(jī)停轉(zhuǎn)。
　　斷信號(hào)保護(hù)-無論是在輸入信號(hào)還是位置信號(hào)消失或超量程時(shí)，執(zhí)行器都可自動(dòng)地轉(zhuǎn)入事先預(yù)置的安全工作狀態(tài)，或由閉環(huán)控制轉(zhuǎn)入開環(huán)控制。信號(hào)正常后，執(zhí)行器可自動(dòng)恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)。
　　遙控與本機(jī)手操-通過按紐進(jìn)行閥門的“開”、“關(guān)”、“停”操作和緊急關(guān)閉操作。
　　故障顯示和報(bào)警-通過自診斷，可在萬一發(fā)生故障或工作不正常時(shí)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并及時(shí)顯示故障內(nèi)容。
　　由于是在惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件下使用，現(xiàn)場(chǎng)單元均采用了高可靠性器件、表面封裝技術(shù)、堅(jiān)固的雙層密封外殼，特殊的軟硬件抗干擾技術(shù)等措施來保證其能長(zhǎng)期安全可靠地工作。
　　3、總線形式和通信協(xié)議
　　在閥門執(zhí)行器現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中，維持系統(tǒng)高效而有秩序工作的是系統(tǒng)通信所使用的各種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。
　　在國際性現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)沒有完全統(tǒng)一之前，閥門或執(zhí)行器專業(yè)公司出于自身的利益，開發(fā)了各自的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)有共同之處，也有不同之處。同時(shí)，系統(tǒng)所使用的總線形式和通信協(xié)議有相同的也有不同的。Limitorque的DDC-100TM系統(tǒng)使用的總線技術(shù)是Inter
　　公司的Bitbus。這是一種總線串行接口，物理層基于RS485，通道以IBM公司研制的SDLC協(xié)議為基礎(chǔ)。它不僅在DDC-100TM系統(tǒng)中與環(huán)路上自家的裝置兼容，通過專用接口，還可與Honeywell
　　Foxboro Taylor 等其它公司的DCS和PLC 兼容，使用起來非常得心應(yīng)手。
　　Keystone 公司的KEYDIG 系統(tǒng)采用的是Valvbus
　　總線。它的通信是通過RS232、RS485標(biāo)準(zhǔn)接口和Modus或Ascll協(xié)議完成的。除此之外，Valvbus
　　使用了一種專利信號(hào)波形，從而形成一種高強(qiáng)的數(shù)字載波，使得該系統(tǒng)抗干擾能力極強(qiáng)，不必對(duì)所用的電纜類型進(jìn)行限制。
　　Rotork公司的Pakscan
　　IIE系統(tǒng)使用的是Modbus總線協(xié)議。這是一種為在2400波特的額定信號(hào)速率下高速和可靠通信而設(shè)計(jì)的總線協(xié)議。在這個(gè)信號(hào)速率下，傳輸一個(gè)指令到現(xiàn)場(chǎng)單元的時(shí)間是27ms，掃描一個(gè)具有240臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)單元的環(huán)路需要1.9秒。有60臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)單元的現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)路用0.4秒就可掃描完畢。
　　此外，目前還有一些廠家正在開發(fā)或生產(chǎn)采用Hart和FF總線協(xié)議的閥門、電氣轉(zhuǎn)換器和執(zhí)行器。我國在“九五”期間也組織開發(fā)了Hart和FF協(xié)議儀表產(chǎn)品，其中就有執(zhí)行器。
　　盡管有各自的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，盡管其局域網(wǎng)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不一，但無論哪種總線協(xié)議，都是用于現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制系統(tǒng)之間進(jìn)行全數(shù)字化、雙向和多站通信工作的，而且從總體上看，還都是靠軟硬件來實(shí)現(xiàn)的。上述幾種系統(tǒng)所使用的總線協(xié)議實(shí)現(xiàn)的一般方法是，較低層的具體功能和任務(wù)要求主要由硬件實(shí)現(xiàn)，而高層則主要由軟件來實(shí)現(xiàn)。
　　迄今為止，閥門執(zhí)行器現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用歷史不過是短短的幾年時(shí)間。它一出現(xiàn)，就徹底改變了閥門或執(zhí)行器的控制和維護(hù)方法，并解決了長(zhǎng)期因擾過程控制系統(tǒng)的閥門或執(zhí)行器的接線、調(diào)試和維修問題。這使我們看到，它不僅改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，還必將對(duì)過程控制領(lǐng)域產(chǎn)生巨大而深遠(yuǎn)的影響。