電動閥門執行器現場總線控製係統及應用
本工程**在大型輸氣管道站場上采用英國Rotork公司的Pakscan電動閥門執行器總線控製係統，大大簡化了監控係統的複雜設計，而且借助其豐富的診斷信息和對故障的容錯能力，使控製係統的可靠性得以提高。
1 閥門執行器現場總線控製係統
近年來，在世界工業閥門和執行器生產製造中占有主導地位的專業化公司相繼推出各自為閥門執行器開發設計的現場總線控製係統。其中主要有美國Limitorque公司的DDC- 100TM係統、美國Key-stone公司的KEYD IG係統和英國Rotork公司的PakscanIIE係統。這類係統，無論其係統結構、總線形式和通信協議如何不同，都完全實現了閥門執行器等現場裝置與上位控製係統的通信和智能化控製。
1.1 係統特點
閥門執行器現場總線控製係統是根據用戶需要*新發展起來的“FCS”（現場控製係統）。其係統配置和構成靈活多變，具有很強的適用性和擴展能力。它很好地解決了現場*常見的有關幹擾噪聲、控製距離、接點容量和工作環境等方麵的問題，具有如下特點：
1.1.1 電纜成本降低
閥門執行器現場總線控製係統由於具有良好的消噪功能，因此，它可以使用帶屏蔽的雙絞線或使用廉價的無屏蔽三線電纜進行係統內部的通信。在常規控製係統中，接到每台閥門執行器上的控製電纜芯數依據其傳輸信號數量而定，*多的可達22根，而閥門執行器現場總路線控製係統中的所有閥門執行器的連接隻需要兩芯或三芯電纜即可完成。
1.1.2 控製係統成本降低
由於采用總線控製方式，上位控製係統節省了大量的I/O卡件和防浪湧保護設備。
1.1.3 係統容量大
根據使用要求和係統規模，閥門執行器現場總線控製係統允許在10～20km的一條通信環路上接入100～250台閥門執行器等各種類型的現場裝置。在整個有效通信環路內，不設中繼站也可將信息或數據傳送到各個現場裝置，同時還不限製接入環路內閥門執行器等裝置之間的距離。
1.1.4 安裝調試成本降低
安裝調試成本降低，由於每台電動執行機構在接線時隻涉及4個接線端子。而傳統控製方式每台電動執行機構所涉及的接線端子少則14個多則30多個，使得安裝調試非常煩瑣。
1.1.5 信息傳遞量大幅度提高
由於采用雙線控製方式可完成傳統22芯電纜所能實現的信息傳遞，使得雙線控製方式所能實現的信息傳遞量得以大幅度提升。
1.1.6 配置齊全
用戶可根據過程控製的需要任意提出要求和配置，這種係統既能以主係統也能以子係統參與過程控製，使用時還可將閥門執行器等設置成智能化或半智能化單元。其它諸如主控站冗餘、緊急操作麵板、各種信號的輸入輸出接口、多站係統和多任務軟件等都可以根據需要來配置。
1.1.7 接口簡單
在閥門執行器現場總線控製係統中，係統內部通信接口短距離一般采用RS232，而長距離則采用RS485。同時，各種信號的輸入輸出接口也都采用插拔連接方式。
1.2 係統結構
不同的閥門執行器現場總線控製係統在結構上是基本相同的。它們一般是由主控站、通信環路和現場單元（本體為閥門執行器）組成。係統結構框圖如圖1所示。
圖1 係統結構框圖
1.2.1 主控站
主控站多采用工業(ye) PC機構成，以利用其鍵盤和顯示器對係統的操作方式以及工作狀態進行控製和監視。用戶可根據係統提供的豐(feng) 富方便的軟件包非常容易地生成操作方式、係統狀態和控製邏輯畫麵，並通過鍵盤隨時發出操作命令，設置係統必要的工作參數條件。DDC-100TM係統和KEYDIG係統采用工業(ye) PC機構成的一種主控站。主控站也有特殊設計的盤裝式結構，例如PakscanIIE的主控站就是這種結構。在它的控製麵板上，裝有監視環路工作狀態的液晶顯示器、設置係統參數和數據的鍵盤以及顯示係統運行和報警信息的指示燈。通過控製麵板，可完成係統環路波特率、現場單元地址和數據傳(chuan) 輸等參數的設置。此外，萬(wan) 一主控站失控或係統工作不正常，操作人員可使用鍵盤直接控製閥門執行器。而當係統遇到意外情況時，控製麵板上還有應急按鈕供操作人員緊急關(guan) 閉係統中*重要的閥門與(yu) 管道。它可在主控站發生故障後50ms自動切換到備用主控站，從(cong) 而確保係統仍能**可靠地運行。
1.2.2 通信環路
一般工業(ye) 現場中的閥門執行器與(yu) 控製室之間傳(chuan) 輸信號所需的接線十分繁雜，安裝與(yu) 維修都很困難，費用也很高。而閥門執行器現場總線控製係統中使用的兩(liang) 線或三線電纜既安裝簡單、維修方便、易於(yu) 擴展、成本低、節省費用。特別是係統中所有閥門執行器用這種電纜一台一台串接起來後形成一條閉合的環路時，每台閥門執行器都能從(cong) 環路的兩(liang) 個(ge) 方向與(yu) 主控站進行信息和數據的交換，相當又給係統增加了一條冗餘(yu) 通信路徑。
1.2 係統工作原理
係統運行期間，除了正常的工作之外，環路電纜不停地被掃描查詢，以確定其是否完整。若通信環路完整無損，主控站將依過程控製的需要通過環路電纜向現場單元發送控製命令，同時接受現場單元發回的工作狀態信息。當然，所有現場單元都已預先設置好了地址並隨時準備接受命令和接受查詢。一般情況下，主控站要發數次命令。每發一次命令，都要接收到被詢址現場單元的應答一次，否則，係統將按環路故障進行處理。現場單元的應答時間則由現場單元的數量以及環路距離所決(jue) 定。