現場(chǎng)總線(xiàn)電動(dòng)閥門(mén)控制系統結構

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。

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。

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)直接控制現場(chǎng)總線(xiàn)電動(dòng)閥門(mén)。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*重要的閥門(mén)與管道。圖3為采用冗余化安裝和工作的Paskcan IIE 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。

2、通信環(huán)路：

如前所述，一般工業(yè)現場(chǎng)中的現場(chǎng)總線(xiàn)電動(dòng)閥門(mén)與控制室之間傳輸信號所需的接線(xiàn)非常復雜，安裝與維修都很困難，費用也很高。而閥門(mén)執行器現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統中使用的兩線(xiàn)或三線(xiàn)電纜既安裝簡(jiǎn)單、維修方便、工作效率高，又成本低、節省費用。特別是系統中所有閥門(mén)或執行器用這種電纜一臺一臺串接起來(lái)后形成一條閉合的環(huán)路時(shí)，每臺閥門(mén)或執行器都能從環(huán)路的兩個(gè)方向與主控站進(jìn)行信息和數據的交換，相當又給系統增加了一條冗余通信路徑。

系統運行期間，除了正常的工作之外，環(huán)路電纜不停地被掃描查詢(xún)，以確定其是否完整。若通訊環(huán)路完整無(wú)損，主控站將依過(guò)程控制的需要通過(guò)環(huán)路電纜向現場(chǎng)單元發(fā)送控制命令，同時(shí)接受現場(chǎng)單元發(fā)回的工作狀態(tài)信息。當然，所有現場(chǎng)單元都已預先設置好了地址并隨時(shí)準備接受命令和接受查詢(xún)。一般情況下，主控站要發(fā)數次命令。每發(fā)一次命令，都要接收到被詢(xún)址現場(chǎng)單元的應答一次。否則，系統將按環(huán)路故障進(jìn)行處理�，F場(chǎng)單元的應答時(shí)間則由現場(chǎng)單元的數量以及環(huán)路距離所決定。

通信環(huán)路一旦斷開(kāi)，在環(huán)路斷點(diǎn)一側的現場(chǎng)單元將會(huì )自動(dòng)地形成各自一側完整的環(huán)路，繼續保持主控站與所有現場(chǎng)單元之間的通信。

環(huán)路斷開(kāi)后，主控站首先通過(guò)端口，A向與其連接的*臺現場(chǎng)單元發(fā)送命令，同時(shí)接收該現場(chǎng)單元的應答。然后再向第二臺現場(chǎng)單元發(fā)送命令，同時(shí)也接收這臺現場(chǎng)單元的應答。這樣，發(fā)送命令，接收應答，連接現場(chǎng)單元的環(huán)路一步步擴大，直到環(huán)路斷點(diǎn)處不能再繼續下去為止。與此同時(shí)，主控站也通過(guò)端口B向相反方向的現場(chǎng)單元發(fā)送命令并接收應答，直到斷點(diǎn)前的現場(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)兩端現場(chǎng)單元自行構成的返回路徑，從而保證所有現場(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，主控站一般要重復進(jìn)行檢查。即不斷地發(fā)出命令，接收應答。在正常情況下，從端口A(yíng)發(fā)出命令，再由端口B接收應答。

3、現場(chǎng)單元：

閥門(mén)執行器現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統中的現場(chǎng)單元是根據現場(chǎng)總線(xiàn)電動(dòng)閥門(mén)的特殊要求專(zhuān)門(mén)設計的Smart控制器，結構為單機架裝方式或執行器整體方式。但不管是哪種結構方式，它總是和閥門(mén)或執行器作為智能化或半智能化的裝置來(lái)使用的。

通常，半智能化的現場(chǎng)單元僅僅是主控站的一個(gè)分散的I/O口。在系統中，它接受主控站的控制命令，對閥門(mén)或執行器進(jìn)行一系列的操作，同時(shí)將閥門(mén)或執行器上的工作狀態(tài)和其它信息反饋給主控站，供系統采集、記錄、顯示和控制使用。

智能化現場(chǎng)單元除可與主控站通過(guò)環(huán)路進(jìn)行信息和數據通信并根據主控站命令工作外，還可單獨與閥門(mén)或執行器構成回路，為工業(yè)過(guò)程提供閥門(mén)定位、邏輯控制、批量操作、PID調節以及多回路運行等多種能力，對位置、流量、壓力和液面進(jìn)行更為豐富和精確的控制。

無(wú)論是智能化還是半智能化的，也無(wú)論是架裝式還是整體式的，這些現場(chǎng)單元都具有閥門(mén)或執行器操作所需要的特殊功能，其中包括：

過(guò)力矩保護-在閥門(mén)或執行器發(fā)生堵轉或出力超過(guò)限定值時(shí)，可自動(dòng)地切斷電源停止運行。

電機過(guò)熱保護-電機繞組中埋有熱敏元件，在由于超載使電機過(guò)熱時(shí)發(fā)出信號，然后由保護電路自動(dòng)切斷電源使電機停轉。

斷信號保護-無(wú)論是在輸入信號還是位置信號消失或超量程時(shí)，執行器都可自動(dòng)地轉入事先預置的安全工作狀態(tài)，或由閉環(huán)控制轉入開(kāi)環(huán)控制。信號正常后，執行器可自動(dòng)恢復到原來(lái)的工作狀態(tài)。

遙控與本機手操-通過(guò)按紐進(jìn)行閥門(mén)的“開(kāi)”、“關(guān)”、“停”操作和緊急關(guān)閉操作。

故障顯示和報警-通過(guò)自診斷，可在萬(wàn)一發(fā)生故障或工作不正常時(shí)自動(dòng)發(fā)出聲光報警信號并及時(shí)顯示故障內容。

由于是在惡劣的現場(chǎng)環(huán)境條件下使用，現場(chǎng)單元均采用了高可靠性器件、表面封裝技術(shù)、堅固的雙層密封外殼，特殊的軟硬件抗干擾技術(shù)等措施來(lái)保證其能長(cháng)期安全可靠地工作。