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現(xiàn)場總線電動閥門控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2016年11月23日 13:02:14人氣:1760來源:上海湖泉閥門集團有限公司

現(xiàn)場總線電動閥門控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu):
不同的閥門執(zhí)行器現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是基本相同的。它們一般是由主控站、通信環(huán)路和現(xiàn)場單元(本體為閥門或執(zhí)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(gòu)成,以利用其鍵盤和顯示器對系統(tǒng)的操作方式以及工作狀態(tài)進行控制和監(jiān)視。用戶可根據(jù)系統(tǒng)提供的豐富方便的軟件包非常容易地生成操作方式、系統(tǒng)狀態(tài)和控制邏輯的采色了畫面,并通過鍵盤隨時發(fā)出操作命令,設(shè)置系統(tǒng)必要的工作參數(shù)條件。
主控站也有特殊設(shè)計的盤裝式結(jié)構(gòu),例如Pakscan IIE 的主控站就是這種結(jié)構(gòu)。在它的控制面板上,裝有監(jiān)視環(huán)路工作狀態(tài)的液晶顯示器、設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和數(shù)據(jù)的鍵盤以及顯示系統(tǒng)運行和報警信息的指示燈。通過控制面板,可完成系統(tǒng)環(huán)路波特率、現(xiàn)場單元地址和數(shù)據(jù)傳輸?shù)葏?shù)的設(shè)置。此外,萬一主控站失控或系統(tǒng)工作不正常,操作人員可使用鍵盤直接控制閥門或執(zhí)行器。而當系統(tǒng)遇到意外情況時,控制面板上還有應急按鈕供操作人員緊急關(guān)閉系統(tǒng)中zui重要的閥門與管道。圖3為采用冗余化安裝和工作的Paskcan IIE 系統(tǒng)的盤裝式主控站。它可在主控站發(fā)生故障后50ms自動切換到備用主控站,從而確保系統(tǒng)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(xiàn)場中的閥門或執(zhí)行器與控制室之間傳輸信號所需的接線非常復雜,安裝與維修都很困難,費用也很高。而閥門執(zhí)行器現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中使用的兩線或三線電纜既安裝簡單、維修方便、工作效率高,又成本低、節(jié)省費用。特別是系統(tǒng)中所有閥門或執(zhí)行器用這種電纜一臺一臺串接起來后形成一條閉合的環(huán)路時,每臺閥門或執(zhí)行器都能從環(huán)路的兩個方向與主控站進行信息和數(shù)據(jù)的交換,相當又給系統(tǒng)增加了一條冗余通信路徑。
系統(tǒng)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,以確定其是否完整。若通訊環(huán)路完整無損,主控站將依過程控制的需要通過環(huán)路電纜向現(xiàn)場單元發(fā)送控制命令,同時接受現(xiàn)場單元發(fā)回的工作狀態(tài)信息。當然,所有現(xiàn)場單元都已預先設(shè)置好了地址并隨時準備接受命令和接受查詢。一般情況下,主控站要發(fā)數(shù)次命令。每發(fā)一次命令,都要接收到被詢址現(xiàn)場單元的應答一次。否則,系統(tǒng)將按環(huán)路故障進行處理?,F(xiàn)場單元的應答時間則由現(xiàn)場單元的數(shù)量以及環(huán)路距離所決定。
通信環(huán)路一旦斷開,在環(huán)路斷點一側(cè)的現(xiàn)場單元將會自動地形成各自一側(cè)完整的環(huán)路,繼續(xù)保持主控站與所有現(xiàn)場單元之間的通信。
環(huán)路斷開后,主控站首先通過端口,A向與其連接的*臺現(xiàn)場單元發(fā)送命令,同時接收該現(xiàn)場單元的應答。然后再向第二臺現(xiàn)場單元發(fā)送命令,同時也接收這臺現(xiàn)場單元的應答。這樣,發(fā)送命令,接收應答,連接現(xiàn)場單元的環(huán)路一步步擴大,直到環(huán)路斷點處不能再繼續(xù)下去為止。與此同時,主控站也通過端口B向相反方向的現(xiàn)場單元發(fā)送命令并接收應答,直到斷點前的現(xiàn)場單元。用這種方法,主控站不僅從環(huán)路兩個方向確定了斷點位置,也確定了斷點兩端現(xiàn)場單元自行構(gòu)成的返回路徑,從而保證所有現(xiàn)場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發(fā)出命令,再由端口B接收應答。
3、現(xiàn)場單元:
閥門執(zhí)行器現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場單元是根據(jù)閥門或執(zhí)行器的特殊要求專門設(shè)計的Smart控制器,結(jié)構(gòu)為單機架裝方式或執(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)場單元僅僅是主控站的一個分散的I/O口。在系統(tǒng)中,它接受主控站的控制命令,對閥門或執(zhí)行器進行一系列的操作,同時將閥門或執(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)場單元除可與主控站通過環(huán)路進行信息和數(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)以及多回路運行等多種能力,對位置、流量、壓力和液面進行更為豐富和的控制。
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-在閥門或執(zhí)行器發(fā)生堵轉(zhuǎn)或出力超過限定值時,可自動地切斷電源停止運行。
電機過熱保護-電機繞組中埋有熱敏元件,在由于超載使電機過熱時發(fā)出信號,然后由保護電路自動切斷電源使電機停轉(zhuǎn)。
斷信號保護-無論是在輸入信號還是位置信號消失或超量程時,執(zhí)行器都可自動地轉(zhuǎn)入事先預置的安全工作狀態(tài),或由閉環(huán)控制轉(zhuǎn)入開環(huán)控制。信號正常后,執(zhí)行器可自動恢復到原來的工作狀態(tài)。
遙控與本機手操-通過按紐進行閥門的“開”、“關(guān)”、“停”操作和緊急關(guān)閉操作。
故障顯示和報警-通過自診斷,可在萬一發(fā)生故障或工作不正常時自動發(fā)出聲光報警信號并及時顯示故障內(nèi)容。
由于是在惡劣的現(xiàn)場環(huán)境條件下使用,現(xiàn)場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)等措施來保證其能長期安全可靠地工作。

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