多種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用

1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介
現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)是指現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、雙向、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線；現(xiàn)場(chǎng)總線遵循國(guó)際統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，具有開發(fā)、互聯(lián)、兼容和互操作性的特性，它使自動(dòng)化系統(tǒng)的功能更加分散，系統(tǒng)更加簡(jiǎn)化，還具有遠(yuǎn)方診斷、調(diào)試的優(yōu)點(diǎn)，可以提高自控系統(tǒng)的安全可靠性。
2 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理及使用情況
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是過(guò)程控制系統(tǒng)中一個(gè)十分重要的現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)裝置，具有行程控制、力矩保護(hù)、手動(dòng)電動(dòng)切換操作、遠(yuǎn)方及就地控制等功能，可以將上位控制設(shè)備和系統(tǒng) (調(diào)節(jié)器、PLC、DCS)給出的電量指令信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的位移，驅(qū)動(dòng)最終的控制部分如閥門、風(fēng)門等至系統(tǒng)所要求的位置，以調(diào)節(jié)和控制流量、風(fēng)量、溫度、壓力等過(guò)程參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過(guò)程控制。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常采用模擬量或脈沖量開展方式，系統(tǒng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接形式。
現(xiàn)場(chǎng)總線類型中適合過(guò)程自動(dòng)化的主要有三種即FF(基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線)、Profibus和WORLDFIP。另外，還有不少其它公司的現(xiàn)場(chǎng)總線，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(tǒng)，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I／0的通信；PROFIBUS-PA專為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可使變送器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置連接在一根總線上并提供本質(zhì)安全和總線供電特性；WorldFIP為世界工廠儀表協(xié)議(World Factory lnstrument Protoc01)，在儀表行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF總線是以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(jù)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和性能要求，執(zhí)行機(jī)構(gòu)上可使用多種現(xiàn)場(chǎng)總線。
3 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)勢(shì)
(1)．現(xiàn)場(chǎng)使用的輔助設(shè)備少。傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)接線極為費(fèi)時(shí)、費(fèi)力：每臺(tái)儀表都必須要有至少7-14根控制線才能將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的參數(shù)傳遞到控制系統(tǒng)的控制模板上。由于要對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，還需要在控制裝置附近安裝轉(zhuǎn)換控制柜(馬控柜)，用于中途或現(xiàn)場(chǎng)的控制，或者提供中途信號(hào)。而采用總線通訊方式，即使是在冗余的情況下，也僅需要兩根電纜4根線，且無(wú)須任何隔離和轉(zhuǎn)換以及輸入輸出模塊，同時(shí)減少了大量的信號(hào)電纜、節(jié)省了相應(yīng)的電纜槽、配電柜等硬件，降低了費(fèi)用，而且還便利了現(xiàn)場(chǎng)接線。
(2)可靠性高。執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用現(xiàn)場(chǎng)總線，其輸出為數(shù)字信號(hào)。這與傳統(tǒng)的輸出為模擬信號(hào)的執(zhí)行器來(lái)比就大不一樣了，不僅減少了信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的損失，增加了抗干擾能力，而且所傳遞信號(hào)的質(zhì)量也是非常穩(wěn)定可靠。使用帶現(xiàn)場(chǎng)總線的執(zhí)行機(jī)構(gòu)減少了大量的接線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(cuò)誤和系統(tǒng)故障。
(3)操作維護(hù)方便。采用了現(xiàn)場(chǎng)總線的執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有雙向通訊功能，操作人員在控制室既可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)定、參數(shù)設(shè)置、功能組態(tài)，還可在線監(jiān)測(cè)裝置的工作情況，行故障診斷和事故預(yù)測(cè)、實(shí)施狀態(tài)維修，不再需要像過(guò)去一定要到現(xiàn)場(chǎng)去。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)刻處于被監(jiān)控狀態(tài)，因此使用和維護(hù)十分方便。
(4)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程、操作、和診斷。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了一些難以解決的問題時(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(yuǎn)程會(huì)診，廠家不必到現(xiàn)場(chǎng)。