多種現(xiàn)場總線技術(shù)在電動執(zhí)行機構(gòu)中的應(yīng)用

1 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介
現(xiàn)場總線(Fieldbus)是指現(xiàn)場設(shè)備與自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、雙向、多點通信的數(shù)據(jù)總線；現(xiàn)場總線遵循國際統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準，具有開發(fā)、互聯(lián)、兼容和互操作性的特性，它使自動化系統(tǒng)的功能更加分散，系統(tǒng)更加簡化，還具有遠方診斷、調(diào)試的優(yōu)點，可以提高自控系統(tǒng)的安全可靠性。
2 電動執(zhí)行機構(gòu)的工作原理及使用情況
電動執(zhí)行機構(gòu)是過程控制系統(tǒng)中一個十分重要的現(xiàn)場驅(qū)動裝置，具有行程控制、力矩保護、手動電動切換操作、遠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轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的位移，驅(qū)動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、壓力等過程參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的過程控制。電動執(zhí)行機構(gòu)通常采用模擬量或脈沖量開展方式，系統(tǒng)與執(zhí)行機構(gòu)之間采用點對點的連接形式。
現(xiàn)場總線類型中適合過程自動化的主要有三種即FF(基金會現(xiàn)場總線)、Profibus和WORLDFIP。另外，還有不少其它公司的現(xiàn)場總線，如Modbus、P-NET等。PROFIBUS由三個兼容部分組成，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)備級控制系統(tǒng)與分散式I／0的通信；PROFIBUS-PA專為過程自動化設(shè)計，可使變送器與執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動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。基金會現(xiàn)場總線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)電動執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和性能要求，執(zhí)行機構(gòu)上可使用多種現(xiàn)場總線。
3 電動執(zhí)行機構(gòu)上應(yīng)用現(xiàn)場總線的優(yōu)勢
(1)．現(xiàn)場使用的輔助設(shè)備少。傳統(tǒng)的現(xiàn)場接線極為費時、費力：每臺儀表都必須要有至少7-14根控制線才能將執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù)傳遞到控制系統(tǒng)的控制模板上。由于要對執(zhí)行機構(gòu)進行控制，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)場的控制，或者提供中途信號。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，且無須任何隔離和轉(zhuǎn)換以及輸入輸出模塊，同時減少了大量的信號電纜、節(jié)省了相應(yīng)的電纜槽、配電柜等硬件，降低了費用，而且還便利了現(xiàn)場接線。
(2)可靠性高。執(zhí)行機構(gòu)采用現(xiàn)場總線，其輸出為數(shù)字信號。這與傳統(tǒng)的輸出為模擬信號的執(zhí)行器來比就大不一樣了，不僅減少了信號轉(zhuǎn)換過程中的損失，增加了抗干擾能力，而且所傳遞信號的質(zhì)量也是非常穩(wěn)定可靠。使用帶現(xiàn)場總線的執(zhí)行機構(gòu)減少了大量的接線工作以及大量的中間過渡裝置，因此也減少了大量的人為錯誤和系統(tǒng)故障。
(3)操作維護方便。采用了現(xiàn)場總線的執(zhí)行機構(gòu)具有雙向通訊功能，操作人員在控制室既可對現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)進行標(biāo)定、參數(shù)設(shè)置、功能組態(tài)，還可在線監(jiān)測裝置的工作情況，行故障診斷和事故預(yù)測、實施狀態(tài)維修，不再需要像過去一定要到現(xiàn)場去。由于執(zhí)行機構(gòu)時刻處于被監(jiān)控狀態(tài)，因此使用和維護十分方便。
(4)可實現(xiàn)遠程編程、操作、和診斷。當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)在現(xiàn)場出現(xiàn)了一些難以解決的問題時，就可以利用裝置上帶有的通訊接口通過網(wǎng)絡(luò)的途徑來進行遠程會診，廠家不必到現(xiàn)場。