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現場總線電動閥門控制系統(tǒng)結構

閱讀:2003      發(fā)布時間:2016-11-23
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現場總線電動閥門控制系統(tǒng)結構:
不同的閥門執(zhí)行器現場總線控制系統(tǒng)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,設置系統(tǒng)必要的工作參數條件。
主控站也有特殊設計的盤裝式結構,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(jiān)視環(huán)路工作狀態(tài)的液晶顯示器、設置系統(tǒng)參數和數據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、現場單元地址和數據傳輸等參數的設置。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據的交換,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)路電纜向現場單元發(fā)送控制命令,同時接受現場單元發(fā)回的工作狀態(tài)信息。當然,所有現場單元都已預先設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)數次命令。每發(fā)一次命令,都要接收到被詢址現場單元的應答一次。否則,系統(tǒng)將按環(huán)路故障進行處理?,F場單元的應答時間則由現場單元的數量以及環(huán)路距離所決定。
通信環(huán)路一旦斷開,在環(huán)路斷點一側的現場單元將會自動地形成各自一側完整的環(huán)路,繼續(xù)保持主控站與所有現場單元之間的通信。
環(huán)路斷開后,主控站首先通過端口,A向與其連接的*臺現場單元發(fā)送命令,同時接收該現場單元的應答。然后再向第二臺現場單元發(fā)送命令,同時也接收這臺現場單元的應答。這樣,發(fā)送命令,接收應答,連接現場單元的環(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向相反方向的現場單元發(fā)送命令并接收應答,直到斷點前的現場單元。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場單元自行構成的返回路徑,從而保證所有現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、現場單元:
閥門執(zhí)行器現場總線控制系統(tǒng)中的現場單元是根據閥門或執(zhí)行器的特殊要求專門設計的Smart控制器,結構為單機架裝方式或執(zhí)行器整體方式。但不管是哪種結構方式,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。
智能化現場單元除可與主控站通過環(huán)路進行信息和數據通信并根據主控站命令工作外,還可單獨與閥門或執(zhí)行器構成回路,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。
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)行器都可自動地轉入事先預置的安全工作狀態(tài),或由閉環(huán)控制轉入開環(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”、“停”操作和緊急關閉操作。
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容。
由于是在惡劣的現場環(huán)境條件下使用,現場單元均采用了高可靠性器件、表面封裝技術、堅固的雙層密封外殼,特殊的軟硬件抗干擾技術等措施來保證其能長期安全可靠地工作。

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