现场总线电动阀门控制系统结构

现场总线电动阀门控制系统结构：
不同的阀门执行器现场总线控制系统在结构上是基本相同的。它们一般是由主控站、通信环路和现场单元（本体为阀门或执行器）组成。
1、主控站：
作为master station 的主控站多采用工业PC机构成，以利用其键盘和显示器对系统的操作方式以及工作状态进行控制和监视。用户可根据系统提供的丰富方便的软件包非常容易地生成操作方式、系统状态和控制逻辑的采色了画面，并通过键盘随时发出操作命令，设置系统必要的工作参数条件。
主控站也有特殊设计的盘装式结构，例如Pakscan IIE 的主控站就是这种结构。在它的控制面板上，装有监视环路工作状态的液晶显示器、设置系统参数和数据的键盘以及显示系统运行和报警信息的指示灯。通过控制面板，可完成系统环路波特率、现场单元地址和数据传输等参数的设置。此外，万一主控站失控或系统工作不正常，操作人员可使用键盘直接控制阀门或执行器。而当系统遇到意外情况时，控制面板上还有应急按钮供操作人员紧急关闭系统中zui重要的阀门与管道。图3为采用冗余化安装和工作的Paskcan IIE 系统的盘装式主控站。它可在主控站发生故障后50ms自动切换到备用主控站，从而确保系统仍能安全可靠地运行。
2、通信环路：
如前所述，一般工业现场中的阀门或执行器与控制室之间传输信号所需的接线非常复杂，安装与维修都很困难，费用也很高。而阀门执行器现场总线控制系统中使用的两线或三线电缆既安装简单、维修方便、工作效率高，又成本低、节省费用。特别是系统中所有阀门或执行器用这种电缆一台一台串接起来后形成一条闭合的环路时，每台阀门或执行器都能从环路的两个方向与主控站进行信息和数据的交换，相当又给系统增加了一条冗余通信路径。
系统运行期间，除了正常的工作之外，环路电缆不停地被扫描查询，以确定其是否完整。若通讯环路完整无损，主控站将依过程控制的需要通过环路电缆向现场单元发送控制命令，同时接受现场单元发回的工作状态信息。当然，所有现场单元都已预先设置好了地址并随时准备接受命令和接受查询。一般情况下，主控站要发数次命令。每发一次命令，都要接收到被询址现场单元的应答一次。否则，系统将按环路故障进行处理。现场单元的应答时间则由现场单元的数量以及环路距离所决定。
通信环路一旦断开，在环路断点一侧的现场单元将会自动地形成各自一侧完整的环路，继续保持主控站与所有现场单元之间的通信。
环路断开后，主控站首先通过端口，A向与其连接的*台现场单元发送命令，同时接收该现场单元的应答。然后再向第二台现场单元发送命令，同时也接收这台现场单元的应答。这样，发送命令，接收应答，连接现场单元的环路一步步扩大，直到环路断点处不能再继续下去为止。与此同时，主控站也通过端口B向相反方向的现场单元发送命令并接收应答，直到断点前的现场单元。用这种方法，主控站不仅从环路两个方向确定了断点位置，也确定了断点两端现场单元自行构成的返回路径，从而保证所有现场单元与主控站之间的通信工作始终不被中断。
作为环路故障检查的必要手段，主控站一般要重复进行检查。即不断地发出命令，接收应答。在正常情况下，从端口A发出命令，再由端口B接收应答。
3、现场单元：
阀门执行器现场总线控制系统中的现场单元是根据阀门或执行器的特殊要求专门设计的Smart控制器，结构为单机架装方式或执行器整体方式。但不管是哪种结构方式，它总是和阀门或执行器作为智能化或半智能化的装置来使用的。
通常，半智能化的现场单元仅仅是主控站的一个分散的I/O口。在系统中，它接受主控站的控制命令，对阀门或执行器进行一系列的操作，同时将阀门或执行器上的工作状态和其它信息反馈给主控站，供系统采集、记录、显示和控制使用。
智能化现场单元除可与主控站通过环路进行信息和数据通信并根据主控站命令工作外，还可单独与阀门或执行器构成回路，为工业过程提供阀门定位、逻辑控制、批量操作、PID调节以及多回路运行等多种能力，对位置、流量、压力和液面进行更为丰富和的控制。
无论是智能化还是半智能化的，也无论是架装式还是整体式的，这些现场单元都具有阀门或执行器操作所需要的特殊功能，其中包括：
过力矩保护-在阀门或执行器发生堵转或出力超过限定值时，可自动地切断电源停止运行。
电机过热保护-电机绕组中埋有热敏元件，在由于超载使电机过热时发出信号，然后由保护电路自动切断电源使电机停转。
断信号保护-无论是在输入信号还是位置信号消失或超量程时，执行器都可自动地转入事先预置的安全工作状态，或由闭环控制转入开环控制。信号正常后，执行器可自动恢复到原来的工作状态。
遥控与本机手操-通过按纽进行阀门的“开”、“关”、“停”操作和紧急关闭操作。
故障显示和报警-通过自诊断，可在万一发生故障或工作不正常时自动发出声光报警信号并及时显示故障内容。
由于是在恶劣的现场环境条件下使用，现场单元均采用了高可靠性器件、表面封装技术、坚固的双层密封外壳，特殊的软硬件抗干扰技术等措施来保证其能长期安全可靠地工作。