摘要：本(ben)文(wen)探(tan)討(tao)了(le)電(dian)動(dong)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)使(shi)用(yong)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)技(ji)術(shu)優(you)勢(shi)，提(ti)出(chu)電(dian)動(dong)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)設(she)計(ji)的(de)原(yuan)則(ze)和(he)要(yao)點(dian)，介(jie)紹(shao)了(le)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)改(gai)在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)一(yi)些(xie)注(zhu)意(yi)事(shi)項(xiang)。

    關鍵詞：現場總線 電動執行機構 應用

    1 現場總線技術簡介

    現場總線(HELDBUS)是指現場設備與自動控製裝置之間的數字式、串行

、雙向、多點通信的數據總線；現場總線遵循國際統一的協議標準，具有開發、互聯
、兼容和互操作性的特性，它使自動化係統的功能更加分散，係統更加簡化

，還具有遠方診斷

、調試的優點，可以提高自控係統的安全可靠性。

    2 電動執行機構的工作原理及使用情況

    電動執行機構是過程控製係統中一個十分重要的現場驅動裝置，具有行程控製
、力矩保護、手動電動切換操作

、遠方及就地控製等功能，可以將上位控製設備和係統(調節器
、PLC、DCS)給出的電量指令信號轉化為相應的位移，驅動最終的控製部分如閥門、風門等至係統所要求的位置，以調節和控製流量
、風量
、溫度
、壓(ya)力(li)等(deng)過(guo)程(cheng)參(can)數(shu)，實(shi)現(xian)係(xi)統(tong)的(de)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)。電(dian)動(dong)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)模(mo)擬(ni)量(liang)或(huo)脈(mai)衝(chong)量(liang)開(kai)展(zhan)方(fang)式(shi)，係(xi)統(tong)與(yu)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)之(zhi)間(jian)采(cai)用(yong)點(dian)對(dui)點(dian)的(de)連(lian)接(jie)形(xing)式(shi)。

    現場總線類型中適合過程自動化的主要有三種即FF  (基金會現場總線)、PROFIBUS和WORLDFIP。另外，還有不少其它公司的現場總線
，如MODBUS
、PROCESS- 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係統，用於設備級控製係統與分散式I／0的通信；PROFIBUS-PA專為過程自動化設計，可使變送器與執行機構、驅動裝置連接在一根總線上並提供本質安全和總線供電特性；WorldFIP為世界工廠儀表協議(World Factory lnstrument Protoc01)，在儀表行業得到了廣泛的應用。基金會現場總線FF總線是以FISHER-ROSEMOUNT公司為首聯合80家公司製定的ISP協議和以HONEYWELL公司為首聯合歐洲150家公司製定的WORLDFIP協議。

    根據電動執行機構的結構和性能要求，執行機構上可使用現場總線。

    3 電動執行機構上應用現場總線的優勢

    (1)．現場使用的輔助設備少。傳統的現場接線極為費時
、費力：每台儀表都必須要有至少7-14根控製線才能將執行機構的參數傳遞到控製係統的控製模板上。由於要對執行機構進行控製
，還需要在控製裝置附近安裝轉換控製櫃(馬控櫃)，用於中途或現場的控製，或者提供中途信號。而采用總線通訊方式，即使是在冗餘的情況下
，也僅需要兩根電纜4根線，且無須任何隔離和轉換以及輸入輸出模塊，同時減少了大量的信號電纜
、節省了相應的電纜槽、配電櫃等硬件，降低了費用，而且還便利了現場接線。

    (2)可(ke)靠(kao)性(xing)高(gao)。執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)采(cai)用(yong)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)，其(qi)輸(shu)出(chu)為(wei)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)。這(zhe)與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)輸(shu)出(chu)為(wei)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)的(de)執(zhi)行(xing)器(qi)來(lai)比(bi)就(jiu)大(da)不(bu)一(yi)樣(yang)了(le)，不(bu)僅(jin)減(jian)少(shao)了(le)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換(huan)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)損(sun)失(shi)
，增(zeng)加(jia)了(le)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)
，而(er)且(qie)所(suo)傳(chuan)遞(di)信(xin)號(hao)的(de)質(zhi)量(liang)也(ye)是(shi)非(fei)常(chang)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)。使(shi)用(yong)帶(dai)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)的(de)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)減(jian)少(shao)了(le)大(da)量(liang)的(de)接(jie)線(xian)工(gong)作(zuo)以(yi)及(ji)大(da)量(liang)的(de)中(zhong)間(jian)過(guo)渡(du)裝(zhuang)置(zhi)，因(yin)此(ci)也(ye)減(jian)少(shao)了(le)大(da)量(liang)的(de)人(ren)為(wei)錯(cuo)誤(wu)和(he)係(xi)統(tong)故(gu)障(zhang)。

    (3)操作維護方便。采用了現場總線的執行機構具有雙向通訊功能
，操作人員在控製室既可對現場執行機構進行標定

、參數設置、功能組態，還可在線監測裝置的工作情況，行故障診斷和事故預測
、實施狀態維修，不再需要像過去一定要到現場去。由於執行機構時刻處於被監控狀態，因此使用和維護十分方便。

    (4)可實現遠程編程
、操作、和he診zhen斷duan。當dang執zhi行xing機ji構gou在zai現xian場chang出chu現xian了le一yi些xie難nan以yi解jie決jue的de問wen題ti時shi，就jiu可ke以yi利li用yong裝zhuang置zhi上shang帶dai有you的de通tong訊xun接jie口kou通tong過guo網wang絡luo的de途tu徑jing來lai進jin行xing遠yuan程cheng會hui診zhen
，廠chang家jia不bu必bi到dao現xian場chang。

    4 設計電動執行機構現場總線的一般原則及要點

    (1)設計電動執行機構現場總線的一般原則。

    電動執行機構采用的現場總線必須與係統的總線類型一致。如選用PROFIBUS現場總線控製係統，則電動執行機構中也必須選用相應的PROFIBUS現場總線。如選用PROCESS-NETzongxianxitong

，diandongzhixingjigouyebixuxuanyongnenggoumanzugaixitongdexianchangzongxian。butongdexianchangzongxianyouyubiaozhunbutong
，bunengxianghujianrong。zaishiyongguochengzhong，zhiyoujuyouzunxuntongyizongxianyaoqiudeshebeicainengxianghutongxun。

    xianchangzongxianxiangduiyuzhenggediandongzhixingjigoulaijiangshiyigebujian，yinerzaishejishiyaozhuyihezhenggexitongyaorongweiyigezhengti。bunengfashengxianghuchongtuhuomaodun。juyouxianchangzongxiandezhixingjigoubibudaixianchangzongxiandezhixingjigougengxianjin、更方便。

    (2)設計電動執行機構現場總線的要點。

    現xian場chang總zong線xian電dian動dong執zhi行xing機ji構gou的de設she計ji要yao點dian是shi功gong能neng控kong製zhi版ban，通tong訊xun接jie口kou板ban
，係xi統tong軟ruan件jian等deng幾ji個ge重zhong要yao內nei容rong的de設she計ji。功gong能neng控kong製zhi板ban是shi整zheng個ge機ji構gou的de核he心xin。完wan成cheng好hao它ta的de設she計ji將jiang直zhi接jie關guan係xi到dao現xian場chang總zong線xian功gong能neng的de最zui終zhong實shi現xian和he使shi用yong。對dui應ying不bu同tong的de現xian場chang總zong線xian標biao準zhun
，功gong能neng控kong製zhi板ban也ye不bu一yi樣yang，PROFIBUS現場總線中最重要的是ASIC SPC-3(一種專用集成電路)。

    通訊接口板是設計現場總線的又一個關鍵。不同的現場總線要采用不同的通訊控製卡，如果是PROFIBUS現場總線，就必須采用能夠與PROFIBUS總線進行通訊的通訊卡。如果選用MODBUS卡，則相對應的現場總線就必須是MODBUS現場總線。用戶在執行器中根據要求插入不同的通訊控製卡
，執行器就能與支持該通訊協議的PLC、DCS等控製裝置一起構成不同的總線係統。

    除了接口板外，相對應的還有各自不同的接口。  PROFIBUS的接口為RS485串口，PROCESS-NET的接口為RS485、RS232串口。

    總線係統必須采用專用的軟件功能模塊來完成人--機對話。SIEMENS公司在執行器上采用的是SIMATIC S7-400係統中的SIPPOS5軟件。SDA公司的AS執行器上采用的是SMARTMANAGER軟件。

    5 帶現場總線的電動執行機構的應用

    (1)總線的主控製單元與設備之間的連接

    在zai總zong線xian控kong製zhi下xia
，一yi個ge環huan路lu中zhong的de所suo有you執zhi行xing器qi被bei一yi根gen屏ping蔽bi雙shuang絞jiao線xian串chuan聯lian起qi來lai，所suo有you控kong製zhi及ji反fan饋kui信xin息xi均jun通tong過guo這zhe根gen雙shuang絞jiao線xian進jin行xing傳chuan輸shu，完wan全quan取qu代dai傳chuan統tong的de十shi四si線xian製zhi。當dang需xu要yao增zeng加jia執zhi行xing器qi時shi，隻zhi需xu一yi根gen雙shuang絞jiao線xian和he上shang級ji控kong製zhi裝zhuang置zhi(PLC或集散控製係統DCS)的一個串口，並不需要對每個執行器都單獨使用一根多芯電纜，更不需要增加PLC大量的I／0接口。

    (2)現場總線的保護

    對dui於yu傳chuan統tong的de總zong線xian控kong製zhi係xi統tong而er言yan

，出chu現xian線xian路lu故gu障zhang是shi非fei常chang致zhi命ming的de。在zai執zhi行xing器qi上shang設she計ji總zong線xian係xi統tong時shi要yao注zhu意yi采cai用yong具ju有you強qiang大da保bao障zhang功gong能neng的de冗rong餘yu結jie構gou。兩liang根gen屏ping蔽bi的de雙shuang絞jiao線xian--一進一出用於單通道操作，每根電纜中的兩根線互為冗餘
，實現雙通道操作，如果其中一根線路出現故障--斷開
、短路、接地等係統要能夠及時地啟動保護係統，保證整個大係統的正常運行；

    當dang執zhi行xing器qi或huo執zhi行xing器qi所suo控kong製zhi的de設she備bei出chu現xian問wen題ti時shi，係xi統tong要yao能neng夠gou及ji時shi地di給gei予yu識shi別bie
，並bing將jiang該gai執zhi行xing器qi的de各ge項xiang參can數shu反fan饋kui給gei主zhu控kong裝zhuang置zhi
，或huo者zhe將jiang該gai節jie點dian從cong整zheng個ge係xi統tong中zhong脫tuo開kai，以yi維wei持chi整zheng個ge係xi統tong的de穩wen定ding。由you於yu總zong線xian係xi統tong自zi身shen具ju有you的de自zi診zhen斷duan功gong能neng，當dang使shi用yong總zong線xian控kong製zhi時shi，可ke以yi最zui大da限xian度du地di縮suo短duan檢jian修xiu時shi間jian
，提ti高gao檢jian修xiu質zhi量liang
，降jiang低di檢jian修xiu費fei用yong。當dang出chu現xian一yi些xie在zai現xian場chang無wu法fa解jie決jue的de難nan題ti時shi，還hai可ke以yi通tong過guo總zong線xian接jie口kou來lai進jin行xing遠yuan程cheng通tong信xin實shi施shi遠yuan程cheng技ji術shu支zhi持chi。

    (3)現場總線供電的質量保證。由於總線係統對環境要求比較高，因此在使用時要保持供電電源的質量、確保總線供電的可靠。

     6 結束語

     隨著各種過程控製要求的不斷提高

，作為用於過程控製的電動執行機構也要能夠不斷適應這種情況。隻有不斷適應現場總線控製係統FCS(Fieldbus Control System)的要求

，電動執行機構才能更好地發揮其應有的優勢。