现场总线技术在电动执行机构中的应用

现场总线技术简介

现场总线(HELDBUS)是指现场设备与自动控制装置之间的数字式、串行、双向、多点通信的数据总线；现场总线遵循国际统一的协议标准，具有开发、互联、兼容和互操作性的特性，它使自动化系统的功能更加分散，系统更加简化，还具有远方诊断、调试的优点，可以提高自控系统的安全可靠性。

电动执行机构的工作原理及使用情况

 电动执行机构是过程控制系统中一个十分重要的现场驱动装置，具有行程控制、力矩保护、手动电动切换操作、远方及就地控制等功能，可以将上位控制设备和系统(调节器、PLC、DCS)给出的电量指令信号转化为相应的位移，驱动最终的控制部分如阀门、风门等至系统所要求的位置，以调节和控制流量、风量、温度、压力等过程参数，实现系统的过程控制。电动执行机构通常采用模拟量或脉冲量开展方式，系统与执行机构之间采用点对点的连接形式。

现场总线类型中适合过程自动化的主要有三种即FF  (基金会现场总线)、Profibus和WORLDFIP。另外，还有不少其它公司的现场总线，如MODBUS、PROCESS- NET等。PROFIBUS由三个兼容部分组成，PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。其中PROFIBUS-DP是一种高速低成本通信系统，用于设备级控制系统与分散式I／0的通信；PROFIBUS-PA专为过程自动化设计，可使变送器与执行机构、驱动装置连接在一根总线上并提供本质安全和总线供电特性；WorldFIP为世界工厂仪表协议(World Factory lnstrument Protoc01)，在仪表行业得到了广泛的应用。基金会现场总线FF总线是以FISHER-ROSEMOUNT公司为首联合80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首联合欧洲150家公司制定的WORLDFIP协议。

根据电动执行机构的结构和性能要求，执行机构上可使用现场总线。

 电动执行机构上应用现场总线的优势

(1)现场使用的辅助设备少。传统的现场接线极为费时、费力：每台仪表都必须要有至少7-14根控制线才能将执行机构的参数传递到控制系统的控制模板上。由于要对执行机构进行控制，还需要在控制装置附近安装转换控制柜(马控柜)，用于中途或现场的控制，或者提供中途信号。而采用总线通讯方式，即使是在冗余的情况下，也仅需要两根电缆4根线，且无须任何隔离和转换以及输入输出模块，同时减少了大量的信号电缆、节省了相应的电缆槽、配电柜等硬件，降低了费用，而且还便利了现场接线。

(2)可靠性高。执行机构采用现场总线，其输出为数字信号。这与传统的输出为模拟信号的执行器来比就大不一样了，不仅减少了信号转换过程中的损失，增加了抗干扰能力，而且所传递信号的质量也是非常稳定可靠。使用带现场总线的执行机构减少了大量的接线工作以及大量的中间过渡装置，因此也减少了大量的人为错误和系统故障。

(3)操作维护方便。采用了现场总线的执行机构具有双向通讯功能，操作人员在控制室既可对现场执行机构进行标定、参数设置、功能组态，还可在线监测装置的工作情况，行故障诊断和事故预测、实施状态维修，不再需要像过去一定要到现场去。由于执行机构时刻处于被监控状态，因此使用和维护十分方便。

(4)可实现远程编程、操作、和诊断。当执行机构在现场出现了一些难以解决的问题时，就可以利用装置上带有的通讯接口通过网络的途径来进行远程会诊，厂家不必到现场。

设计电动执行机构现场总线的一般原则及要点

(1)设计电动执行机构现场总线的一般原则。

电动执行机构采用的现场总线必须与系统的总线类型一致。如选用PROFIBUS现场总线控制系统，则电动执行机构中也必须选用相应的PROFIBUS现场总线。如选用PROCESS-NET总线系统，电动执行机构也必须选用能够满足该系统的现场总线。不同的现场总线由于标准不同，不能相互兼容。在使用过程中，只有具有遵循同一总线要求的设备才能相互通讯。

现场总线相对于整个电动执行机构来讲是一个部件，因而在设计时要注意和整个系统要融为一个整体。不能发生相互冲突或矛盾。具有现场总线的执行机构比不带现场总线的执行机构更先进、更方便。