基于现场总线的电动执行机构在火电厂的应用.pdf

基于现场总线的电动执行机构在火电厂的应用电动执行机构是自动控制系统中重要的终端控制元件,它对火电厂自动控制系统的正常运行、调节品质的优劣具有重要影响。传统的电动执行机构存在控制精度低、死区大、无网络通讯功能等缺点,无法适应现代工业生产要求。首先介绍了现场总线技术的概况,阐述了电动执行机构使用现场总线技术的优势,介绍了现场总线执行机构在实际应用中的一些注意事项,最后阐明了现场总线电动执行机构将成为该领域技术的必然发展趋势。近年来，随着信息技术和自动化技术的发展，控制系统发生了新的变革，现场总线就是顺应这一形势发展起来的新技术。真空技术网(://chvacuum/)认为现场总线(Fieldbus)是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，它已成为当前自动化技术的热点之一，而现场总线电动执行机构则为现场总线的出现和应用奠定了基础。目前，基于现场总线的电动执行机构种类很多，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。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。PROFIBUS作为一种国际性的开放式现场总线，既可用于自动化系统与现场信号单元的通讯，也可用于连接带有智能卡件的执行机构等现场设备;WorldFIP为世界工厂仪表协议(WorldFactorylnstru-mentProtoc01)，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。总线系统必须采用专用的软件功能模块来完成人—机对话。SIEMENS公司在执行机构上采用的是SIMATICS7-400系统中的SIPPOS5软件。SDA公司的AS执行机构上采用的是SMARTMANAGER软件。一、现场总线执行机构的特点当智能电动执行机构与现场总线连接时，它就成了现场总线控制系统(FCS)中的一块现场仪表，现场总线执行机构具有如下特点：(1)智能通信、智能控制。智能电动执行机构利用微机技术和现场通信技术，实现双向通信、PID调节、在线自动标定、自校正与自诊断等多种控制技术要求的功能，有效提高控制水平。(2)机电一体化新型智能化电动执行机构将伺服放大器与执行机构合为一体，驱动电路应用功能强大的集成模块，结构简单，控制性能好。(3)增设了行程保护、过力矩保护、电动机过热保护、断电信号保护、输出现场阀位指示和故障报警等功能。对开关次数、力矩关断次数、电动机运行时间、控制单元工作时间等重要的运行数据进行监控、储存和累计处理。控制策略更为先进，先进的控制方法有利于解决电机的惯性问题，实现准确定位，提高控制精度。(4)具有现场总线接口。二、基于现场总线的电动执行机构在应用中的优势由于电动执行机构直接控制着机组的运行过程，影响着火电厂的安全与经济运行，因此研究、分析现场总线电动执行机构有十分重要的意义]，现场总线电动执行机构与普通电动执行机构相比，在火电厂具有以下的优势：(1)现场使用的辅助设备少，系统成本低，便于现场检修和调试。传统的执行机构至少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，还需要在控制装置附近安装转换控制柜，用于中途或现场的控制。而采用总线通讯方式，一个环路中的所有执行机构被一根屏蔽双绞线串联起来，完全取代传统的十四线制。当需要增加执行机构时，只需一根双绞线和上级控制装置的一个串口，并不需要对每个执行机构都单独使用一根多芯电缆，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、配电柜等硬件，也减少了大量的人为错误和系统故障。(2)由于采用全数字式，可靠性高。执行机构采用现场总线，其输出为数字信号，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。(3)具有双向通讯功能、自校正、自诊断等功能，操作维护十分方便。当采用了现场总线的执行机构或它所控制的设备出现问题时，系统能够及时地给予识别，将该节点从整个系统中脱开，以维持整个系统的稳定。操作人员在控制室即可对现场执行机构进行参数设置、功能组态，进行故障诊断和事故预测、实