RS485遠(yuǎn)程控制石化調(diào)節(jié)閥工作原理?

RS485遠(yuǎn)程控制石化調(diào)節(jié)閥工作原理? RS485遠(yuǎn)程控制石油化工調(diào)節(jié)閥工作原理? DCS遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)閥
　　石化罐區(qū)中原油儲(chǔ)罐和輸油管道所使用的各種控制閥不僅分散而且數(shù)量眾多，主要為大口徑閥門，采用氣動(dòng)或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通常是通過數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)或DCS直接對閥門進(jìn)行控制，除了開閥、關(guān)閥和急?？刂仆?，一般還需要將閥門開度、開關(guān)狀態(tài)、遠(yuǎn)程/就地、各種報(bào)警等閥門信息引入系統(tǒng)。一個(gè)閥門至少有六七個(gè)以上不同類型的參數(shù)，閥門較多的場合，不僅需要大量的電纜，而且占用較多的系統(tǒng)I/O卡件和通道資源。通常的概念，純監(jiān)視數(shù)據(jù)可以接受通信方式來完成采集，涉及控制的參數(shù)一般不使用通信方式而采用硬接線，但近年來隨著通信功能的完善及其可靠性的進(jìn)一步提高，使用通信來實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場儀表的控制越來越多地得到了應(yīng)用。某1×106m3原油罐區(qū)采用ECS-700DCS，通過與Pakscan電動(dòng)閥控制單元的Modbus通信，成功實(shí)現(xiàn)了DCS對大量電動(dòng)閥的可靠控制。
1、RS485遠(yuǎn)程控制石化調(diào)節(jié)閥工作原理?系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　1.1、DCS
　　ECS-700DCS按照可靠性設(shè)計(jì)原則，在充分保證系統(tǒng)安全可靠的基礎(chǔ)上，不僅使系統(tǒng)規(guī)模能充分滿足大型聯(lián)合生產(chǎn)裝置的需求，還具有故障安全設(shè)計(jì)、單點(diǎn)在線下載、多工程師協(xié)同工作、分域管理、離線仿真調(diào)試等特點(diǎn)，同時(shí)融合了的現(xiàn)場總線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)Profibus，Modbus，F(xiàn)F，HART等多種標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線的接入和多種第三方設(shè)備的綜合集成，并且與這些第三方設(shè)備的集成均可提供接口與線路的冗余配置。
　　1.2、電動(dòng)閥控制單元
　　電動(dòng)閥控制單元由一臺主站控制器和與它相連的現(xiàn)場電動(dòng)閥組成。主站控制器通過一條兩線電流環(huán)路(總線)控制掛于環(huán)路上的多個(gè)現(xiàn)場控制閥，該電流環(huán)路可長達(dá)數(shù)公里。多個(gè)電動(dòng)閥僅通過兩條總線互聯(lián)成一個(gè)環(huán)路，終接入主站控制器的只有起始和末端兩總線，所有閥門信息通過兩總線通信進(jìn)入主站控制器，每個(gè)現(xiàn)場設(shè)備都具備兩個(gè)方向上冗余的通信通道，這樣提高了線路故障時(shí)的通信可用性。Pakscan現(xiàn)場控制模塊可以安裝RotorkIQ，IQT，AQ，Q和A系列執(zhí)行器內(nèi)，而通用現(xiàn)場控制模塊可以連接其他廠家的設(shè)備，如泵、電磁閥、電動(dòng)閥等。
　　主站控制器不斷采集來自現(xiàn)場控制模塊的信息，實(shí)現(xiàn)讀取智能閥的開度、轉(zhuǎn)矩、地址、報(bào)警等數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，隔離現(xiàn)場故障設(shè)備，并通過標(biāo)準(zhǔn)的ModbusRTU等協(xié)議與DCS通信，上送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，接受閥門控制命令，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場多種智能閥門和設(shè)備的控制。為了增加可靠性，采用冗余主站控制器，與DCS的通信接口和線路也是冗余配置的。在進(jìn)行通信方式控制的同時(shí)，電動(dòng)閥等執(zhí)行器也可以使用就地控制、硬接線遠(yuǎn)程控制及輔助輸入，大大提高了控制的可靠性和配置的靈活性。
　　1.3、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
　　電動(dòng)閥控制單元的主站控制器安裝在現(xiàn)場機(jī)柜間的輔助機(jī)柜中，通過冗余的通信總線接入DCS的冗余串口通信模塊COM741基座中，實(shí)現(xiàn)可靠的通信。一對冗余的通信模塊有4個(gè)接口，可以通過硬件跳線配置成RS-485或RS-232通信接口，實(shí)現(xiàn)與多個(gè)電動(dòng)閥控制單元的連接。因?yàn)镸odbusRTU等協(xié)議已是廣泛應(yīng)用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，因此在各類電動(dòng)閥控制單元中均得到支持，DCS種類豐富的通信模塊可與各類支持這些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的電動(dòng)控制閥實(shí)現(xiàn)通信。該項(xiàng)目中罐區(qū)100多個(gè)常規(guī)信號則通過I/O模塊直接進(jìn)入DCS控制站，其中硬接線與通信點(diǎn)數(shù)之比為1：15。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。


2、RS485遠(yuǎn)程控制石化調(diào)節(jié)閥工作原理?系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　2.1、通信程序編制
　　DCS與電動(dòng)閥主站控制器采用ModbusRTU協(xié)議進(jìn)行通信，在DCS實(shí)現(xiàn)起來非常簡單，不需要編制程序，僅填寫簡單的表格(其中大多數(shù)項(xiàng)選擇合適的參數(shù)即可)即可完成通信配置和程序設(shè)計(jì)。然后需根據(jù)參數(shù)類型添加若干個(gè)讀寫命令，再掃描硬件自動(dòng)生成對應(yīng)的內(nèi)部變量，用來存放電動(dòng)閥的開停閉命令和狀態(tài)參數(shù)，這樣就完成了通信組態(tài)工作。該項(xiàng)目中DCS作為主站，采用RS-485接口，傳輸速率為9600bit/s，8位數(shù)據(jù)位，奇校驗(yàn)，1位停止位。
　　2.2、電動(dòng)閥控制程序編制
　　電動(dòng)閥控制單元接收并記錄從兩線環(huán)路傳來的智能閥的地址、轉(zhuǎn)矩、開度、報(bào)警等數(shù)據(jù)，根據(jù)從DCS傳來的讀寫命令控制閥門的動(dòng)作，因此控制閥門的程序是在DCS中完成的，其中包括開停閉閥門邏輯及故障判斷、輸出信號類型、行程時(shí)間的設(shè)置等。使用DCS提供的閥門控制功能模塊Valve，即可實(shí)現(xiàn)對閥門的控制程序編制，使用起來相當(dāng)方便，只需在用戶程序中對控制模塊進(jìn)行引用，并對其中操作和配置參數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)置即可。同時(shí)系統(tǒng)還提供了Valve功能塊相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)閥門操作面板，可供操作員在操作站監(jiān)控軟件中使用。當(dāng)然，若標(biāo)準(zhǔn)閥門面板不能滿足要求，可以自定義所需要的操作面板。圖2是閥門控制模塊Valve引用的一個(gè)實(shí)例，其中Flag是閥門控制模塊質(zhì)量碼，用來在監(jiān)控軟件中顯示閥門的各種狀態(tài)。通訊方式采用傳統(tǒng)485通訊方式，該方式兼容性好，在工業(yè)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測領(lǐng)域由來已久。幾乎所有的控制器都支持該方式通訊。技術(shù)成熟，普及性好等優(yōu)點(diǎn)。該類型閥門采用執(zhí)行器和閥體的一體化設(shè)計(jì)，極大地減小了外形體積，為在儀器儀表及小型設(shè)備上的使用提供了方便。執(zhí)行器的顏色以及閥體材質(zhì)、控制方式有多種選擇。廣泛應(yīng)用于暖通、空調(diào)、水處理等各類流體控制設(shè)備。
◇產(chǎn)品特點(diǎn)◇
   1、采用485有線方式通訊。
   2、該方式通訊速率穩(wěn)定，技術(shù)成熟，網(wǎng)絡(luò)容量適中等優(yōu)點(diǎn)；
   3、結(jié)構(gòu)簡單，普及性好，支持設(shè)備豐富；
   4、抗干擾能力強(qiáng)，通訊兼容性好；
   5、密封性強(qiáng)。該型鎖控閥的防護(hù)等級均為IP67，保證在水中短時(shí)間浸泡后仍能正常使用；
   6、電池使用壽命長。該型鎖控閥采用智能電池設(shè)計(jì)，使用壽命長。
   7、球體口徑足量保證。跟國內(nèi)同行業(yè)閥體相比，*采用黃銅或314不銹鋼球閥閥體，而且閥體口徑足量，不會(huì)對管路產(chǎn)生二次影響。
   8、閥體材質(zhì)足量，*采用國標(biāo)材質(zhì)，做到足尺足量。
   9、控制方式靈活。起止日期控制方式，熱量控制方式、時(shí)長控制方式任意選擇使用；
   10、全金屬齒輪、大扭力驅(qū)動(dòng)的減速電機(jī)，與塑料齒輪減速驅(qū)動(dòng)電機(jī)相比具有機(jī)械強(qiáng)度高、尺寸精度高、裝配精度高、工作性能穩(wěn)定、耐高溫、不老化等優(yōu)點(diǎn)。
   11、浮動(dòng)密封結(jié)構(gòu)、不易垢死，可用于無動(dòng)作場合。使用壽命達(dá)10萬次。
   12、低功耗設(shè)計(jì)。運(yùn)行電流低，靜態(tài)電流小于1.5mA，保證電池供電的穩(wěn)定性。
   13、使用彈性軟密封球型閥芯。介質(zhì)通過能力強(qiáng)，抗介質(zhì)中雜質(zhì)的能力也很強(qiáng)。
◇技術(shù)參數(shù)◇
   工作電壓：2.8-5 VDC
   大轉(zhuǎn)矩：2.45N·m
   大輸入功率：2W
   開關(guān)時(shí)間：約8S
   工作電流：≤120mA
   總線靜態(tài)電流：≤1.5mA
   大工作壓力：1.6MPa
   介質(zhì)溫度：1-95℃
   環(huán)境溫度：5-55℃
   環(huán)境濕度：≤95%（不凝露）
   動(dòng)作方式：等百分比或分段控制


2.3、RS485遠(yuǎn)程控制石化調(diào)節(jié)閥工作原理監(jiān)控軟件制作
　　該項(xiàng)目中需要控制電動(dòng)閥近200臺，每臺電動(dòng)閥均有開閥、關(guān)閥、急停、開到位、關(guān)到位、過扭矩報(bào)警、綜合報(bào)警7個(gè)信號。每一幅畫面上都有大量閥門，操作界面設(shè)計(jì)的好壞將直接影響到操作效率與安全，利用DCS軟件的強(qiáng)大功能，閥門利用顏色的變化清晰準(zhǔn)確地呈現(xiàn)出了閥門的開啟、閉合、行程、故障、報(bào)警等狀態(tài)。若對閥門進(jìn)行操作，點(diǎn)擊閥門則會(huì)彈出閥門操作面板，來供操作員進(jìn)行開停閉的閥門操作。