1現場總線技術簡介

現場總線(FIELDBUS)是將自動化最底層的現場控制器和現場智能儀表設備互連的實時控制通訊網絡，遵循ISO的OSI開放系統互連參考模型的全部或部分通訊協議。現場總線控制系統(FCS)則是用開放的現場總線控制通訊網絡將自動化最底層的現場控制器和現場智能儀表設備互連的實時網絡控制系統。

現場總線技術發展迅速，目前已開發出40多種現場總線，如Interbus，Bitbus，DeviceNet，Modbus，Arcnet，P-Net，FIP，ISP等，其中應用比較廣泛的主要的有FF，Profibus，HART，CAN，Modbus和LonWorks等。

隨著現場總線的出現與發展，國外電動執行機構廠家從80年代起就相繼推出了符合現場總線的電動執行機構。近年來，國外電動執行機構產品獲得了迅速的發展，一些在國際上有影響的生產工業閥門和執行器的專業化大公司相繼開發設計出符合現場總線通訊協議的閥門和執行器產品，形成許多系列，廣泛應用于工業領域中。國外電動執行機構的代表產品有費歇爾一羅斯蒙特公司(FISH-ER-ROSMOUNT)的FIELDV數字閥門控制器，西門子公司((SIEMENS)的SIPART智能定位器和SIPOS智能執行機構，瑞士ABB公司向國內市場推出的CONTRAC，ONTRAC智能總線型電動執行機構和英國ROTROK公司推出的IQ智能型電動執行機構等。

2總線式電動執行機構的優點

根據電動執行機構的結構和性能要求，在執行機構上也可使用現場總線。在電動執行機構上應用現場總線的優勢主要有如下幾點：

2.1現場使用的輔助設備少。傳統的現場接線極為費時、費力：每臺儀表都必須要有至少7-14根控制線才能將執行機構的參數傳遞到控制系統的控制模板上。而采用總線通訊方式，即使是在冗余的情況下，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、配電柜等硬件，降低了費用，而且還便利了現場接線。

2.2可靠性高。采用現場總線方式，其輸出為數字信號。這與傳統的輸出為模擬信號的執行器比起來就大不一樣了，不僅減少了信號轉換過程中的損失，增加了抗干擾能力，而且所傳遞信號的質量也是非常穩定可靠。以儀征—長嶺原油管道工程為例，使用帶現場總線的執行機構可以減少大量的接線工作和中間過渡裝置，從而就避免了很多施工人員人為的一些錯誤和系統故障，順利的進行調試，保證了管線的及時投產，正常輸送。同時，運用總線式電裝也大大提高了長輸管線SCADA系統對閥門控制的安全可靠性。

2.3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，操作人員在控制室既可對現場執行機構進行標定、參數設置和功能組態，還可在線監測裝置的工作情況，進行故障診斷和事故預測、實施狀態維修，不再需要像過去那樣一定要到現場去。由于執行機構時刻處于被監控狀態，因此使用和維護十分方便。

2.4可實現遠程編程、操作和診斷。當執行機構在現場出現了一些難以解決的問題時，廠家可以利用裝置上帶有的通訊接口通過網絡的途徑來進行遠程會診，而不必到現場解決，盡可能減少閥門的故障時間。

3總線式電動執行機構在長輸管線中的應用

電動執行機構是過程控制系統中一個十分重要的現場驅動裝置，具有行程控制、力矩保護、手動電動切換操作、遠方及就地控制等功能，可以將上位控制設備和系統(調節器、PLC、DCS)給出的電量指令信號轉化為相應的位移，驅動最終的控制部分如閥門等系統所要求的位置，以調節和控制流量、溫度、壓力等過程參數，實現系統的過程控制。

3.1總線的主控制單元與設備之間的連接在儀征—長嶺原油管道工程中，電動執行機構的控制采用了現場總線式通訊。在總線控制下，一個環路中的所有執行器被一根屏蔽雙絞線串聯起來，所有控制及反饋信息均通過這根雙絞線進行傳輸，完全取代傳統的十四線制。只需一根雙絞線和上級控制裝置(PLC或集散控制系統DCS)的一個串口，并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。以懷寧站為例，電動閥門如用常規控制電纜需29.7Km，控制點DI和DO 800點，總計費用達到92.4萬余元，而用總線式閥門僅需要信號電纜約3.0Km，費用僅為4.2萬，僅此一項就可以節約資金88.2萬，還不包括它的施工路由以及回填。由此可見采用總線式閥門，經濟效益十分明顯。

3.2現場總線的保護在長輸管線中，對于傳統的總線控制系統而言，出現線路故障是非常致命的。在儀征—長嶺原油管道工程中，在執行器上就采用了具有強大保障功能的冗余結構。兩根屏蔽的雙絞線一進一出用于單通道操作，每根電纜中的兩根線互為冗余，實現雙通道操作，如果其中一根線路出現故障、斷開、短路和接地等系統就能夠及時地啟動保護系統，保證整個SCADA系統的正常運行。

當執行器或執行器所控制的設備出現問題時，系統能夠及時地給予識別，并將該執行器的各項參數反饋給主控裝置，或者將該節點從整個系統中脫開，以維持整個系統的穩定。由于總線系統自身具有的自診斷功能，當使用總線控制時，可以最大限度地縮短檢修時間，提高檢修質量，降低檢修費用。當出現一些在現場無法解決的難題時，還可以通過總線接口來進行遠程通信實施遠程技術支持。

3.3現場總線供電的質量保證由于總線系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，以確保總線供電的可靠性。

4結束語

總線式電動執行機構以它現場使用的輔助設備少，可靠性高，操作維護方便等優點，正在被逐步的推行使用。隨著長輸管線的發展，各種過程控制要求的不斷提高，總線式電動執行機構一定會得到更為廣泛的應用。