RS485遠程控製石化調節閥工作原理​

RS485遠程控製石化調節閥工作原理​ RS485遠程控製石油化工調節閥工作原理​ DCS遠程控製調節閥
　　石化罐區中原油儲罐和輸油管道所使用的各種控製閥不僅分散而且數量眾多，主要為大口徑閥門，采用氣動或電動執行機構，通常是通過數據采集與監視控製係統(SCADA)或DCS直接對閥門進行控製，除了開閥、關閥和急停控製外，一般還需要將閥門開度、開關狀態、遠程/就地、各種報警等閥門信息引入係統。一個閥門至少有六七個以上不同類型的參數，閥門較多的場合，不僅需要大量的電纜，而且占用較多的係統I/O卡件和通道資源。通常的概念，純監視數據可以接受通信方式來完成采集，涉及控製的參數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一步提高，使用通信來實現對現場儀表的控製越來越多地得到了應用。某1×106m3原油罐區采用ECS-700DCS，通過與Pakscan電動閥控製單元的Modbus通信，成功實現了DCS對大量電動閥的可靠控製。
1、RS485遠程控製石化調節閥工作原理​係統硬件設計
　　1.1、DCS
　　ECS-700DCS按照可靠性設計原則，在充分保證係統安全可靠的基礎上，不僅使係統規模能充分滿足大型聯合生產裝置的需求，還具有故障安全設計、單點在線下載、多工程師協同工作、分域管理、離線仿真調試等特點，同時融合了的現場總線技術和網絡Profibus，Modbus，FF，HART等多種標準現場總線的接入和多種第三方設備的綜合集成，並且與這些第三方設備的集成均可提供接口與線路的冗餘配置。
　　1.2、電動閥控製單元
　　電動閥控製單元由一台主站控製器和與它相連的現場電動閥組成。主站控製器通過一條兩線電流環路(總線)控製掛於環路上的多個現場控製閥，該電流環路可長達數公裏。多個電動閥僅通過兩條總線互聯成一個環路，終接入主站控製器的隻有起始和末端兩總線，所有閥門信息通過兩總線通信進入主站控製器，每個現場設備都具備兩個方向上冗餘的通信通道，這樣提高了線路故障時的通信可用性。Pakscan現場控製模塊可以安裝RotorkIQ，IQT，AQ，Q和A係列執行器內，而通用現場控製模塊可以連接其他廠家的設備，如泵、電磁閥、電動閥等。
　　主站控製器不斷采集來自現場控製模塊的信息，實現讀取智能閥的開度、轉矩、地址、報警等數據和狀態信息，隔離現場故障設備，並通過標準的ModbusRTU等協議與DCS通信，上送實時數據和設備運行狀態，接受閥門控製命令，實現對現場多種智能閥門和設備的控製。為了增加可靠性，采用冗餘主站控製器，與DCS的通信接口和線路也是冗餘配置的。在進行通信方式控製的同時，電動閥等執行器也可以使用就地控製、硬接線遠程控製及輔助輸入，大大提高了控製的可靠性和配置的靈活性。
　　1.3、係統硬件結構
　　電動閥控製單元的主站控製器安裝在現場機櫃間的輔助機櫃中，通過冗餘的通信總線接入DCS的冗餘串口通信模塊COM741基座中，實現可靠的通信。一對冗餘的通信模塊有4個接口，可以通過硬件跳線配置成RS-485或RS-232通信接口，實現與多個電動閥控製單元的連接。因為ModbusRTU等協議已是廣泛應用的工業標準協議，因此在各類電動閥控製單元中均得到支持，DCS種類豐富的通信模塊可與各類支持這些標準協議的電動控製閥實現通信。該項目中罐區100多個常規信號則通過I/O模塊直接進入DCS控製站，其中硬接線與通信點數之比為1：15。係統硬件結構如圖1所示。


2、RS485遠程控製石化調節閥工作原理​係統軟件設計
　　2.1、通信程序編製
　　DCS與電動閥主站控製器采用ModbusRTU協議進行通信，在DCS實現起來非常簡單，不需要編製程序，僅填寫簡單的表格(其中大多數項選擇合適的參數即可)即可完成通信配置和程序設計。然後需根據參數類型添加若幹個讀寫命令，再掃描硬件自動生成對應的內部變量，用來存放電動閥的開停閉命令和狀態參數，這樣就完成了通信組態工作。該項目中DCS作為主站，采用RS-485接口，傳輸速率為9600bit/s，8位數據位，奇校驗，1位停止位。
　　2.2、電動閥控製程序編製
　　電動閥控製單元接收並記錄從兩線環路傳來的智能閥的地址、轉矩、開度、報警等數據，根據從DCS傳來的讀寫命令控製閥門的動作，因此控製閥門的程序是在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、行程時間的設置等。使用DCS提供的閥門控製功能模塊Valve，即可實現對閥門的控製程序編製，使用起來相當方便，隻需在用戶程序中對控製模塊進行引用，並對其中操作和配置參數進行初始化設置即可。同時係統還提供了Valve功能塊相對應的標準閥門操作麵板，可供操作員在操作站監控軟件中使用。當然，若標準閥門麵板不能滿足要求，可以自定義所需要的操作麵板。圖2是閥門控製模塊Valve引用的一個實例，其中Flag是閥門控製模塊質量碼，用來在監控軟件中顯示閥門的各種狀態。通訊方式采用傳統485通訊方式，該方式兼容性好，在工業數據采集監測領域由來已久。幾乎所有的控製器都支持該方式通訊。技術成熟，普及性好等優點。該類型閥門采用執行器和閥體的一體化設計，極大地減小了外形體積，為在儀器儀表及小型設備上的使用提供了方便。執行器的顏色以及閥體材質、控製方式有多種選擇。廣泛應用於暖通、空調、水處理等各類流體控製設備。
◇產品特點◇
   1、采用485有線方式通訊。
   2、該方式通訊速率穩定，技術成熟，網絡容量適中等優點；
   3、結構簡單，普及性好，支持設備豐富；
   4、抗幹擾能力強，通訊兼容性好；
   5、密封性強。該型鎖控閥的防護等級均為IP67，保證在水中短時間浸泡後仍能正常使用；
   6、電池使用壽命長。該型鎖控閥采用智能電池設計，使用壽命長。
   7、球體口徑足量保證。跟國內同行業閥體相比，*采用黃銅或314不鏽鋼球閥閥體，而且閥體口徑足量，不會對管路產生二次影響。
   8、閥體材質足量，*采用國標材質，做到足尺足量。
   9、控製方式靈活。起止日期控製方式，熱量控製方式、時長控製方式任意選擇使用；
   10、全金屬齒輪、大扭力驅動的減速電機，與塑料齒輪減速驅動電機相比具有機械強度高、尺寸精度高、裝配精度高、工作性能穩定、耐高溫、不老化等優點。
   11、浮動密封結構、不易垢死，可用於無動作場合。使用壽命達10萬次。
   12、低功耗設計。運行電流低，靜態電流小於1.5mA，保證電池供電的穩定性。
   13、使用彈性軟密封球型閥芯。介質通過能力強，抗介質中雜質的能力也很強。
◇技術參數◇
   工作電壓：2.8-5 VDC
   大轉矩：2.45N·m
   大輸入功率：2W
   開關時間：約8S
   工作電流：≤120mA
   總線靜態電流：≤1.5mA
   大工作壓力：1.6MPa
   介質溫度：1-95℃
   環境溫度：5-55℃
   環境濕度：≤95%（不凝露）
   動作方式：等百分比或分段控製


2.3、RS485遠程控製石化調節閥工作原理監控軟件製作
　　該項目中需要控製電動閥近200台，每台電動閥均有開閥、關閥、急停、開到位、關到位、過扭矩報警、綜合報警7個信號。每一幅畫麵上都有大量閥門，操作界麵設計的好壞將直接影響到操作效率與安全，利用DCS軟件的強大功能，閥門利用顏色的變化清晰準確地呈現出了閥門的開啟、閉合、行程、故障、報警等狀態。若對閥門進行操作，點擊閥門則會彈出閥門操作麵板，來供操作員進行開停閉的閥門操作。