RS485远程控制石化调节阀工作原理​

RS485远程控制石化调节阀工作原理​ RS485远程控制石油化工调节阀工作原理​ DCS远程控制调节阀
　　石化罐区中原油储罐和输油管道所使用的各种控制阀不仅分散而且数量众多，主要为大口径阀门，采用气动或电动执行机构，通常是通过数据采集与监视控制系统(SCADA)或DCS直接对阀门进行控制，除了开阀、关阀和急停控制外，一般还需要将阀门开度、开关状态、远程/就地、各种报警等阀门信息引入系统。一个阀门至少有六七个以上不同类型的参数，阀门较多的场合，不仅需要大量的电缆，而且占用较多的系统I/O卡件和通道资源。通常的概念，纯监视数据可以接受通信方式来完成采集，涉及控制的参数一般不使用通信方式而采用硬接线，但近年来随着通信功能的完善及其可靠性的进一步提高，使用通信来实现对现场仪表的控制越来越多地得到了应用。某1×106m3原油罐区采用ECS-700DCS，通过与Pakscan电动阀控制单元的Modbus通信，成功实现了DCS对大量电动阀的可靠控制。
1、RS485远程控制石化调节阀工作原理​系统硬件设计
　　1.1、DCS
　　ECS-700DCS按照可靠性设计原则，在充分保证系统安全可靠的基础上，不仅使系统规模能充分满足大型联合生产装置的需求，还具有故障安全设计、单点在线下载、多工程师协同工作、分域管理、离线仿真调试等特点，同时融合了的现场总线技术和网络Profibus，Modbus，FF，HART等多种标准现场总线的接入和多种第三方设备的综合集成，并且与这些第三方设备的集成均可提供接口与线路的冗余配置。
　　1.2、电动阀控制单元
　　电动阀控制单元由一台主站控制器和与它相连的现场电动阀组成。主站控制器通过一条两线电流环路(总线)控制挂于环路上的多个现场控制阀，该电流环路可长达数公里。多个电动阀仅通过两条总线互联成一个环路，终接入主站控制器的只有起始和末端两总线，所有阀门信息通过两总线通信进入主站控制器，每个现场设备都具备两个方向上冗余的通信通道，这样提高了线路故障时的通信可用性。Pakscan现场控制模块可以安装RotorkIQ，IQT，AQ，Q和A系列执行器内，而通用现场控制模块可以连接其他厂家的设备，如泵、电磁阀、电动阀等。
　　主站控制器不断采集来自现场控制模块的信息，实现读取智能阀的开度、转矩、地址、报警等数据和状态信息，隔离现场故障设备，并通过标准的ModbusRTU等协议与DCS通信，上送实时数据和设备运行状态，接受阀门控制命令，实现对现场多种智能阀门和设备的控制。为了增加可靠性，采用冗余主站控制器，与DCS的通信接口和线路也是冗余配置的。在进行通信方式控制的同时，电动阀等执行器也可以使用就地控制、硬接线远程控制及辅助输入，大大提高了控制的可靠性和配置的灵活性。
　　1.3、系统硬件结构
　　电动阀控制单元的主站控制器安装在现场机柜间的辅助机柜中，通过冗余的通信总线接入DCS的冗余串口通信模块COM741基座中，实现可靠的通信。一对冗余的通信模块有4个接口，可以通过硬件跳线配置成RS-485或RS-232通信接口，实现与多个电动阀控制单元的连接。因为ModbusRTU等协议已是广泛应用的工业标准协议，因此在各类电动阀控制单元中均得到支持，DCS种类丰富的通信模块可与各类支持这些标准协议的电动控制阀实现通信。该项目中罐区100多个常规信号则通过I/O模块直接进入DCS控制站，其中硬接线与通信点数之比为1：15。系统硬件结构如图1所示。


2、RS485远程控制石化调节阀工作原理​系统软件设计
　　2.1、通信程序编制
　　DCS与电动阀主站控制器采用ModbusRTU协议进行通信，在DCS实现起来非常简单，不需要编制程序，仅填写简单的表格(其中大多数项选择合适的参数即可)即可完成通信配置和程序设计。然后需根据参数类型添加若干个读写命令，再扫描硬件自动生成对应的内部变量，用来存放电动阀的开停闭命令和状态参数，这样就完成了通信组态工作。该项目中DCS作为主站，采用RS-485接口，传输速率为9600bit/s，8位数据位，奇校验，1位停止位。
　　2.2、电动阀控制程序编制
　　电动阀控制单元接收并记录从两线环路传来的智能阀的地址、转矩、开度、报警等数据，根据从DCS传来的读写命令控制阀门的动作，因此控制阀门的程序是在DCS中完成的，其中包括开停闭阀门逻辑及故障判断、输出信号类型、行程时间的设置等。使用DCS提供的阀门控制功能模块Valve，即可实现对阀门的控制程序编制，使用起来相当方便，只需在用户程序中对控制模块进行引用，并对其中操作和配置参数进行初始化设置即可。同时系统还提供了Valve功能块相对应的标准阀门操作面板，可供操作员在操作站监控软件中使用。当然，若标准阀门面板不能满足要求，可以自定义所需要的操作面板。图2是阀门控制模块Valve引用的一个实例，其中Flag是阀门控制模块质量码，用来在监控软件中显示阀门的各种状态。通讯方式采用传统485通讯方式，该方式兼容性好，在工业数据采集监测领域由来已久。几乎所有的控制器都支持该方式通讯。技术成熟，普及性好等优点。该类型阀门采用执行器和阀体的一体化设计，极大地减小了外形体积，为在仪器仪表及小型设备上的使用提供了方便。执行器的颜色以及阀体材质、控制方式有多种选择。广泛应用于暖通、空调、水处理等各类流体控制设备。
◇产品特点◇
   1、采用485有线方式通讯。
   2、该方式通讯速率稳定，技术成熟，网络容量适中等优点；
   3、结构简单，普及性好，支持设备丰富；
   4、抗干扰能力强，通讯兼容性好；
   5、密封性强。该型锁控阀的防护等级均为IP67，保证在水中短时间浸泡后仍能正常使用；
   6、电池使用寿命长。该型锁控阀采用智能电池设计，使用寿命长。
   7、球体口径足量保证。跟国内同行业阀体相比，*采用黄铜或314不锈钢球阀阀体，而且阀体口径足量，不会对管路产生二次影响。
   8、阀体材质足量，*采用国标材质，做到足尺足量。
   9、控制方式灵活。起止日期控制方式，热量控制方式、时长控制方式任意选择使用；
   10、全金属齿轮、大扭力驱动的减速电机，与塑料齿轮减速驱动电机相比具有机械强度高、尺寸精度高、装配精度高、工作性能稳定、耐高温、不老化等优点。
   11、浮动密封结构、不易垢死，可用于无动作场合。使用寿命达10万次。
   12、低功耗设计。运行电流低，静态电流小于1.5mA，保证电池供电的稳定性。
   13、使用弹性软密封球型阀芯。介质通过能力强，抗介质中杂质的能力也很强。
◇技术参数◇
   工作电压：2.8-5 VDC
   大转矩：2.45N·m
   大输入功率：2W
   开关时间：约8S
   工作电流：≤120mA
   总线静态电流：≤1.5mA
   大工作压力：1.6MPa
   介质温度：1-95℃
   环境温度：5-55℃
   环境湿度：≤95%（不凝露）
   动作方式：等百分比或分段控制


2.3、RS485远程控制石化调节阀工作原理监控软件制作
　　该项目中需要控制电动阀近200台，每台电动阀均有开阀、关阀、急停、开到位、关到位、过扭矩报警、综合报警7个信号。每一幅画面上都有大量阀门，操作界面设计的好坏将直接影响到操作效率与安全，利用DCS软件的强大功能，阀门利用颜色的变化清晰准确地呈现出了阀门的开启、闭合、行程、故障、报警等状态。若对阀门进行操作，点击阀门则会弹出阀门操作面板，来供操作员进行开停闭的阀门操作。