電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是自動控制系統(tǒng)中重要的終端控制元件,它對火電廠自動控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行、調(diào)節(jié)品質(zhì)的優(yōu)劣具有重要影響。傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在控制精度低、死區(qū)大、無網(wǎng)絡(luò)通訊功能等缺點(diǎn),無法適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)要求。首先介紹了現(xiàn)場總線技術(shù)的概況,闡述了電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)勢,介紹了現(xiàn)場總線執(zhí)行機(jī)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中的一些注意事項(xiàng),最后闡明了現(xiàn)場總線電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)將成為該領(lǐng)域技術(shù)的必然發(fā)展趨勢。

　　近年來，隨著信息技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)發(fā)生了新的變革，現(xiàn)場總線就是順應(yīng)這一形勢發(fā)展起來的新技術(shù)。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.chvacuum.com/)認(rèn)為現(xiàn)場總線(Fieldbus)是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，它已成為當(dāng)前自動化技術(shù)的熱點(diǎn)之一，而現(xiàn)場總線電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)則為現(xiàn)場總線的出現(xiàn)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

　　目前，基于現(xiàn)場總線的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)種類很多，現(xiàn)場總線類型中適合過程自動化的主要有三種即FF(基金會現(xiàn)場總線)、PROFIBUS和WORLDFIP。PROFIBUS由三個兼容部分組成，PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。其中PROFIBUS-DP是一種高速低成本通信系統(tǒng)，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/0的通信;PROFIBUS-PA專為過程自動化設(shè)計(jì)，可使變送器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置連接在一根總線上并提供本質(zhì)安全和總線供電特性。PROFIBUS作為一種國際性的開放式現(xiàn)場總線，既可用于自動化系統(tǒng)與現(xiàn)場信號單元的通訊，也可用于連接帶有智能卡件的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備;WorldFIP為世界工廠儀表協(xié)議(World Factory lnstru-ment Protoc01)，在儀表行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用?；饡F(xiàn)場總線FF總線是以FISHER-ROSEMOUNT公司為首聯(lián)合80家公司制定的ISP協(xié)議和以HONEYWELL公司為首聯(lián)合歐洲150家公司制定的WORLDFIP協(xié)議。

　　總線系統(tǒng)必須采用專用的軟件功能模塊來完成人—機(jī)對話。SIEMENS公司在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上采用的是SIMATICS7-400系統(tǒng)中的SIPPOS5軟件。SDA公司的AS執(zhí)行機(jī)構(gòu)上采用的是SMARTMANAGER軟件。

一、現(xiàn)場總線執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

　　當(dāng)智能電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)與現(xiàn)場總線連接時，它就成了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)中的一塊現(xiàn)場儀表，現(xiàn)場總線執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：

　　(1)智能通信、智能控制。智能電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用微機(jī)技術(shù)和現(xiàn)場通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雙向通信、PID調(diào)節(jié)、在線自動標(biāo)定、自校正與自診斷等多種控制技術(shù)要求的功能，有效提高控制水平。

　　(2)機(jī)電一體化新型智能化電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)將伺服放大器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)合為一體，驅(qū)動電路應(yīng)用功能強(qiáng)大的集成模塊，結(jié)構(gòu)簡單，控制性能好。

　　(3)增設(shè)了行程保護(hù)、過力矩保護(hù)、電動機(jī)過熱保護(hù)、斷電信號保護(hù)、輸出現(xiàn)場閥位指示和故障報(bào)警等功能。對開關(guān)次數(shù)、力矩關(guān)斷次數(shù)、電動機(jī)運(yùn)行時間、控制單元工作時間等重要的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、儲存和累計(jì)處理?？刂撇呗愿鼮橄冗M(jìn)，先進(jìn)的控制方法有利于解決電機(jī)的慣性問題，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，提高控制精度。

　　(4)具有現(xiàn)場總線接口。

二、基于現(xiàn)場總線的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中的優(yōu)勢

　　由于電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接控制著機(jī)組的運(yùn)行過程，影響著火電廠的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此研究、分析現(xiàn)場總線電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有十分重要的意義]，現(xiàn)場總線電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)與普通電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比，在火電廠具有以下的優(yōu)勢：

　　(1)現(xiàn)場使用的輔助設(shè)備少，系統(tǒng)成本低，便于現(xiàn)場檢修和調(diào)試。傳統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)至少7～14根控制線才能將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的參數(shù)傳遞到控制系統(tǒng)的控制模板上，還需要在控制裝置附近安裝轉(zhuǎn)換控制柜，用于中途或現(xiàn)場的控制。而采用總線通訊方式，一個環(huán)路中的所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)被一根屏蔽雙絞線串聯(lián)起來，完全取代傳統(tǒng)的十四線制。當(dāng)需要增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)時，只需一根雙絞線和上級控制裝置的一個串口，并不需要對每個執(zhí)行機(jī)構(gòu)都單獨(dú)使用一根多芯電纜，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(zhuǎn)換以及輸入輸出模塊，同時減少了大量的信號電纜、配電柜等硬件，也減少了大量的人為錯誤和系統(tǒng)故障。

　　(2)由于采用全數(shù)字式，可靠性高。執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用現(xiàn)場總線，其輸出為數(shù)字信號，不僅減少了信號轉(zhuǎn)換過程中的損失，增加了抗干擾能力，而且所傳遞信號的質(zhì)量也是非常穩(wěn)定可靠。

　　(3)具有雙向通訊功能、自校正、自診斷等功能，操作維護(hù)十分方便。當(dāng)采用了現(xiàn)場總線的執(zhí)行機(jī)構(gòu)或它所控制的設(shè)備出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)能夠及時地給予識別，將該節(jié)點(diǎn)從整個系統(tǒng)中脫開，以維持整個系統(tǒng)的穩(wěn)定。操作人員在控制室即可對現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、功能組態(tài)，進(jìn)行故障診斷和事故預(yù)測、實(shí)施狀態(tài)維修。

　　(4)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程、操作和診斷。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在現(xiàn)場出現(xiàn)一些無法解決的難題時，設(shè)備廠家就可以通過總線接口來進(jìn)行遠(yuǎn)程通信、實(shí)施遠(yuǎn)程會診，廠家不必到現(xiàn)場，就可以提供遠(yuǎn)程技術(shù)支持。

三、現(xiàn)場總線執(zhí)行機(jī)構(gòu)在火電廠應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

　　對于采用現(xiàn)場總線的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，應(yīng)充分考慮火電廠自動控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和現(xiàn)場總線電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢，在火電廠應(yīng)用中的注意事項(xiàng)如下：

　　(1)現(xiàn)場總線電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的通信協(xié)議必須與控制系統(tǒng)的通信協(xié)議相匹配，這是實(shí)現(xiàn)局部現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的基本條件(如選用PROFIBUS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，則電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)中也必須選用相應(yīng)的PROFIBUS現(xiàn)場總線)。

　　(2)現(xiàn)場總線電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)物理地址的設(shè)定必須與控制器中的地址相對應(yīng)，以防止產(chǎn)生作為被控對象的不同電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的誤動和拒動，給安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重后果。

　　(3)在電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多的火電廠輔助系統(tǒng)，比如水系統(tǒng)中的工業(yè)水、消防水、廢水和單元機(jī)組中的開、閉式水系統(tǒng)，物理位置相對分散，且多為順序控制、聯(lián)鎖或單參數(shù)調(diào)節(jié)。

　　(4)提高運(yùn)行維護(hù)人員的專業(yè)知識，做好數(shù)據(jù)管理以防偶發(fā)故障。

四、產(chǎn)品與發(fā)展趨勢

　　德國西博思電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有限公司推出的變頻智能型電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)—SIPOS5Flash系列，它采用簡單的模塊化結(jié)構(gòu)，通過增加少量必要的模塊，可使其適用于各種控制模式—從簡單的開關(guān)控制到PROFIBUS通訊，它具有開放的控制接口，可以各種控制系統(tǒng)兼容。德國AUMA公司推出的AUMAMATIC的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它將電機(jī)一體化控制單元于電動執(zhí)行器組合到一起，對其配置的修改變得非常容易。

　　ROTORK(羅托克)生產(chǎn)的IQ系列智能化電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，獨(dú)有的雙密封系統(tǒng)和紅外線非侵入式設(shè)定使它可用在任何環(huán)境中，防水防爆。德國Hartmann&Braum公司新一代產(chǎn)品智能電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)MOE700實(shí)現(xiàn)了智能式電子一體化，變頻變速定位，監(jiān)控等功能。

　　隨著微處理技術(shù)、通信技術(shù)、自動化儀表技術(shù)的迅猛發(fā)展，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)將進(jìn)一步發(fā)展，其趨勢可歸納為：機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)逐步取代組合式結(jié)構(gòu);智能化控制技術(shù)逐步取代純電子控制技術(shù);帶通信技術(shù)的逐步取代不帶通信技術(shù);數(shù)字控制方式逐步取代傳統(tǒng)的模擬控制方式;用控制技術(shù)逐步取代純電子控制技術(shù);運(yùn)用紅外遙控的非接觸調(diào)試技術(shù)，逐步取代接觸式手動調(diào)試技術(shù)等。

五、結(jié)束語

　　基于現(xiàn)場總線的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)不僅具有執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能，還具有控制、運(yùn)算和通信等功能。通過現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)大量現(xiàn)場設(shè)備的診斷和維護(hù)等管理信息的采集和對現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時在線的狀態(tài)檢測和故障預(yù)診斷，發(fā)揮現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)備管理優(yōu)勢，有利于提高現(xiàn)場設(shè)備健康水平，保證機(jī)組長周期運(yùn)行，基于現(xiàn)場總線的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是火電廠發(fā)展的必然趨勢，它在火電廠自動控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。