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基于CAN总线的阀门远程控制系统
 

    普通电动阀门是一种通用的执行单元,它作为一种重要的执行器件广泛地用于工业流程控制领域,具有不可替代的作用。阀门电动装置是以电机为动力,带动机械减速装置将动力传给阀门,实现阀门开启和关闭的最终部件,它是电动阀门中的核心部分。近年来,国内生产电动阀门的厂商通过对国际先进技术的引进和吸收,以及与Limitorque、Rotork等国际著名企业的合作,已经逐步掌握了机械传动、制造等一些核心技术,加之价格方面的优势,取得了国内市场的主导地位。随着工业自动化水平的提高,尤其是现场总线技术的出现,仅有现场操作以及简单的点对点控制功能的电动阀门越来越难以满足市场需要,国外各大公司纷纷推出现场总线电动阀门产品,但价格高昂。因此,提高我国电动阀门的自动化水平,对国内的电动阀门产品加以改造,推出自己的现场总线产品,提高产品的竞争力,巩固国内市场并能逐步参与国际竞争对于加入WTO的今天有着重要的意义。

    现场总线是应用在制造或过程区域现场装置与控制室内自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。它也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。现场总线的出现为工业自动化提供了全分布的解决方案,提高了现场设备的智能和自治水平,便于系统的安装和维护。现场总线的种类很多,国际标准的现场总线就有13种之多,其中CAN总线以其支持多主方式,卓越的短帧传输性能,极高的可靠性,非破坏性总线先级仲裁方式,Intel、Philips、Motorola等众多半导体生产厂商的芯片支持,以及相对简单的开发手段和低廉的开发成本,使其成为国内现场总线开发的热点。本文研究的基于CAN总线的阀门控制系统就是将微控制器技术、CAN技术应用于国产通用型电动阀门中,同工业控制计算机一同构成的阀门远程控制系统。

    1、阀门远程控制系统的总体设计

     通用型阀门对控制精度要求不高,操作也较简单,仅有开、关、停三种状态。通常情况下,操作人员在现场通过对阀门上控制器的操作来控制阀门的开启和关闭,阀门的开度通过阀门上的指针式仪表指示。出于保护的需要,控制器在电气控制上实现了阀门故障状态下的停机功能,但是对故障的诊断只能依靠操作人员的经验,甚至需要开盖检查,给维护带来不便。

    本文提出的远程阀门控制系统包括上、下位两级控制,除了保留原有的现场操作功能外,操作人员还可以通过上位机对阀门进行远程操作。上位机提供操作方便的人机交互界面,支持对系统中不同阀门的简单组态,并采用数据库技术实现系统运行中各阀门的状态信息和故障信息的管理,便于系统的维护,上位机除了具有与下位机通信的现场总线接口外,还应具有以太网接口以实现系统与外部的信息交互。下位机在尽量保留原有的电动装置电气结构的前提下,引入了微控制器技术,构成嵌入式控制系统,既支持现场的操作,也支持上位机的远程控制,二者可以通过现场的开关进行切换。下位机控制系统中增加了检测电路和现场总线接口,实现了阀门运行中大量故障信息的采集。

    微控制器一方面能按现场或上位机设置的阀门开度值控制阀门的开启和关闭,另一方面可以响应上位机的数据请求,将阀门的运行信息上传给上位机。上位机、下位机之间通过现场总线连接,二者分工明确,构成真正的全分布现场总线控制系统(FCS)。

 

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