1 计算机接口介绍
电子计算机以及互联网技术的飞速发展给自动控制系统行业产生了巨大进步。计算机接口定义于1982年最先由欧洲地区明确提出，到1999年国际标准化组织制订出了IEC61158计算机接口国家标准。计算机接口控制系统是现阶段操纵行业里发展趋势十分迅速并慢慢完善的一门技术性，它应用全智能化的无线通信技术替代传统式当场仪表盘一对一的4~20mA电流量数据信号联接技术性，给全自动控制系统产生了全新升级的意识，其未来发展的结论终将是替代DCS系统软件独立、对外开放水平低的现况，创建起不依赖于一切生产商的敞开式自动控制系统，并创建统一的加工厂最底层网络信息，一切遵循同样规范的不一样厂家生产的机器设备均可1394连接并与之联接开展信息交换和实际操作，完成充分的分散型自动控制系统。依据IEC61158规范，有8种类别的计算机接口变成国家标准计算机接口。Profibus、DeviceNet、FoundationFieldbus等全是合乎国标的流行计算机接口。
2 电动执行器上运用计算机接口的优点
石油化工行业的过程控制是持续的，电动执行器的功能是将各种各样规范操纵数据信号，如开、关、停信号及闸阀开启度plc数据信号（0/4~20mA，0~10V，0~5V等）和数据量数据信号，转换成相对应的导出姿势偏移。计算机接口自动控制系统在接受到感应器的总流量或工作压力或环境温度数据信号后，依据技术规定，电动执行器接受到互锁命令及部位数据信号后，经输出功率控制器或伺服驱动器变大控制模块推动电动执行器运作来到相对应部位，电动执行器在所有自动控制系统中起着至关重要的功效，它的优劣，将同时危害着过程控制工业化生产的品质、安全性、生态环境保护、能耗等。
因为电动执行器具备好几个操纵键入/导出数据信号，必须约7~14根控线才可以将执行器的传参到自动控制系统的调节模版上。而选用计算机接口，一个环城路中的全部电动执行器被一根双绞屏蔽线串连下去，全部操纵及报告信息内容均根据这一根双胶线开展传送，彻底替代传统的的软铜电缆线。当必须提升电动执行器时，只需一根双胶线和上级领导操纵设备的一个串口通信，并不一定对每一个电动执行器都独立提升软铜电缆线，更不用提升系统软件很多的I/O插口，可极大节省项目投资。
选用计算机接口的执行器具备双重通信作用，实际操作员工在主控室既可对当场执行器开展校准、基本参数、作用组态软件，还可在线监控设备的工作情况、运作故障检测和安全事故预测分析、执行情况检修，可以最大限度地减少维修时长，提升维修品质，减少维修花费。当发生一些在现场没法化解的困难时，还能够根据系统总线插口来开展远程控制通讯执行远程控制服务支持，不会再须要像以往一定要到当场去。因为执行器时时刻刻处在被监管情况，因而应用和维护保养十分便捷。
除此之外，计算机接口导出为模拟信号，相比传统式数字模拟传送，不但降低了数据信号在传送流程中的失帧，且提升了抗干扰性，传送数据信号平稳、靠谱。
3 工程项目案例慨况
中油惠印石油化工仓储物流产业基地为我国石油有限责任公司广东省市场销售子公司在广东惠州市惠州大亚湾经济发展经开区的一级成品油批发商业服务储库，关键作用是为中石油成品油批发市场销售给予仓储物流。新项目新创建共6台30，000m3/罐的成品油批发储存罐，已于2011年春节前根据总体工程验收。
该工程选用双向热备PLC系统，CPU、开关电源、通信控制模块等1∶1多余。新项目当场一期共应用电动闸阀46台，之后将扩大到72台。充分考虑组装维护保养及日后拓展的便利性，挑选带计算机接口的智能化电动执行器。
4 系统总线计划方案选择
案例新项目选择某外国大品牌的全智能电动执行器。该商品默认设置网络拓扑结构根据执行器控制板（MasterStation）运作内部结构系统总线协议书并建立多线光纤环网构造，以RS485（Modbus协议书）插口与PLC通信（见图1）。该构造下全部执行器根据2根2芯双绞屏蔽线为媒体串连成环状，且多线光纤环网具备双重传送通信特点，即系统总线数据信号可经控制板A端口号传出，按执行器物理学联接次序1#，2#，...N-1#，N#安全巡检，再由B端口号接受；还可以反方向由B端口号传出，按序N#，N-1#，...2#，1#安全巡检，由A端口号接受。当操纵环城路中某一执行器常见故障时，故障点从操纵链接上全自动摆脱，控制板数据信号可与此同时从A端口号及B端口传出，确保操纵链接在没有受常见故障危害下再次运作；当常见故障闸阀维护保养结束可再次挂上互联网，系统恢复常态化运作。
但是，此网络拓扑结构必须附加提升执行器控制板（MasterStation），且控制器并没有预留插口联接PLC多余通信控制模块，并没有灵活运用双向热备系统软件的冗余设计。要做到彻底多余则必须提升2套MasterStation，将大大增加成本费用。
计算机接口相对性于全部电动执行器而言是一个构件，即通信接口卡。不一样的计算机接口要采取不一样的通信led软件，如果是Modbus或Profibus计算机接口，就一定要各自选用可以与Modbus或Profibus系统总线开展通信的通讯卡，不一样的计算机接口因为规范不一样，不可以互相兼容。在应用全过程中，仅有具备遵循同一系统总线规定的设施才可以互相通信。
Profibus系统有三种系统总线网络拓扑结构：RS485（Profibus-DP）联接、合乎IEC1158-2（Profibus-PA）联接、及其金属联接。RS485连接是一个两边有数字功放终端设备的线形网络拓扑结构，称之为RS485系统总线段，用以机器设备级自动控制系统与分散型I/O的通讯，分主、从站构造。分站向从站以动态口令传送方法浏览，通信间距100~1200m，传输速度处于9.6kbit/s~12Mbit/s。2个系统总线站中间的最高传送间距与设置速度相关。Profibus-PA为最底层通信协议，专为自动化技术全过程而设，可联接当场各感应器、智能变送器等。Profibus-PA具备树形结构、链状、星型、点到点等多种多样网络拓扑结构，传输速度为31.25kbit/s。特殊情况下，Profibus还能够挑选选用金属联接的网络拓扑结构。
图1 多线光纤环网网络拓扑结构
融合案例新项目环境状况，各电动调节阀中间间距不超过200m，且近期点与主控室间距不超过150m。每一个电动执行器可根据改装系统总线通信板使之相当于一个从站构造，系统软件可根据PLC做主站，向各从站传出安全巡检数据信号，且此计划方案比提升执行器控制板（MasterStation）更经济发展，也不会提升作业难度系数。因而设计方案最后选择放弃挑选提升执行器控制板并建立多线光纤环网的计划方案，改而挑选Profibus-DP构造。
Profibus-DP网络冗余设计能（见表1）将同时危害该互联网的安全系数、稳定性及其日后维护保养的便利性。充分考虑新项目应用双向热备型PLC系统，融合贮备石化厂的发展战略，设计方案最后挑选选用计划方案4的双系统总线多余构造，即执行器应用多余通信卡与PLC端作多余联接。并将传输速度设置为1.5Mbit/s。
5 双系统总线计划方案叙述
双系统总线控制回路与执行器的连接方法见图2。电动执行器的多余通信接口卡组装后应贴Profibus-DP网络上，每一个执行器在系统总线里都获分派唯一详细地址，对PLC传出的调节数据信号作出回应。通讯电缆可选用专用型系统总线电缆线或全双绞屏蔽线，在全部运用中具备易组装、易维护保养、成本低和效率的优势。系统总线A与总线B各自从相互之间多余的主PLCA和从PLCB的通信控制模块中引出，双路系统总线电缆线各自按物理学联接次序与每一执行器串连，最停止于系统总线终端电阻。产生一对水平的双系统总线控制回路。由于每台当场机器设备全是与此同时联接两根通信控制回路，从而组成了一个多余的通信网络。
图2 双系统总线多余网络拓扑结构
正常的运行时，设置在其中一PLC为主导CPU和主热备通信控制模块，另一PLC为从CPU和从热备通信控制模块，并保证与主CPU的即时同歩。系统总线数据信号沿工作中链接的通信控制模块端口号传送，当有一处路线或执行器产生问题时，系统巡检出现异常并通告主CPU常见故障部位，使此处常见故障路线从系统软件上摆脱，与此同时系统软件将自行转换至热备CPU工作中，使系统总线数据信号沿另一链接传送，这时主、从CPU交换，常见故障所属链接转换为从解决链接，进而完成安全可靠的多余作用。当常见故障恢复后机器设备再次挂上系统软件，再次打开热备作用。
当主CPU产生问题时，监控CPU运行状态的主热备通信控制模块快速将自身的内部结构触点断掉，而从热备通信控制模块快速合闭自身的内部结构触点，进而进行转交对互联网和I/O架构决策权的全过程，使原先的从CPU和从热备通信控制模块变化为主导CPU和主热备通信控制模块。当CPU常见故障恢复后再次挂上系统软件，并变成从CPU再次工作中。
6 结语
伴随着各种各样过程控制规定的不断提升，做为用以过程控制的电动执行器也需要可以持续融入这样的事情。仅有不断地融入计算机接口自动控制系统FCS（FieldbusControlSystem）的规定，电动执行器才可以更好地发挥其该有的优点。
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