总线阀岛技术在水处理中的应用

周根来，宋慧兰

(1. 华电水务工程有限公司，北京 100160；2. 华电水务栾城有限公司，河北栾城 054130)

总线阀岛技术在水处理中的应用

周根来1，宋慧兰2

(1. 华电水务工程有限公司，北京 100160；2. 华电水务栾城有限公司，河北栾城 054130)

主要介绍了利用Profibus-DP总线技术，用电磁阀岛取代传统的中间继电器、传感器与电磁阀。阐述了电磁阀岛的工作原理，介绍了电磁阀岛的通信接口、输入输出模块、电缆等附件。以离子交换的混床为例，介绍了设计电磁阀岛箱的流程及注意事项，总结了实际应用中的典型故障及排除方法。

电磁阀岛 总线 通信 气路

随着网络通信技术的飞速发展，阀岛性价比不断提高，新建电厂正在广泛使用电磁阀岛技术。阀岛是气电一体化控制模块，已从最初多针接口发展到现场总线接口，现推出了可编程控制阀岛及模块式阀岛。阀岛与控制系统的信号传输采用通信线相连，不仅简化了接线，而且简化了复杂系统的调试以及诊断检测等工作。

1 总线阀岛结构及优势

ASCO的G3总线电磁阀岛，就是把电磁阀输出模块、总线通信模块、输入/输出(I/O)卡件集成布置在一个机架内。该阀岛采用图文显示界面，提供了直观、便捷的调试、诊断及状态信息；可设置网络地址、波特率、I/O容量；能进行负载短路及开路检测、传感器及电缆短路检测、低压或失电检测、模块故障检测、自诊断、子网故障检测、网络故障检测；自动恢复模块(ARM)可在电路发生意外时对配置参数进行保护，且将配置参数保存或下载到维修部件模块内。

电磁阀岛模块采用燕尾槽设计结构，方便模块热插拨， 更换电磁阀时只需要拆下终端模块，快捷的内部配线结构，接头可快速连接。电磁阀采用金属阀芯阀套结构，抗污染能力强，免维护，寿命长。电磁阀的流量设计可达1000L/min，足以保证压降略低于设计压力时，仍能可靠地快速打开阀门。

每个电磁阀岛最多可带16个通信模块，每个通信模块最多带32台阀，一个通信模块可带16个I/O模块，最大可支持1200点输入/1200输出。每个通信模块可带32个线圈，当单双电控混装时，总线阀数不能超过32台。

系统扩展时，仅在最后新增加模块，各个模块的地址位置不会发生变化。

普通电磁阀箱内电磁阀的控制信号采用硬接线接入DCS或PLC，电缆数量多，而电磁阀岛与DCS或PLC通信连接，只需1根Profibus-DP总线电缆，大幅节省电缆及敷设工作。

2 应用案列

火电厂锅炉补给水系统由原水预处理、超滤反渗透、离子交换系统组成。水处理设备普遍使用气动阀门，阀门布置相对集中，1个容器或1个模组架，只需设计1个电磁阀岛箱，内配通信模块、电磁阀、数字量输入卡件等，通过Profibus-DP总线与控制系统进行通信传输。首先，统计工艺系统的气动阀门，并分配到不同的电磁阀岛箱，其次设计电磁阀岛主要元器件，根据工艺需要，气动阀门选用双电控或单电控电磁阀；统计气动阀门数字输入量模块，确定气动阀门是单路进气或双路进气。最后设计电磁阀岛主要元器件在阀箱内的布置、阀箱对外进出气路数、电缆进出线开孔尺寸。

下面以电厂锅炉补给水离子交换的混床为例，对如何设计电磁阀岛箱进行介绍。

混床共有12台气动阀门： 进水阀、出水阀、反洗进水阀、正洗排水阀、顶部排水气阀、进酸阀、进碱阀、进气阀、上部排水阀、下部排水阀、产水排水阀和分析取样阀。进水阀、出水阀是气动蝶阀，属于双气动阀门，进出2路气源，其他阀门是气动隔膜阀，属于单气动阀门，进出只有1路气源，在阀箱侧面需要设1路总进气；12台阀门开、关信号进16点开关量输入模件。进水阀、出水阀采用双电控电磁阀，其他10台阀门采用单电控电磁阀。每个电磁阀岛配1个电源、1个Profibus接口模件、2块16点开关量输入模件。

3 故障排除

笔者曾参与多个项目电磁阀岛调试，针对实际的应用总结出如下排除故障的经验。

3.1 通信模块故障

1) 电磁阀岛通信不正常，应检查通信线接线是否正确，附近是否有干扰源，接地是否正确，接线有无松动，有无终端电阻及电阻值。

2) 由于通信电缆过长造成了信号的衰减、接地和电磁干扰、Profibus-DP通信头的电阻值太小等。解决办法： 重新铺设通信电缆，加装中继器，明确良好接地等措施，确保通信的网路正常。

3.2 电源故障

主通信模块可带多个分支通信模块，它不对分支通信模块进行单独供电，否则会出现电压过低的问题，显示屏上会提示报警。解决办法： 增加分支通信模块单独供电，以消除通电电压不足的问题。

3.3 气路故障

现场调试时常开气动隔膜阀，但开启缓慢。怀疑是阀岛气路排气不畅。现场检查： 现场进气压力为700kPa，二位三通电磁阀得电通气后，隔膜阀可以迅速关闭。当电磁阀失电后，阀岛的对外排气量不大，隔膜阀打开较慢。

笔者分析了隔膜阀的内部结构，隔膜阀内部弹簧的弹力较小，气源管路也起着节流作用。只有迅速排除阀门内腔的气体，才能快速开启阀门。

解决办法： 在阀门气控头接口加装1个快速排气阀，正向进气，即管路进气时相当于通路；而反向进气，即阀排气时，不通过管路而是直接通过快速排气阀排向大气，隔膜阀腔体的气体立刻排出，阀门会立刻打开。

3.4 气源质量问题

电磁阀动作卡涩，首先要检查气源，气源含油、含水、含尘是否满足动作要求，气源压力是否在0.4～0.7MPa。气源含水高，需要定期排水，空压机换干燥剂，含油、含尘的压缩空气会造成阀芯卡死。

电磁阀安装后长期不用，应先通气源动作数次，方可正式投用。检修后安装不到位，有大量灰尘积聚在接头处，造成电磁阀不能正常受电，导致气动电磁阀无法正常工作。

4 结束语

锅炉补给水系统气动阀门控制采用了现场总线技术电磁阀岛，大幅简化了设计、安装和调试，实现了双向数据传输，给SIS提供了更详细的数据，电厂的自动化和管理水平上了一个新台阶，方便了电厂实现智能化管理。

[1] 陈战强.阀岛在卷烟机组中的应用[J].工业控制计算机，2006(06)： 70-71.

[2] 辜新才.Profibus-DP现场总线在卷接机组中的应用[J].自动化技术与应用，2005(04)： 76-77.

[3] 杨艳慈，王秀艳.基于现场总线技术的控制系统的探讨[J].石油化工自动化，2007，43(06)： 50-52.

[4] 阳宪惠.现场总线技术及应用[M].北京： 清华大学出版社，1999.

[5] 高东坡，刘柯.现场总线仪表在硫酸生产中的应用[J].石油化工自动化，2002，38(02)： 67-70.

[6] 叶彬强.Profibus-PA现场总线技术研究和应用[J].石油化工自动化，2005，41(05)： 18-20.

[7] 宁金龙，杨海燕.Profibus-DP通信技术在DCS中的应用[J].石油化工自动化，2015，51(02)： 59-60.

[8] 任振寰.Profibus-PA总线在工程应用中的研究[J].石油化工自动化，2015，51(06)： 14-16.

Application of Electromagnetic Valve Terminals Technology in Water Treatment

ZhouGenlai1，SongHuilan2

(1.HuadianWaterEngineeringCo.Ltd.，Beijing，100160，China;2.HuadianWaterLuanchengCo.Ltd.，Luancheng，054130，China)

s：ThetechniqueofelectromagneticvalveterminalcombiningwithProfibus-DPismainlyintroduced.Centrerelay，sensor，solenoidvalvearereplacedwithelectromagneticvalveterminals.Theworkingprincipleisexpounded.Thecommunicationinterface，input/outputmodule，cableandotheraccessoriesareintroduced.Theflowandnoticesforelectromagneticvalveterminalsdesignareintroducedwithmixedbedofionexchangerascase.Typicalfaultandtroubleshootinginactualapplicationaresummarized.

electromagneticvalveterminals;bussing;communication;gascircuit

周根来(1972—)，男，1997年毕业于西安石油学院计算机及应用专业，分配至中原油田公司从事石油化工仪表自动化、计算机控制系统的设计、调试运行管理等工作；现就职于华电水务工程有限公司，从事火力发电厂水处理系统热工仪表、分析仪表及控制系统的设计工作，任高级工程师，注册自动化系统工程师。

TH

B

1007-7324(2016)06-0059-02

稿件收到日期： 2016-09-10。