Pakscan

Pakscan控制系統是Rotork公司於1986年在世界上首次推出的雙線控制系統。該系統主要用於石油天然氣儲運，石化裝置水及污水處理等行業。

Pakscan使用雙絞數據匯流排，達到對執行器和閥門的遠程控制，並不需要繁瑣的多重心電纜。同時它包括一個場地網路自動化內置冗餘，確保在設備或電纜故障時仍舊能夠對執行器或閥門進行控制。

Pakscan概述

Rotork公司

作為單一的或者熱備份主站的變體，Pakscan可以控制240台執行器以及通過安全的場地連線對其它場地設備進行控制。產地數據流電纜可達20km，所以在不需要中繼器的情況下，也可以輕易的對遠距離閥門進行控制。

Pakscan系統易於安裝和使用，也成就了目前全球有超過7萬台Pakscan控制的執行器安裝與世界各處的各類場地。

Pakscan IIE執行器現場匯流排控制系統

系統特點

Pakscan雙線控制系統與其他的現場匯流排控制方式相比具有以下優點：

1）可靠性高

Rotork Pakscan雙線控制系統已有20年的使用歷史，該系統主工作站可熱備份（冗餘）線路上一處出現短路和接地時，系統可繼續工作並發出報警。

2）兼容性強

Rotork Pakscan雙線控制系統不僅可對Rotork執行機構進行控制；同時，通過GP FCU通信卡還可對其他廠家的執行機構和現場儀表進行控制。在新近建成投產的廣州白雲機場項目中，Pakscan雙線控制系統在對Rotork執行機構進行監控的同時，將其他液位儀和變送器等現場儀表的監控信息通過雙線控制系統送到控制室。

系統組成

Pakscan IIE雙線控制系統是一個以電動閥門執行器為主的智慧型化控制系統。系統中有三個組成部分：現場單元、雙線迴路和主工作站。

現場單元

在一個雙線控制系統中，長達20km距離內主工作站可控制240台現場設備，採集現場執行器的重要數字和模擬數據，掃描周期為1.89s，結點間無距離限制，無需中繼器。

Pakscan現場單元是一塊在雙線系統中用於通信的袖珍卡件。作為選件，被安裝在Rotork執行器之中，與執行器的基本控制電路配合使用。每個現場單元在雙線迴路中都有其唯一的地址，只對發自主工作站的正確命令作出回響。Rotork還有與Pakscan現場單元類似的，數據收集和控制傳送單元。[可將其他廠家的變送器、電磁閥、泵和攪拌器等現場設備信息採集到Pakscan雙線控制系統中。

雙線迴路

雙線迴路與執行器的聯接非常簡單。電纜是一條容易安裝的全螢幕蔽雙絞線，在所有套用中具有易安裝、易維護、低成本和高效率的優點。雙線電纜順序地與每一執行器接入或接出，它們起源於並返回至主工作站，形成一雙線迴路。因為每台現場設備都是雙向連線的，就構成了一個冗餘的通信線路。

正常操作情況下，通信電流信號沿環路的一條線從主站控制器的連線埠A流出，經該環路從連線埠B流回，此時，另一條線路是冗餘的。當有一處線路發生故障時，該處故障線路被閥門禁止，故障線路兩邊的智慧型閥可通過各自的環路與主站控制器通信；當有兩處線路發生故障時，這兩處故障之間的智慧型閥都被禁止，兩處故障之外的智慧型閥依然可以通過兩“臂狀”環路與主站控制器通信。

主工作站

現場智慧型電動閥監控系統主站控制器的系統連線圖如圖5所示。

主站控制器是由主CPU卡、環路通信卡、電源、液晶顯示器和16按鈕鍵盤組成的盤裝智慧型儀表。它內部有兩個固定的資料庫：一個是現場單元資料庫，負責接收並記錄從兩線環路傳來的智慧型閥的地址、轉矩、開度等數據，根據從上位機傳來的讀寫命令控制閥門的運動，該資料庫從邏輯上劃分為四個區，每個區記錄60個閥門的數據；另一個資料庫為主站控制器狀態及自診斷資料庫，負責記錄通信協定的有關狀態並向智慧型閥發布命令。通過主站控制器的按鍵和液晶顯示器，可以實現讀取智慧型閥的開度、轉矩、地址等數據，控制閥門的開閉，接收報警信號及與PLC通信等功能。

Pakscan IIEMaster Station是Rotork主站控制器中的一種，它為雙重熱備結構，在主控制器出現故障時可以自動切換到熱備控制器。Pakscan IIE Master Sation有一個RS-485通信口和一個RS-232通信口，它們可通過Modbus協定與PLC通信。其中RS-232通信口可以不通過PLC直接連線印表機，列印報警信號。

固化於主工作站中的Pakscan軟體包提供了一套先進的、標準化的預先工程化的控制系統。使用主工作站的顯示器和鍵盤能對Pakscan IIE雙線控制系統進行通信、控制等方面的組態。在需要直接操作控制的場合，可在主工作站上控制現場設備的“開”、“關”等。

作為雙線控制系統的基本現場設備，Rotork執行器家族中有IQ，A，AQ和Q等系列產品，都是模組化結構設計的智慧型型執行器，集聯鎖電磁閥、閥位行程開關、模擬閥位變送器等於一身。

為完成不同的工作需要，只需在執行器中更換不同功能的現場單元模件。有Pakscan現場單元、Folomatic（閥位比例控制）單元、數據記錄器單元和電流扭矩變送器單元等。

工程套用

陝京二線輸氣管道工程電動閥門採用Rotork公司Pakscan執行器現場匯流排控制系統。

1、系統結構

本工程現場智慧型電動閥監控系統的結構框圖如圖6所示。

圖6 現場智慧型電動閥監控系統的結構框圖

站控系統採用美國AB公司的Controllogix雙重熱備型PLC系統，通過PLC控制匯流排型電動閥門（IQ actuator）的開停閉。上位監控站可監視各個智慧型閥的閥位狀態、閥位值以及報警信號，並可執行開閥、停閥和關閥操作。

Pakscan IIE主站控制器與站控系統之間採用Modbus協定通信，以Port1的RS-485接口連線。正常運行情況下，主PLC和主控制器工作，從PLC和熱備控制器分別與主PLC和主控制器保持同步。智慧型閥將數據傳送給主控制器，主PLC通過RS-485接口從主控制器中讀取數據，並向其發布命令，主控制器再執行命令，驅動智慧型閥按命令運轉。當主PLC或主控制器出現故障時，系統能分別自動切換到從PLC或熱備控制器。

由於系統中採用的是Modbus通信協定，1台PLC可以連線多台Pakscan IIE主站控制器，因此，若現場智慧型閥較多，系統可以很方便地擴展而且連線簡單。

2、監控系統的通信

站控系統選用Modbus RTU主通信模組（master）。Pakscan IIE主站控制器是一個遠程終端單元，做為Modbus從設備（slave）。PLC的CPU通過Modbus RTU主通信模組控制Pakscan IIE主站控制器的讀寫，被稱為Modbus host。系統採用單Modbus host兩線通信方式，該方式最多可以連線32個Pakscan IIE主站控制器。

主通信模組的程式設計有三部分內容：初始化通信模組、讀寫Modbus/RTU數據、監測通信狀態。

通信模組的初始化工作主要是配置三個初始化控制塊的參數：Slave控制塊（SCB）、信息控制塊（MCB）和通信要求參數塊（COM_REQ）。SCB是個15個暫存器長的數據塊，功能是定義與其通信的Slave的型號、個數、狀態等參數，每一個Slave需要定義一個SCB塊。MCB是由6個暫存器長的數據塊組成，功能是定義Master要求每個Slave執行的命令信息，包括命令類型、RTU引用地址偏移、PLC引用地址偏移、主機號等參數，每一種命令需要定義一個MCB塊。COM_REQ是由17個暫存器長的數據塊組成，功能是定義通信方式、連線埠控制字及監測SCB和MCB的狀態參數等，每一連線埠需要定義一個COM_REQ塊。所有這些初始化參數在PLC上電或冷啟動初始化的第一個掃描周期內載入到RTU主通信模組，此後RTU主通信模組負責與Pakscan IIE主站控制器通信，而PLC則與RTU主通信模組交換數據。

讀寫Modbus/RTU數據和監測通信狀態的編程相對簡單，只要讀寫初始化時定義的相應PLC參數地址即可。