易于开关阀集成与as接口的船舶应用

随着供给船需求的不断增加，网络技术正在被探索，以提高生产力和提高舰载能力。阀门通信网络正在成为过程工业中安装自动化阀门的首选方法，包括石化、制药和生物燃料。使其在工业工厂中成为可取的原因，也使网络更适合于海洋应用，包括:

• 阀门通信网络极大地降低了布线成本。
• 仪器和阀门更容易安装。
• 智能仪表和阀门安装调试所需的时间和人力大大减少。
• 网络上的智能阀门可以快速提供有关其状况的信息，因此人们不必前往船舶的困难区域来检测问题或排除故障(诊断)。

一个阀门通信方案船用应用包括阀门通信终端(VCT)，电磁阀和限位开关集成在一个包中，网络组件将船舶控制系统与网络通信协议连接到VCT。VCT的一个很好的例子是Axiom，网络组件的一个例子是现场链路总线保护模块(BPM)和网关——来自Neles的StoneL产品中心。世界各地的造船厂已经开始采用阀门通信网络，并意识到其好处。现在，数百艘船舶在广泛的船舶类型和应用中都配备了甲板上和甲板下的舰载阀通信网络。

超出了造船商的预期

一个完整的阀门通信解决方案解决了许多造船商的问题，并提供了以下好处(见图2):

图2:在常规安装中，每个过程控制设备必须单独连接多达五个或更多的连接。安装300个自动开关阀通常需要1500根电线，1200个I/O点，以及大量的劳动时间和员工。安装联网过程控制阀只需要20根(两线)电缆，一个人就可以完成这项任务，大大减少了安装时间和材料成本，还节省了其他基础设施的额外成本。

• 布线成本．传统的控制系统需要数英里长的电缆和电线，以及大量的I/O。每个过程控制设备必须单独连接多达五个或更多的连接。在这个模型中，一艘装有300个自动开关阀的船舶将需要1500根电线和1200个I/O点。然而，一个由300个自动开关阀组成的as接口网络只需要20根(两线)电缆，这使得它相当便宜。此外，它还大大减少了对I/O、机柜和基础设施的需求。
• 空间和重量工业船上错综复杂的电线严重限制了船上的可用空间。通过减少每个阀门所需的电线数量，AS-Interface网络解决方案将布线空间负担减少了80%以上。
• 安装劳动。安装和测试一个阀门不需要几个小时，只需不到一个小时，而且只需一个人就可以完成这项任务，而不是三四个。
• 调试效率。在发射日期的关键时刻，数以百计的人可能要从头到尾地测量部件的尺寸，安装各种系统，焊接连接，并为阀门布线。总线通信可以快速有效地隔离阀门网络中的问题，而无需派人疯狂地检查单个阀门。

回答航海问题

为了向阀门通信网络过渡，造船商和船东必须克服在陆地上存在的实际和感知到的问题，这些问题在海上安装时被放大了。阀门通信和控制装置可以单独使用，也可以组合使用，以解决以下问题:

• 安全．在船上发生碰撞或火灾等紧急情况时，必须保护迅速将阀门驱动到预定安全位置的船上阀门网络。使用Axiom等vct，您可以远程激活气动覆盖信号，将主先导阀驱动到预定的状态，而不管线圈或先导状态如何。该解决方案还使操作人员能够在本地或远程手动将任何或所有阀门重新定位到安全位置。
• 防爆要求．在甲板以上应用的典型要求是316不锈钢外壳，以满足防爆要求。这确保了该溶液非常耐用，非常适合在腐蚀性、严重冲刷和公海环境中使用。
• 网络冗余。在没有网络冗余的情况下，切断电缆或短路可能会导致船上现场网络上的设备立即丢失。将“环路拓扑”与as接口网络结合使用可以避免这个问题。环路拓扑使现场设备通过双路径与控制器通信。如果电缆在环路的任何位置被切断，现场设备将继续通信并正常运行。这种冗余大大增加了安全性，同时减少了过程控制的损失。
• 短路保护。定位和修复短路的困难已经成为过去。通过使用Neles的FieldLink BPM，可以在drop连接或主网络“环路”中识别和隔离短路，使过程控制网络继续正常工作。

图3:Axiom AX换气器既适用于弹簧复位(如图所示)，也适用于双作用执行器。Axiom气动阀的独特设计为弹簧返回执行器提供了换气功能。通过将Axiom歧管安装板安装到执行器的两侧，可以消除盐水或其他污染物进入执行器的情况．

“阀门通信网络极大地降低了布线成本。此外，智能仪表和阀门更容易安装，大大减少了调试的时间和人力需求。此外，网络上的智能阀门可以快速提供有关其状况的信息，因此人们不必前往船上困难的区域来检测问题或排除故障。”

采用成熟的技术

船舶上使用的设备阀门通信网络的大多数技术是从陆基工业应用中转移过来的，在陆基工业应用中已经使用了十多年。在适应舰上使用后，还添加了各种增强功能，以进一步提高冗余性、安全性和在非常狭窄的舰上空间内的安装效率。在包括军事在内的许多海上应用中，在船上安装阀门和其他设备可以产生巨大的成本效益，同时提高操作效率，降低维护成本，提高安全性。油井增产作业船、海上服务船、大型海上服务船和平台补给船都采用了船用阀门通信解决方案，因为其具有许多优点，包括最小的空间要求、提高效率和安全性
减少停机时间。

图4:Neles的现场链路总线保护模块(BPM)与as接口一起工作，可以识别和隔离断开连接或主网络“环路”中的短路，使其余设备正常工作。与Neles的Axiom阀门通信和控制监控器结合使用，bpm通过帮助防止过程控制的丢失来提高安全性。这减少了停机时间，提高了生产率。

图5:Axiom的整体式电磁阀系统使用不到0.6瓦的功率，整体式气动阀系统使用标准工厂空气，0.7或1.2 Cv可快速操作阀门。

船上经过验证的现场设备

Neles的StoneL产品中心是最早在船舶工业中利用阀门通信网络的vct制造商之一，在创建适用于众多船舶应用的健壮的网络组件方面一直是创新者。他们为在世界各地作业的船舶提供了数以千计的常规和阀门通信网络。Neles为船舶行业提供的经过验证的船用阀门通信网络解决方案包括:

• 执行器内部无腐蚀。独特的设计nel的公理VCT包括一个换气器功能(见图3)。通过将Axiom歧管安装板安装在执行器两侧，可以消除环境空气中可能存在的腐蚀性元素，如盐或化学烟雾的摄入。
• 网络保护。Neles的FieldLink BPM与ASInterface网络一起工作，可以识别和隔离VCT或主总线中继中的短路(见图4)。当现场设备或总线段发生故障时，设备或总线段被隔离，允许其余设备和网络继续正常运行。bpm上显示电子“红旗”-指导维护人员找到故障电缆，并加快维修或更换。当与Neles的Axiom VCT与双线圈穿梭活塞螺线管结合使用时，bpm有助于防止过程控制的丢失，从而提高安全性。这减少了停机时间，提高了生产率。
• 诊断。Axiom诊断单元是一种VCT，包括监测一次空气供应、集成电磁阀(见图5)高流量滑阀和过程控制阀操作的附加功能。这些情况可以通过船舶的HMI控制系统软件进行本地和远程监控。
• 阀的通信．Axiom VCT使用四种主要网络协议中的任何一种:ASInterface、DeviceNet、基金会现场总线或Modbus。此外，它大大减少了安装时间和成本;需要相当少的I/O;具备基本的诊断能力;并允许多个设备(取决于协议)通过单一电缆拓扑连接到网络。
• “故障安全”气动控制。Axiom，其集成气动电磁阀，提供“故障安全”气动控制选项，自动定位阀门到预定位置的电力或通信损失。选项包括失败打开、失败关闭或失败在最后位置。
• 满足主要阶级社会的要求。FieldLink BPM和Axiom VCT的设计和检查均符合美国海岸警卫队和ABS的所有要求，以及紧急关闭和本地阀门指示和控制的要求。

Neles的StoneL应用支持小组能够将阀门通信和网络功能结合起来，提供一个完整的舰载系统。FieldLink解决方案专注于经济可靠地将现场设备与计算机控制体系结构连接起来，而不考虑采用何种通信协议。vct使四分之一转和线性离散自动化阀门能够思考和通信。基于广泛经验的模块化产品和支持服务使Neles和StoneL的供应渠道和集成商能够应对每个客户的舰载网络挑战。

作者:戴尔·拉克曼
发表于Valve World 2014年7 - 8月

由于公司名称更改为Neles，文本已于2020年7月更新。