阀岛的定义及概述

阀岛的定义

阀岛是一种集气动电磁阀、节点控制器(具有多种接口及符合多种总线协议)、电输入输出部件(具有传感器输入接口及电输出、模拟量输入输出接口、AS-i控制网络接口)，经过组装调试的整套系统控制单元

一些气动制造厂商针对一些少量而十分简单的控制，采用把由共用进气、排气等功能气路板(气路底板)与阀组合成一整体，经过测试的集装阀组亦归入阀岛的范畴内，称其为带单个线圈接口的阀岛(也有称各自配线的阀岛)

传统气动自动化程序控制与阀岛比较

传统的气动自动化程序控制

传统的气动自动化程序控制，是通过把PLC的输出与电磁换向阀的电磁线圈用电缆一对一相接。当电磁线圈得到可编程控制器发出的电信号后，电磁换向阀则有换向输出，电磁换向阀通过气管的连接驱动一个气动执行器。气动执行器完成动作后，触发传感器，使传感器发出反馈信号到PLC进入下一步的动作程序。这种一对一的接线方式决定了有多少个控制动作则有多少对如此一一对应的电缆及气管的连接(对于一个二位五通的双电控电磁阀，需要接入一对进气气管、两对输出气管、两个排气消音器及两根与电磁线圈相接的电线)。对于一个庞大的控制程序来说，就有许多极其烦琐的接线工作(包括电缆、气管)。通常在气动自动化控制领域内，机械工程师负责机械设计、气动执行元件、电磁阀的选型、安装等工作；电气工程师则负责PLC程序控制器的程序编写及电磁阀、传感器与PLC的电缆接线等工作。当一个系统发生故障时，往往难以区分究竟是因气动元件的质量、管路的堵塞、泄漏等意外问题还是电缆虚焊、短路等故障，这两方面都给制造、调试及常规的维护保养工作带来判断困难

目前气动自动化控制：阀岛

阀岛是气动和电气一体化的产品，它已把气动电磁阀、节点控制器、电输入/输出部件等组合在一起，通过调试成为一体化、模块化的产品，用户只需用气管将电磁阀的输出连接到相对应的气动执行机构上，通过计算机对其进行程序编辑，即可完成所需的自动化控制任务

从自动化控制角度出发，每一个最终用户永远不会满足于现状。他们需要实现智能分散、模块化概念，体积小，减少控制柜尺寸，机电一体化，控制和网络成为单一的单元，即插即用，及控制过程的扦测、错误诊断

如图a所示，目前，气动自动化控制已经经历了以上四个阶段：传统的接线方式、带多针插头的第一代阀岛(有些气动制造厂商称其为省配线阀岛)、带现场总线的第二代阀岛、内置PLC现场总线的阀岛

对带多针节点的阀岛(省配线阀岛)而言，可编程控制的输入/输出信号连接在其外围电设备的一个接线盒上；带多芯电缆的多针插头一头连接在接线盒上，另一头接在阀岛的多针接插件的接口上。当采用带多芯电缆阀岛时，还需要一定的工作量，用人工来连接接线盒与多针插头的连线工作。第二代现场总线阀岛开发后，接线工作完全被简化。PLC可编程控制器与阀岛之间的接口简化为一根二芯或四芯的电缆连接。而对于内置PLC现场总线的阀岛而言，PLC可编程控制器已内置于阀岛之内，不存在电缆连接，阀岛作为从站时，应该与其上位机(IPC工控机)接一根电缆。现场总线的通信硬件常用的是RS485，而不采用RS232插座。RS232一般用于计算机短距离的传输，它采用一根电缆的接线方式。无论外界的电位剧增或骤减，它相对于接地线都会产生一个错误的信号。而对称性的传输是采用两根电缆的接线方式，发出两个不同相位信号A与B。当它受到外界电位剧增或骤减时，两个信号的电位差值保持不变(测量的是两根电缆之间的电位差，而不是电缆与接地之间的电位差)详见图b。因此，工业现场总线常用的是对称性的传输

未来的工业自动化控制将更强调，工厂的商务网、车间的制造网络和现场级的仪表、设备网络(包括远距离现场设备实时性监控)构成畅通的透明网络，并与Web功能相结合，同时与工厂的电子商务、物资供应链和ERP等形成整体。也许，随着计算机的进一步发展，CPU微型芯片的低成本普及，微芯片在分散装置中的应用，以太网将作为传输通信，它的一端与计算机控制器相接(来自计算机的数据无需转换可直接使用)，另一端接到智能元件(如阀岛，阀岛便可解释来自计算机控制器的数据)，几千里之外，对设备进行诊断、遥控也将成为一种可能。目前，专家们正努力解决以太网通信速率，通信的实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等问题，同时研究开发相关高速以太网技术的现场设备、网络化控制系统和系统软件。一旦解决了上述难题，工业现场设备间的通信就可应用一网到底的以太网技术