現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.5.1 現(xiàn)場(chǎng)總線電纜

現(xiàn)場(chǎng)總線的物理信號(hào)、終端、電源、本質(zhì)安全等與常規(guī)儀表不同，兩者使用的電纜必須加以區(qū)別。可供的通訊速率為31.25kb/s的H1現(xiàn)場(chǎng)總線的電纜線類(lèi)型、規(guī)格、最大長(zhǎng)度等如表1所示，應(yīng)根據(jù)工程需要來(lái)選擇電纜。一般首選A型用于新裝置;B型可作為替代品;C型、D型僅用于改造的裝置。

1、電纜的類(lèi)型

1)干線電纜

在選型設(shè)計(jì)時(shí)，干線電纜通常采用A型對(duì)屏總屏多芯電纜，且應(yīng)有20%-25%的裕量或至少有2芯的備用。

2)分支電纜分支電纜在選型設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用A型對(duì)屏總屏電纜。

2、長(zhǎng)度的限制

一個(gè)Segment現(xiàn)場(chǎng)總線電纜的長(zhǎng)度為所有支電纜和干線電纜長(zhǎng)度之和，對(duì)于A型電纜來(lái)說(shuō)，其總長(zhǎng)度≤1900m。如表2所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)長(zhǎng)度要求是保守的。現(xiàn)場(chǎng)總線的長(zhǎng)度是為了限制因長(zhǎng)度而引起的電壓降和信號(hào)品質(zhì)(如衰減和失真)的影響。為了避免計(jì)算每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線段的物理負(fù)荷和減少現(xiàn)場(chǎng)總線段設(shè)計(jì)確認(rèn)工作，BAYER涂料項(xiàng)目要求每根總線電纜長(zhǎng)度(干線加各支線總長(zhǎng)度之和)不超過(guò)1420米，每個(gè)Segment段上不得超過(guò)8個(gè)FF儀表，分支電纜不超過(guò)75米。

2.5.2 現(xiàn)場(chǎng)總線接線箱

由于該項(xiàng)目位于防爆區(qū)域2區(qū)內(nèi)，且該現(xiàn)場(chǎng)空氣比較潮濕，根據(jù)上述工況，采用防爆電纜密封接頭，接線箱選用增安型(EExe)接線箱，該接線箱的總線端子塊有短路保護(hù)功能，保證一個(gè)支路短路時(shí)而不影響其他支路，并且使得儀表維護(hù)人員在控制室內(nèi)便可知道短路故障點(diǎn)。總線終端器在接線箱內(nèi)安裝時(shí)，應(yīng)帶相應(yīng)標(biāo)記，防止被意外拆除。

按照BAYER對(duì)該項(xiàng)目的要求，每個(gè)FF接線箱最多接8臺(tái)FF儀表，就該涂料項(xiàng)目而言，最后經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，平均每個(gè)接線箱接6臺(tái)FF儀表。

2.6 FF總線在本項(xiàng)目應(yīng)用中的問(wèn)題及原因

在該項(xiàng)目調(diào)試及開(kāi)車(chē)過(guò)程中，控制回路能夠在滿足工藝要求的狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)在調(diào)試中也遇到一些問(wèn)題，這些問(wèn)題及主要原因歸納如下：

1、部分儀表控制室內(nèi)沒(méi)有信號(hào)：現(xiàn)場(chǎng)儀表與屏蔽層沒(méi)有絕緣，對(duì)信號(hào)造成干擾：選用多芯電纜時(shí)，不同網(wǎng)段的屏蔽線互連而造成的通訊干擾。

2、總線設(shè)備丟失：供電斷路、接線端子松動(dòng)，在調(diào)換設(shè)備后，未進(jìn)行重新調(diào)試;設(shè)備本身問(wèn)題，如絕緣差、總線信號(hào)太弱等;現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的儀表版本與DCS主機(jī)系統(tǒng)版本不一致造成的。

2.7 總結(jié)FF現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)缺點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)而言，具有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在缺點(diǎn)，現(xiàn)將其優(yōu)缺點(diǎn)歸納如下：

1、FF現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)

1)提供了更豐富的信息，降低維修費(fèi)用。

2)信號(hào)受干擾小，傳輸速度快。

3)總線系統(tǒng)的擴(kuò)展非常方便。

4)總線系統(tǒng)大大減輕了工作站的運(yùn)算負(fù)擔(dān)。

5)節(jié)約了施工材料。

2、FF現(xiàn)場(chǎng)總線的缺點(diǎn)

1)施工要求較高，對(duì)主干電纜和分支電纜的長(zhǎng)度都有要求。

2)對(duì)維護(hù)設(shè)施的要求相應(yīng)提高，如攜帶到現(xiàn)場(chǎng)的電動(dòng)維護(hù)設(shè)備有一定的防爆要求，甚至對(duì)于臨時(shí)給接線箱開(kāi)孔都要拿到裝置外進(jìn)行，例如：在本涂料項(xiàng)目中，訂貨的接線箱開(kāi)孔少了，需要臨時(shí)開(kāi)孔，按照現(xiàn)場(chǎng)要求，不能在裝置內(nèi)進(jìn)行，只能拿到廠區(qū)外開(kāi)孔。

3)當(dāng)一個(gè)網(wǎng)段出現(xiàn)故障后，特別是儀表短路后，由于維護(hù)人員無(wú)法直觀判斷是哪臺(tái)儀表發(fā)生故障，所以必須檢查該網(wǎng)段的所有儀表。

4)在工程設(shè)計(jì)方面，要求同一回路的設(shè)備盡量分配在同一個(gè)網(wǎng)段中，而當(dāng)工程較大時(shí)，可能同一回路的設(shè)備不一定在同一平面或區(qū)域，這也可能會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表配線圖的繪制帶來(lái)一定的困難。

5)現(xiàn)有的防爆規(guī)定限制了總線長(zhǎng)度和總線上所掛設(shè)備的數(shù)量，也就限制了現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)省電纜，節(jié)省施工材料的優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮。

3 結(jié)束語(yǔ)

從該項(xiàng)目的執(zhí)行情況來(lái)看，在現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中取得了優(yōu)異的成果，并積累了豐富的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為今后現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在石油化工領(lǐng)域的推廣、應(yīng)用和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。另外，在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，要嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)系統(tǒng)工程指南的要求設(shè)計(jì)、施工、安裝、檢查驗(yàn)收和調(diào)試，并在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中不斷地關(guān)注每個(gè)階段的工作，檢查并糾正工作中的錯(cuò)誤，從而確保現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)能成功投運(yùn)。