FF現(xiàn)場總線的安裝與調(diào)試

　　基金會現(xiàn)場總線(foundation fieldbus)通常稱為FF現(xiàn)場總線,它分為H1和H2兩種總線。它分為H1和H2兩種總線。H1采用符合IEC 61158-2標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線物理層;H2則采用高速以太網(wǎng)為其物理層。H1現(xiàn)場總線物理層的主要電氣特性如下：采用位同步數(shù)字化傳輸方式;傳輸波特率為31.25kbps;驅(qū)動電壓9~32VDC;信號電流±9mA;電纜式屏蔽雙絞線;接線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可采用線形、樹形、星形或者符合形;電纜長度≤1900m(無中繼器時);分支電纜的長度30~120m;掛接設(shè)備數(shù)量≤32臺(無中繼器時);可用中繼器≤4臺;適用防爆方法有本質(zhì)安全防爆方法等。

　　一、FF現(xiàn)場總路線安裝和測試要點(diǎn)

　　賽科項(xiàng)目的現(xiàn)場總線使用經(jīng)驗(yàn)表明現(xiàn)場總線回路故障的主要原因之一是來自網(wǎng)段上的干擾，而干擾的主要原因是現(xiàn)場總線網(wǎng)段和總線設(shè)備的不良安裝，賽科項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)是：

　?、佻F(xiàn)場總線網(wǎng)段對絕緣要求很高，為了防爆和防止總線回路受潮，規(guī)定采用增安型(EExe)接線箱，電纜穿入接線箱時使用防爆電纜時使用防爆電纜密封接頭。

　　采用FF總線專用端子塊與各總線現(xiàn)場設(shè)備連接。每個總線專用端子塊具有短路保護(hù)作用，短路時指示燈亮，保證一個支路短路時不影響其它支路的正常工作，短路保護(hù)器將限制每支路的短路電流不超過60mA。

　?、陔娎|屏蔽層的連接注意事項(xiàng)。在現(xiàn)場總線設(shè)備上，支線電纜的屏蔽線要剪斷，并要用絕緣帶包好，不能與表殼接地螺絲連接。各段總線電纜的屏蔽線應(yīng)在接線箱內(nèi)通過接地端子連接起來，屏蔽線只能在機(jī)柜側(cè)(marshalling)的端子接地，中間任何地方對地絕緣要良好，不能有多點(diǎn)接地情況，這樣可以起到防止靜電感應(yīng)和低頻(50Hz)干擾的作用。

　　如果干線電纜是多芯電纜，則不同總線網(wǎng)段的分屏蔽線不應(yīng)在接線箱(JB)內(nèi)被互相連接在一起，也不能與總屏蔽線連在一起。

　?、郜F(xiàn)場總線電纜和現(xiàn)場設(shè)備安裝之后應(yīng)該經(jīng)過嚴(yán)格測試，電纜線間絕緣電阻，對地絕緣，線間和對地電容以及總線信號的波形測試等應(yīng)該符合FF基金會總線系統(tǒng)工程指南中的技術(shù)要求，各端子的連接必須緊固。

　　二、FF現(xiàn)場總線安裝和測試方法

　　現(xiàn)場總線的物理信號、終端、電源、本質(zhì)安裝等與常規(guī)儀表不同，兩者使用的電纜必須加以區(qū)別。可供的通信速度為31.25kbps的H1現(xiàn)場總線的電纜線類型、規(guī)格、最大長度等，應(yīng)根據(jù)工程需要來選擇電纜。一般首選A型用于新裝置;B型可作為替代器;C型、D型僅用于改造的裝置。

　　在工程中，必須注意電纜線的屏蔽與接地，首選A、B型屏蔽電纜。C、D型電纜也可將導(dǎo)線穿于金屬管中進(jìn)行屏蔽連接起來，然后集中一起進(jìn)行接地;必須注意電纜線與設(shè)備連接的極性問題，因此，現(xiàn)場總線使用的曼徹斯特信號是交替電壓，每bit發(fā)言1次或2次極性。在非供電網(wǎng)絡(luò)中只存在這種交流電壓。在供電網(wǎng)絡(luò)中交替電壓是疊加在給設(shè)備供電的直流電壓之上。無論哪種情況，現(xiàn)場總線接受電路只注意交替電壓之上。無論哪種情況，現(xiàn)場總線接受電路只注意交替電壓。正、負(fù)電壓的跳變表示不同的意義，因此，現(xiàn)場總的信號是有極性的。總線的供電設(shè)備也是有極性的。必須相同的極性連接在一起。使用彩色標(biāo)記的電纜線以方便施工。目前，還有一種網(wǎng)絡(luò)供電的非極性設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)自動極性檢測和校正，正確地接收不同極性的信號，使用時可以盲接。

　　2.1 電纜安裝

　　常規(guī)采用單屏蔽A型電纜，其主干長度+分支長度<1900m。電纜的敷設(shè)長度應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行表1和表2的要求。　　

　?、僖粋€現(xiàn)場總線段允許使用不同類型的電纜,但必須符合下面不等式的要求.假設(shè)使用了A、B、C、D四種電纜，每條電纜的長度為LA、LB、LC、LD，而他們的允許長度為MLA、MLB、MLC、MLD，則應(yīng)滿足：

　　LA/MLA+LB/MLB+LC/MLC+LD/MLD<1

　?、诜秩ゾ€的屏蔽層在現(xiàn)場表頭側(cè)應(yīng)懸空，在網(wǎng)段接線盒側(cè)接到S端子上，匯集后連接到干線的屏蔽層上，再連接到電源模塊對應(yīng)端子，最后統(tǒng)一接到屏蔽層接地母線條。

　?、劭偲帘坞娎|的總屏蔽應(yīng)與現(xiàn)場儀表外殼連接并接到保護(hù)接地。

　?、墁F(xiàn)場總線電纜任何信號線都不應(yīng)接地。

　?、萑绻F(xiàn)場總線儀表產(chǎn)品的外接線可以只連接一根電纜，作為一體化考慮而將附件的信號通過原信號通信，將會在很多工程場合歡迎。

　　2.2 電纜測試

　　為了保障敷設(shè)后必須進(jìn)行電纜測試。進(jìn)行測試程序之前應(yīng)完成如下步驟：確?，F(xiàn)場接線已經(jīng)完成且終端連接正確，同時所有的現(xiàn)場分去線已經(jīng)接上(但不包括設(shè)備);在中間端子排處拆下現(xiàn)場總線的網(wǎng)段電纜(+、-和屏蔽線(s)),如圖1所示?！　?/p>

　　FF總線電纜的測試主要包括+、-信號線、屏蔽線、儀表接地棒之間的阻抗和電容檢查、直流電壓檢查、網(wǎng)段檢驗(yàn)以及網(wǎng)段診斷。進(jìn)行FF總線電纜的測試所需的設(shè)備及工具有：

　?、賻ё杩?、直流電壓和電容測量功能的數(shù)字萬用表;

　　②Relcom的FBT-3或FBT-4現(xiàn)場總線監(jiān)視器;

　?、?strong>示波器;

　?、苄÷萁z刀;

　?、莠F(xiàn)場總線網(wǎng)段檢驗(yàn)表格;

　?、蘧W(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)段檢查表。

　　在上海陸空賽科FF總線電費(fèi)的測試中經(jīng)常遇到的問題是屏蔽線和儀表接地棒之間的阻抗很小而電容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于300nF。從這一點(diǎn)也可以看出阻抗和電容是密切相關(guān)的。在發(fā)現(xiàn)這個問題后，經(jīng)過仔細(xì)分析，我們把電纜頭拆開，發(fā)現(xiàn)屏蔽線最終都是連接到登記表接地棒上的。于是我們把屏蔽線的根部用絕緣膠帶把銅絲隔離開發(fā)保障屏蔽線的相互絕緣，從而滿足電容的要求以降低干擾。整改后的測試結(jié)果完全滿足預(yù)期結(jié)果的要求。也就是說，在電費(fèi)本身質(zhì)量的基礎(chǔ)上我們還要注意電纜敷設(shè)和安裝的質(zhì)量，如果安裝質(zhì)量完全符合規(guī)范要求，電纜的測試結(jié)果也能滿足預(yù)期結(jié)果的要求，所以在以后的電纜敷設(shè)和安裝時加強(qiáng)這方面的質(zhì)量管理，減少返工和提高工作效率。

　　三、FF現(xiàn)場總線登記表調(diào)試

　　3.1 FF變送器的單校

　　FF變送器的單校按圖2接線。通信器應(yīng)處于FF位置，通信器的正端應(yīng)與電源正端并聯(lián)。在通電后用375通信器完成對設(shè)備性能的自檢，讀取FF變送器內(nèi)部參數(shù)，包括儀表位號、設(shè)備ID號、地址等，準(zhǔn)確記錄，為啟動時提供儀表的ID地址?！　?/p>

　　3.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的檢查試驗(yàn)

　　對于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的檢查試驗(yàn)，由于采用總線型閥門定位器，參數(shù)設(shè)備和信息獲得在訂貨單中提出要求，詳細(xì)參數(shù)由生產(chǎn)廠家提供詳細(xì)報(bào)告，現(xiàn)場安裝前不需要對包括精度、靈敏度、行程時間等電氣參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，對耐壓、泄漏等方面的安裝前檢查與常規(guī)儀表相同。

　　四、調(diào)試中的問題和解決方法

　　4.1 系統(tǒng)的互可操作

　　互可操作是現(xiàn)場總線技術(shù)的重要特點(diǎn)之一。它包括方面的含義：①設(shè)備的可互換性，指對于具有同一功能但來自不同廠家的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)互換;②設(shè)備的可互操作性，指不同廠家的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)互相通信，正確理解和交換數(shù)據(jù)的含義，完成系統(tǒng)所要求的功能。

　　4.2 系統(tǒng)參數(shù)的整定

　　系統(tǒng)投運(yùn)開階段，出現(xiàn)了閥門無法穩(wěn)定，有大約10%的來回波動，自動投運(yùn)時系統(tǒng)有穩(wěn)定性差，準(zhǔn)確性不好的問題。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)造成問題的原因?yàn)椋孩匍y門本身的PID與系統(tǒng)PID作用迭加后造成了閥門的振蕩;②流量的濾波時間較短，是系統(tǒng)的穩(wěn)定性差的一個原因;③流量和壓力之間有一定的耦合使得系統(tǒng)振蕩;④用戶不穩(wěn)定，系統(tǒng)的擾動大;⑤加壓機(jī)的出口壓力變化較大，即閥前壓力波動大。

　　針對這些問題，從系統(tǒng)的角度結(jié)合考慮穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性來整定系統(tǒng)的參數(shù)，做了以下的工作：①把閥門本身的PID整定至最佳，力求穩(wěn)定不振蕩，適當(dāng)放棄快速性;②盡可能加長流量的濾波時間，以求得系統(tǒng)的穩(wěn)定;③壓力調(diào)節(jié)回路和流量配比調(diào)節(jié)回路的PID參數(shù)整定應(yīng)老慮被調(diào)對象的流程時間，通過整定時間常數(shù)來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)作用間的零耦合。

　　4.3 系統(tǒng)試驗(yàn)

　　FF總線儀表現(xiàn)場安裝以后要與系統(tǒng)一起做系統(tǒng)試驗(yàn)。在做系統(tǒng)試驗(yàn)之前需要對每一臺FF現(xiàn)場儀表進(jìn)行組態(tài)，這也是FF總線儀表與常規(guī)儀表的不同之處。

　　現(xiàn)場儀表安裝后，有時在系統(tǒng)中找不到相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥和變送器，經(jīng)再一次確認(rèn)安裝網(wǎng)段無誤和電纜測試合格后，用375通信器掛接在網(wǎng)段上查找系統(tǒng)的地址超出了255，于是在線修改其地址在248左右，且使地址不與該網(wǎng)段中其他地址相沖突，這樣系統(tǒng)就能讀到儀表自動為其分配網(wǎng)段地址了。

　　現(xiàn)場對變送器進(jìn)行仿真時一般采用把表頭的仿真跳針置于ON位，然后用375通信器進(jìn)行仿真功能參數(shù)改再發(fā)送仿真值給控制系統(tǒng)。然而在現(xiàn)場進(jìn)行仿真時往往參數(shù)不能改變，在電纜測試合格且組態(tài)無誤的前提下就要檢查仿真跳針了，上述原因往往是跳針的間隙不夠，調(diào)整跳針之間的寬度即能解決問題、進(jìn)行正常仿真測試。

　　在系統(tǒng)調(diào)試過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)對變送器仿真時操作面板所對應(yīng)的量程與變送器本身的量程不符、單位不符，經(jīng)過對組態(tài)參數(shù)的檢查發(fā)現(xiàn)XD-SCALE與OUTSCALE存在沖突，與物理參數(shù)不相符，而CHANEL參數(shù)的選擇也有存在錯誤的時候。

　　FF的診斷功能在調(diào)節(jié)閥上體現(xiàn)是最明顯的，因?yàn)槭┕がF(xiàn)場條件惡劣，環(huán)境復(fù)雜，調(diào)節(jié)閥的機(jī)械部分常有脫落的情況在調(diào)節(jié)閥組態(tài)后常常發(fā)現(xiàn)其存在報(bào)警，在診斷信息中能夠找到相關(guān)信息，譬如反饋信號、輸出壓力等，通過對參數(shù)的診斷即能判斷現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥可能存在的問題，譬如登記表風(fēng)未提供、反饋桿脫落等。