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標準的現(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;接線拓撲結(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

　　賽科項目的現(xiàn)場總線使用經(jīng)驗表明現(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，賽科項目的經(jīng)驗是：

　?、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。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。

　　③現(xiàn)場總線電纜和現(xiàn)場設(shè)備安裝之后應(yīng)該經(jīng)過嚴格測試，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?？晒┑耐ㄐ潘俣葹?1.25kbps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)線穿于金屬管中進行屏蔽連接起來，然后集中一起進行接地;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?？偩€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)嚴格執(zhí)行表1和表2的要求?！　?/p>

　?、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接地。

　?、墁F(xiàn)場總線電纜任何信號線都不應(yīng)接地。

　　⑤如果現(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)后必須進行電纜測試。進行測試程序之前應(yīng)完成如下步驟：確保現(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)段檢驗以及網(wǎng)段診斷。進行FF總線電纜的測試所需的設(shè)備及工具有：

　　①帶阻抗、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;

　　④小螺絲刀;

　?、莠F(xiàn)場總線網(wǎng)段檢驗表格;

　?、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遠大于300nF。從這一點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，準確記錄，為啟動時提供儀表的ID地址?！　?/p>

　　3.2 執(zhí)行機構(gòu)的檢查試驗

　　對于執(zhí)行機構(gòu)的檢查試驗，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，詳細參數(shù)由生產(chǎn)廠家提供詳細報告，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)進行試驗，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，自動投運時系統(tǒng)有穩(wěn)定性差，準確性不好的問題。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)造成問題的原因為：①閥門本身的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)來實現(xiàn)調(diào)節(jié)作用間的零耦合。

　　4.3 系統(tǒng)試驗

　　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。在做系統(tǒng)試驗之前需要對每一臺FF現(xiàn)場儀表進行組態(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，因為施工現(xiàn)場條件惡劣，環(huán)境復(fù)雜，調(diào)節(jié)閥的機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。