FF设计与安装修改

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1、 H1的网段设计 网络系统图n提供一张网络拓扑图来说明所有的网段 、控制器、通信路径、历史数据和操作 员界面是如何连接在一起的。n这张图纸应对系统作功能性的描述，应 该说明各个网段安装在什么地方，安装 在哪个运行装置或工段，但无需对网络/ 网段上的设备进行具体描述 网络/网段图 n用网络/网段图取代传统的回路图，说明一对 导线上所连接的设备 n当控制回路位于多个网段或包含有传统I/O时 ，则除了网络/网段图外，还需要使用传统的 回路图n无需在网络/网段图中说明显示、功能块和组 态等数据 n n除了标准回路图的资料外，网络/网段图还应该包含 以下FF系统的资料：nl 标题区应该含有“网络名称”。

2、网络名称应包含 有“控制器名称、卡号和端口号”。例如，如果控制 器名称为“01”，卡号为“08”，端口为“1”，那么网络 /网段名则可以表示为“XXX-010801”。nl 所有的网络连接。包括H1接口卡、大容量供电 电源、FF总线电源、以及贯穿于该现场的设备、接 线端子、接线箱和终端器。nl 所有网络/网段和现场设备都需要做标识 。所有分支电缆都应该以仪表位号作标识， 并标明所有电缆的长度nl 应该清楚地说明 “风险等级和网络负荷”。nl 应该标识出后备LAS。nl 应该清楚地说明终端器的位置。仪表位置图 n为了精确地确定总线分支和网络/网段电缆的 长度，需要一张三维的图纸来说明仪表的位 置

3、。现场总线系统的设计需要使用这些信息 ，因此必须尽可能早地得到位置图，而且要 足够准确 P&I图n应该在P&I 图上说明现 场总线仪表nFF信号配线 的线路符号 应该用带有 实心圆点的 长线表示P&I图中现场总线符号的表示法 仪表清单 n按照传统仪表要求给出仪表清单n应该为每个设备标明以下的内容：nl 一个设备是否为现场总线设备nl 总线类型nl 软件版本nl 功能块仪表技术规格书 n按照传统仪表要求来给出一个适用的仪表技 术规格书 n同时还需要补充有关现场总线的技术数据 n应该采用标准的，并带有下列附加项的仪表 技术规格书来详细说明FF总线仪表nl LAS能力（是/否）nl 最小操作电压（V

4、DC）nl 静态最大电流（mA）nl 端子的极性敏感性（是/否）nl 设备版本nl 设备描述版本nl CF版本nl 通道号及其描述，（如通道1传感器1 ，通道2主体温度，通道3传感器2等）nl 可用的功能块，（如AI_1、AI_2、PID_1 等） 冗余控制器需要冗余H1接口需要 冗余供电电 源需要 DC供电电 源的电池容量需要-最小30分钟 冗余电源调理器需要 现场备 用LAS需要 阀门 定位器的控制块首选在简单 回路中 变送器的控制块只在串级主回路 主机的控制块需要在复杂回路中 阀门 /网段危险度等级需要 每网段的最大设备 数12（6.4或6.7中有特别规 定外，采用缺省值） 每网段的最大

5、阀门 数4（6.4或6.7中有特别规 定外，采用缺省值） 中继器需要经工程中主要工程师的批准网络/网段风险管理选项n阀门和网络等级 n等级1阀门的故障会导致整个系统的出错，会引 起整个单元的瘫痪或造成超过1千万美元的经济 损失n等级1的阀门和相关测量设备（变送器）应只位于 等级1的H1控制网络中。一个网段可采用一个等级 1的阀门和相关变送器；如果服务彼此相关，则采 用2个等级1的阀门和相关变送器。所谓相关意味 着两个阀门之一可关掉相同的设备 n如要保证互操作性，需要在回路中采用由同一 个厂商提供的等级1现场设备。n等级1回路上的主机接口卡和现场设备要独立 地进行互操作性测试。n设备和接口卡在网

6、络中要互相兼容。n如果有必要，在工厂大修时进行升级。n网络/网段设计图要显示危险度等级，并明显 地标明在网络/网段中将不能加载额外设备。n等级2的阀门和网络n等级2阀门的故障导致整个系统的出错，会引 起整个单元的瘫痪或造成超过10万美元的经 济损失。n等级2的阀门可以通过快速故障处理或手动控 制进行故障状态恢复。n如果服务是相互独立的，一个网段可采用一 个等级2的阀门和相关变送器；如果服务彼此 相关，则采用2个等级2的阀门，或等级2和等 级3的阀门各一个及相关变送器 n如要保证互操作性，需要在回路中采用由同一 个厂商提供的等级2现场设备。n等级2回路上的主机接口卡和现场设备要独立 地进行互操作

7、性测试。设备和接口卡在网络中 要互相兼容。如果有必要，在工厂大修时进行 升级。n网络/网段设计图要显示危险度等级，并明显 地标明：在网络/网段中将不能加载额外设备 。 等级3的阀门和网段n等级3阀门的故障导致整个单元的短期瘫痪或 主要的操作损失。n等级3的阀门不需要操作员的及时处理，就可 回到原来的故障位置 n等级3的阀门最多可以与其他三个等级3阀门或 一个等级2阀门同处在一个网段中 n等级3的控制网络可包括只用于测量的设备在 内的多个厂家的设备 n等级4网段无控制n等级4设备是一种只用于测量不用于控制的设备，可在网 络/网段中对其中断进行组态 n升级可以在线进行。网络/网段设计图要显示危险度

8、等级 n不管在设备中有没有PID算法，网络/网段的短路或 电源故障都要使阀门调节到指定的故障位置 n在正常运行中，带主要过程变量的变送器及其相关 阀门应处在同一网段上，这是允许基于现场控制的 必要条件 基金会现场总线的负载和计算n网络和网段的负载由以下4个因素决定n风险管理标准n所需裕量: 25%n网络宏周期（macrocycle）的自由时间n网段压降和工作电流的限制n网段执行时间 n一般使用的缺省网段执行时间为1秒 n每个网段的最大设备数如下：n对只用于监视的测量用网段，限制在12个设备n对需要1秒执行时间的回路，限制在12个设备和4个 阀门n 对需要0.5秒执行时间的回路，限制在6个设备和

9、2 个阀门n对需要0.25秒执行时间的回路，限制在3个设备和1 个阀门 配线与安装 现场总线网段的构成主设备总线设备可以 接在 “支线”上 现场设备终端器终端器总线现场总线 供电电源最长1900M电源调理器本质安全（IS）安装nIS现场总线安装设计要遵从非IS安装的技术指 南。nIS由于本质安全需要引起对电源的限制。这一 限制名义上为80mA nIS应用中，电缆应满足：nn 符合IS电感/电阻率的限制nn 符合IS电路的色标规定nIS电缆通常使用浅蓝色 配线与安装 本质安全TTISD安全区危险区 本质 安全栅 DISP本质安全栅 T = 终端器 P = 电源 D = 设备 DIS = 本安设备

10、 TIS = 本安终端器FISCOnFISCO （Fieldbus Intrinsically Safe Concept）n传统的本质安全安装及其相互连接规范会限制现场总 线本质安全（I.S.）系统的应用。n能否互相连接的标准是相关供电单元传送的电压（Vo ）、电流（Io）和功率（Po）是否小于等于本质安全 仪表所能接受并保持本质安全状态的电压(Vi)、电流 (Ii)和功率(Pi) 。n连接到总线上的其他每个设备（不指终端器）的最大 残余电容（Ci）和电感（Li）要各小于等于5nF和 10H。 H1网段的布线与安装H1基本网段的构成最大电压: 32 V 最小电压: 9 V电源调理器的额定电流例

11、如: 350 mA调理器大容量电源ImaxVminVmax +-+-Vdevice终端器S1S2S3SnT1T1S1S2S3Sn终端器T位于主干两端 T1- 主干长度 S - 分支长度T1 +S1 +S2 + . Sn1900 m总线分支型与树型拓扑 电缆长度PCPSTPCPSTTT混合拓扑 电缆长度T1S1S3SnS23S22S2S21T1 +S1 +S2 + S21 +S22 +S23 .+ Sn1900 mPCPSTT至控制室(一对或多对) (有屏蔽)现场总线 终端器内部分线盒现场设备双绞线 (有屏蔽)屏蔽线没有示出接线盒连接件网段的最大长度n 在H1网段中任意两个设备之间最多可接入四

12、个中继器 n 使用四个中继器时，网络中两个设备之间的 距离最长可达9500米现场总线 中继器现场总线 中继器现场总线 中继器现场总线 中继器现场总线分段现场总线网络-可达到 9500米TTTTTTTTTT=终端T对电源的要求 n24 VDC大容量电源 n现场总线供电电源FFPS要求2035VDC电压n可由大容量电源BPS提供240/120 VAC 到 24 VDC转换n采用原有24V仪表供电电源n调理后的总线电源大约在19 VDC n冗余：应该采用两个分别的、独立的电源线路为 大容量电源供电。大容量电源也可以由UPS供电， 或采用备用电池。 n应该为每个FF电源调理器的供电者提供过流保护 n大

13、容量电源的负端应该接地FF电源调理器n要求为每个H1网段配置1个电源调理器n原因：如果一个普通直流稳压电源用于现场总线供电，该 电源会吸收电缆上的信号，因为稳压电源要试图把电压维 持在常值水平。因而直流稳压电源必须被调理后才能用于 现场总线。n原理：在电源和现场总线线缆之间放置一个电感，是把现 场总线信号与低阻抗的大容量电源隔离开来的一种途径。 电感容许直流电源在线缆上通过，而防止数字信号进入电 源。n作用：该电子电路提供现场总线电路对地的隔离、在电缆 短路时对该段的限流、以及对现场总线信号的高阻抗。n总线电源调理器应该是冗余的，且输出电 流受限nFF电源调理器对FF信号提供阻抗匹配 n电源调

14、理器应该由冗余的主辅大容量电源 供电，n冗余的FF电源调理器在故障或失效时都应 该在主机系统中通告 FF终端器n每个总线段的两端都必须各有一个终端器n终端器用于防止数字信号在总线电缆端点的反射。n当信号在电缆上传输而遭遇中断时会产生反射，信号的 一部分在中断处按相反方向回波传送。n这种反射是造成信号扭曲畸变的一种噪声。nH1终端器由1F 电容和100 Ohm 电阻串联构成n终端器可置入某些部件(如FFPS、连接件)中n这些终端器可以被永久安装，采用DIP开关或通过跳线进 入使用状态n两个终端器之间的连线被定义为主干 总线中继器n借助中继器可有效地把网络分成更小的网段n如果网段需要延伸到超过19

15、00米，可使用中继器 n中继器整形放大信号，改进通信的可靠性n中继器在网络节点计数时替代一个现场设备 n通过添加中继器组成一个新网段时，要求在该新网 段的两个端点各增加一个终端器。n采用中继器为总线提供增加设备数量的能力 n中继器最常见的用途是把IS段连接在一起。因为一个安 全栅只支持3-4个设备，要使每个网络有16个设备的负荷 ，在一个网络上需要有多个安全栅 接线箱n推荐所有主干和分支在现场接线箱中连接n没有接线箱时可由防雨浇注块作为接插连接器 n对分支连线要有短路保护，短路保护器连接在主 干或主网络电缆的端子块n为每个分支的连接设有指示器，指明何时分支处 于短路和过流状态，指明何时总线电源工作正常 n分支电路应该有阻燃等级 电缆nA型电缆的特性n导线型号：18AWG(0.8)n屏蔽：90n衰减：在39KHz下，3db/kmn最大电容：150pF/mn特征阻抗：31.25KHz下，100上下20%n H1的电缆类型 型号 长度米 特征阻抗 电阻系数 衰减（db/km） 描述A 1900 100 22 3 单屏蔽双绞B 1200 100 56 5 屏蔽多股双绞线C 400 未知 132 8 无屏蔽多股双绞线D 200 未知 20 8 外层屏蔽多芯非双绞线n在不用中继器的场合，现场总线网段的