現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

2.5.1 現(xiàn)場總線電纜

現(xiàn)場總線的物理信號、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)場總線的電纜線類型、規(guī)格、最大長度等如表1所示，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型可作為替代品;C型、D型僅用于改造的裝置。

1、電纜的類型

1)干線電纜

在選型設(shè)計時，干線電纜通常采用A型對屏總屏多芯電纜，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)計時，通常采用A型對屏總屏電纜。

2、長度的限制

一個Segment現(xiàn)場總線電纜的長度為所有支電纜和干線電纜長度之和，對于A型電纜來說，其總長度≤1900m。如表2所示。

根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，這個長度要求是保守的?，F(xiàn)場總線的長度是為了限制因長度而引起的電壓降和信號品質(zhì)(如衰減和失真)的影響。為了避免計算每個現(xiàn)場總線段的物理負荷和減少現(xiàn)場總線段設(shè)計確認工作，BAYER涂料項目要求每根總線電纜長度(干線加各支線總長度之和)不超過1420米，每個Segment段上不得超過8個FF儀表，分支電纜不超過75米。

2.5.2 現(xiàn)場總線接線箱

由于該項目位于防爆區(qū)域2區(qū)內(nèi)，且該現(xiàn)場空氣比較潮濕，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功能，保證一個支路短路時而不影響其他支路，并且使得儀表維護人員在控制室內(nèi)便可知道短路故障點?？偩€終端器在接線箱內(nèi)安裝時，應(yīng)帶相應(yīng)標記，防止被意外拆除。

按照BAYER對該項目的要求，每個FF接線箱最多接8臺FF儀表，就該涂料項目而言，最后經(jīng)過統(tǒng)計，平均每個接線箱接6臺FF儀表。

2.6 FF總線在本項目應(yīng)用中的問題及原因

在該項目調(diào)試及開車過程中，控制回路能夠在滿足工藝要求的狀態(tài)下穩(wěn)定運行。同時在調(diào)試中也遇到一些問題，這些問題及主要原因歸納如下：

1、部分儀表控制室內(nèi)沒有信號：現(xiàn)場儀表與屏蔽層沒有絕緣，對信號造成干擾：選用多芯電纜時，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，在調(diào)換設(shè)備后，未進行重新調(diào)試;設(shè)備本身問題，如絕緣差、總線信號太弱等;現(xiàn)場總線設(shè)備的儀表版本與DCS主機系統(tǒng)版本不一致造成的。

2.7 總結(jié)FF現(xiàn)場總線的優(yōu)缺點

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

1、FF現(xiàn)場總線的優(yōu)點

1)提供了更豐富的信息，降低維修費用。

2)信號受干擾小，傳輸速度快。

3)總線系統(tǒng)的擴展非常方便。

4)總線系統(tǒng)大大減輕了工作站的運算負擔。

5)節(jié)約了施工材料。

2、FF現(xiàn)場總線的缺點

1)施工要求較高，對主干電纜和分支電纜的長度都有要求。

2)對維護設(shè)施的要求相應(yīng)提高，如攜帶到現(xiàn)場的電動維護設(shè)備有一定的防爆要求，甚至對于臨時給接線箱開孔都要拿到裝置外進行，例如：在本涂料項目中，訂貨的接線箱開孔少了，需要臨時開孔，按照現(xiàn)場要求，不能在裝置內(nèi)進行，只能拿到廠區(qū)外開孔。

3)當一個網(wǎng)段出現(xiàn)故障后，特別是儀表短路后，由于維護人員無法直觀判斷是哪臺儀表發(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)計方面，要求同一回路的設(shè)備盡量分配在同一個網(wǎng)段中，而當工程較大時，可能同一回路的設(shè)備不一定在同一平面或區(qū)域，這也可能會對現(xiàn)場儀表配線圖的繪制帶來一定的困難。

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

3 結(jié)束語

從該項目的執(zhí)行情況來看，在現(xiàn)場總線控制技術(shù)的設(shè)計和應(yīng)用中取得了優(yōu)異的成果，并積累了豐富的工程設(shè)計經(jīng)驗，為今后現(xiàn)場總線控制系統(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)計施工過程中，要嚴格按照現(xiàn)場總線基金會系統(tǒng)工程指南的要求設(shè)計、施工、安裝、檢查驗收和調(diào)試，并在項目的實施過程中不斷地關(guān)注每個階段的工作，檢查并糾正工作中的錯誤，從而確保現(xiàn)場總線系統(tǒng)能成功投運。