現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的設計與應用

2.5.1 現場(chǎng)總線(xiàn)電纜

現場(chǎng)總線(xiàn)的物理信號、終端、電源、本質(zhì)安全等與常規儀表不同，兩者使用的電纜必須加以區別?？晒┑耐ㄓ嵥俾蕿?1.25kb/s的H1現場(chǎng)總線(xiàn)的電纜線(xiàn)類(lèi)型、規格、最大長(cháng)度等如表1所示，應根據工程需要來(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(xiàn)電纜

在選型設計時(shí)，干線(xiàn)電纜通常采用A型對屏總屏多芯電纜，且應有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計時(shí)，通常采用A型對屏總屏電纜。

2、長(cháng)度的限制

一個(gè)Segment現場(chǎng)總線(xiàn)電纜的長(cháng)度為所有支電纜和干線(xiàn)電纜長(cháng)度之和，對于A(yíng)型電纜來(lái)說(shuō)，其總長(cháng)度≤1900m。如表2所示。

根據現場(chǎng)經(jīng)驗發(fā)現，這個(gè)長(cháng)度要求是保守的?，F場(chǎng)總線(xiàn)的長(cháng)度是為了限制因長(cháng)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(gè)現場(chǎng)總線(xiàn)段的物理負荷和減少現場(chǎng)總線(xiàn)段設計確認工作，BAYER涂料項目要求每根總線(xiàn)電纜長(cháng)度(干線(xiàn)加各支線(xiàn)總長(cháng)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 現場(chǎng)總線(xiàn)接線(xiàn)箱

由于該項目位于防爆區域2區內，且該現場(chǎng)空氣比較潮濕，根據上述工況，采用防爆電纜密封接頭，接線(xiàn)箱選用增安型(EExe)接線(xiàn)箱，該接線(xiàn)箱的總線(xiàn)端子塊有短路保護功能，保證一個(gè)支路短路時(shí)而不影響其他支路，并且使得儀表維護人員在控制室內便可知道短路故障點(diǎn)?？偩€(xiàn)終端器在接線(xiàn)箱內安裝時(shí)，應帶相應標記，防止被意外拆除。

按照BAYER對該項目的要求，每個(gè)FF接線(xiàn)箱最多接8臺FF儀表，就該涂料項目而言，最后經(jīng)過(guò)統計，平均每個(gè)接線(xiàn)箱接6臺FF儀表。

2.6 FF總線(xiàn)在本項目應用中的問(wèn)題及原因

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

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

2、總線(xiàn)設備丟失：供電斷路、接線(xiàn)端子松動(dòng)，在調換設備后，未進(jìn)行重新調試;設備本身問(wèn)題，如絕緣差、總線(xiàn)信號太弱等;現場(chǎng)總線(xiàn)設備的儀表版本與DCS主機系統版本不一致造成的。

2.7 總結FF現場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)

現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統相對于傳統DCS控制系統而言，具有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在缺點(diǎn)，現將其優(yōu)缺點(diǎn)歸納如下：

1、FF現場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)

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(xiàn)系統的擴展非常方便。

4)總線(xiàn)系統大大減輕了工作站的運算負擔。

5)節約了施工材料。

2、FF現場(chǎng)總線(xiàn)的缺點(diǎn)

1)施工要求較高，對主干電纜和分支電纜的長(cháng)度都有要求。

2)對維護設施的要求相應提高，如攜帶到現場(chǎng)的電動(dòng)維護設備有一定的防爆要求，甚至對于臨時(shí)給接線(xiàn)箱開(kāi)孔都要拿到裝置外進(jìn)行，例如：在本涂料項目中，訂貨的接線(xiàn)箱開(kāi)孔少了，需要臨時(shí)開(kāi)孔，按照現場(chǎng)要求，不能在裝置內進(jìn)行，只能拿到廠(chǎng)區外開(kāi)孔。

3)當一個(gè)網(wǎng)段出現故障后，特別是儀表短路后，由于維護人員無(wú)法直觀(guān)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)在工程設計方面，要求同一回路的設備盡量分配在同一個(gè)網(wǎng)段中，而當工程較大時(shí)，可能同一回路的設備不一定在同一平面或區域，這也可能會(huì )對現場(chǎng)儀表配線(xiàn)圖的繪制帶來(lái)一定的困難。

5)現有的防爆規定限制了總線(xiàn)長(cháng)度和總線(xiàn)上所掛設備的數量，也就限制了現場(chǎng)總線(xiàn)節省電纜，節省施工材料的優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮。

3 結束語(yǔ)

從該項目的執行情況來(lái)看，在現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)的設計和應用中取得了優(yōu)異的成果，并積累了豐富的工程設計經(jīng)驗，為今后現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統在石油化工領(lǐng)域的推廣、應用和發(fā)展奠定了基礎。另外，在設計施工過(guò)程中，要嚴格按照現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )系統工程指南的要求設計、施工、安裝、檢查驗收和調試，并在項目的實(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誤，從而確?，F場(chǎng)總線(xiàn)系統能成功投運。