現場總線控制系統的設計與應用

2.5.1 現場總線電纜

現場總線的物理信號、終端、電源、本質安全等與常規(guī)儀表不同，兩者使用的電纜必須加以區(qū)別?？晒┑耐ㄓ嵥俾蕿?1.25kb/s的H1現場總線的電纜線類型、規(guī)格、最大長度等如表1所示，應根據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

在選型設計時，干線電纜通常采用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，通常采用A型對屏總屏電纜。

2、長度的限制

一個Segment現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。

根據現場經驗發(fā)現，這個長度要求是保守的?，F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(如衰減和失真)的影響。為了避免計算每個現場總線段的物理負荷和減少現場總線段設計確認工作，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 現場總線接線箱

由于該項目位于防爆區(qū)域2區(qū)內，且該現場空氣比較潮濕，根據上述工況，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便可知道短路故障點。總線終端器在接線箱內安裝時，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FF接線箱最多接8臺FF儀表，就該涂料項目而言，最后經過統計，平均每個接線箱接6臺FF儀表。

2.6 FF總線在本項目應用中的問題及原因

在該項目調試及開車過程中，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、部分儀表控制室內沒有信號：現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，不同網段的屏蔽線互連而造成的通訊干擾。

2、總線設備丟失：供電斷路、接線端子松動，在調換設備后，未進行重新調試;設備本身問題，如絕緣差、總線信號太弱等;現場總線設備的儀表版本與DCS主機系統版本不一致造成的。

2.7 總結FF現場總線的優(yōu)缺點

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

1、FF現場總線的優(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)總線系統的擴展非常方便。

4)總線系統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)對維護設施的要求相應提高，如攜帶到現場的電動維護設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，按照現場要求，不能在裝置內進行，只能拿到廠區(qū)外開孔。

3)當一個網段出現故障后，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網段中，而當工程較大時，可能同一回路的設備不一定在同一平面或區(qū)域，這也可能會對現場儀表配線圖的繪制帶來一定的困難。

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

3 結束語

從該項目的執(zhí)行情況來看，在現場總線控制技術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驗，為今后現場總線控制系統在石油化工領域的推廣、應用和發(fā)展奠定了基礎。另外，在設計施工過程中，要嚴格按照現場總線基金會系統工程指南的要求設計、施工、安裝、檢查驗收和調試，并在項目的實施過程中不斷地關注每個階段的工作，檢查并糾正工作中的錯誤，從而確保現場總線系統能成功投運。