FF現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

1、ff現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線的的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)和和應(yīng)應(yīng)用用2現(xiàn)場(chǎng)總線的構(gòu)成單現(xiàn)場(chǎng)總線的構(gòu)成單元元工作站變送器人機(jī)界面終端電阻供電接線盒h1 bus 電纜以太網(wǎng)電纜電源調(diào)節(jié)器閥門(mén)定位器hse 鏈路設(shè)備終端電阻h1 bus3如何設(shè)計(jì)如何設(shè)計(jì)h1網(wǎng)段？網(wǎng)段？網(wǎng)段負(fù)載網(wǎng)段負(fù)載 會(huì)受以下各因素的影響：1. 工廠的布局距離 (電壓降)危險(xiǎn)區(qū)（防爆措施）控制關(guān)聯(lián)性2. 安全/hazop（危險(xiǎn)與可操作性 ）約束3. 執(zhí)行速度要求宏循環(huán)回路/模塊執(zhí)行要求4初步的初步的 p&id圖圖了解設(shè)備的分布和相關(guān)性5使用使用p & id 圖紙來(lái)幫助確定現(xiàn)場(chǎng)總線的接線圖紙來(lái)幫助確定現(xiàn)場(chǎng)總線的接線控制室控制室pch1 現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線# 1

2、網(wǎng)段網(wǎng)段h1 現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線# 2網(wǎng)段網(wǎng)段 cv-101 a/o ip102201921 at107a lt101 at107b tt105 at106re-burnedlime lt108 purchasedlime lt112 green liquor storage ip104a ip104bheatercooler lt111 sc111 sc112 sc108 dt109 ft110 sc110 tt104 ft102 at10324252322h1 現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線# 3 網(wǎng)段網(wǎng)段6根據(jù)儀表位置、關(guān)聯(lián)性初步劃分網(wǎng)段走向根據(jù)儀表位置、關(guān)聯(lián)性初步劃分網(wǎng)段走向配管配線平面圖配管配線平面

3、圖儀表槽板敷設(shè)圖儀表槽板敷設(shè)圖7估計(jì)網(wǎng)段長(zhǎng)度估計(jì)網(wǎng)段長(zhǎng)度分支長(zhǎng)度分支長(zhǎng)度主干線長(zhǎng)度主干線長(zhǎng)度按上表中最大值選擇長(zhǎng)度按上表中最大值選擇長(zhǎng)度8常規(guī)應(yīng)用常規(guī)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)控制室控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)24vdc24vdc電源調(diào)節(jié)器電源調(diào)節(jié)器or安全區(qū)現(xiàn)場(chǎng)接線器現(xiàn)場(chǎng)接線器9危險(xiǎn)區(qū)應(yīng)用危險(xiǎn)區(qū)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)控制室24vdc控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)危險(xiǎn)區(qū)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)接線器?保護(hù) ?10fisco solutionparameterentityfiscoui24v17.5vii250ma380mapi1.2w5.32wci5nf5nfli20h10hfieldbus intrinsic safety conc

4、ept用于總線本質(zhì)安全的一種新的技術(shù) 以iec61158-2現(xiàn)場(chǎng)總線裝置物理層標(biāo)準(zhǔn)的概念為基礎(chǔ). 與較早的 entity 模型相比, 可以向本安型主干提供更的的電流,因此可以連接更多的設(shè)備. 不需要電纜參數(shù)的計(jì)算 減少設(shè)備清單中的安全文件 不需要檢查安全文件即可增加設(shè)備 允許使用更大電容的更長(zhǎng)的電纜11fisco power supplyfieldcontrol roomcontrol systemfisco field deviceszone 1division 124vdc24vdc ex i trunklive-workable ex i spurlive-workableeex ia

5、certified fisco devicezone 0現(xiàn)場(chǎng)接線器12可連接多少現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備?mtl5053 (entity), iic/iib gas groupsfisco, iic gas groupsfisco, iib gas groups80ma available, typically 4 or 5 devices120ma available, typically 8 devices265ma available, typically 17 deviceszone 1/division 1假設(shè)每臺(tái)設(shè)備假設(shè)每臺(tái)設(shè)備15ma13fieldcontrol roomex i spurliv

6、e-workablecontrol systemfisco or entity field deviceszone 2/zone 1ex e trunk24vdcpower conditionerzone 0/zone 124vdc24vdc14電纜類型電纜類型類型類型 電纜特征電纜特征 規(guī)格規(guī)格 最大長(zhǎng)度最大長(zhǎng)度 a 屏蔽, 單對(duì)雙絞#18 awg 1900mb多對(duì)雙絞，總屏蔽#22 awg 1200mc多對(duì)雙絞，不帶屏蔽#26 awg 400md多芯不雙絞，不帶屏蔽 #16 awg200m越高的質(zhì)量 越長(zhǎng)的距離 15國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)ff h1總線電纜總線電纜16執(zhí)行速度執(zhí)行速度 服務(wù)器客戶端方式

7、分配匯報(bào)方式 出版方/預(yù)定者 (強(qiáng)制數(shù)據(jù))空閑時(shí)間在宏循環(huán)中必須執(zhí)行17發(fā)布者-訂閱者模式 僅用于調(diào)度通信 不確定地循環(huán)重復(fù)或定期重復(fù) 網(wǎng)絡(luò)調(diào)度由鏈路活動(dòng)調(diào)度器進(jìn)行 1毫秒的精確性 功能塊之間的輸出輸入通信始終使用發(fā)布者訂閱者模式18data transfer (dt)compel data (cd)fieldbus host devicelink active scheduler (las)pidaoai19報(bào)告分發(fā)模式 用于非調(diào)度通信 因?yàn)樗褦?shù)據(jù)從一個(gè)數(shù)據(jù)源送往多個(gè)接收方 (把一份報(bào)告分給多方) 這種模式被用于傳送報(bào)警和趨勢(shì)信息 通信由一次“事件”開(kāi)始，而不是一個(gè)特定的時(shí)間表20tren

8、d data transfer (dt)pass token (pt)fieldbus host devicelink active scheduler (las)pidaoaisinksource21客戶-服務(wù)器模式 用于多種不同種類的非調(diào)度通信 允許總線上的不同設(shè)備以讀、寫(xiě)為基礎(chǔ)交換數(shù)據(jù) 一個(gè)設(shè)備向另一個(gè)設(shè)備發(fā)出讀取要求第二個(gè)設(shè)備收到該要求并向第一個(gè)設(shè)備傳回?cái)?shù)據(jù) 雙向確定信號(hào)22客戶-服務(wù)器模式 該模式用于設(shè)置點(diǎn)改變、設(shè)備調(diào)試、模式改變、參數(shù)整定、報(bào)警確認(rèn)、設(shè)備的上載/下載、診斷和其它功能。 客戶服務(wù)器通信必須等到網(wǎng)絡(luò)有空余時(shí)間是才能進(jìn)行23data transfer confirmed

9、read request (dt)fieldbus host devicelink active scheduler (las)pidaoaiclientserver24通信種類 受調(diào)度通信 pid 發(fā)布 lan上的確定信息 非調(diào)度通信 報(bào)警和警示 趨勢(shì) 操作員改變 工程改變2526出版方出版方/預(yù)定者預(yù)定者在控制器中執(zhí)行pid3 cd vcrs1變送器到控制器2控制器到閥門(mén)pid 在控制器中3閥門(mén)到控制器27出版方出版方/預(yù)定者預(yù)定者在變送器中執(zhí)行pid2 cd vcrs1變送器到閥門(mén)pid 在變送器中2閥門(mén)到變送器28出版方出版方/預(yù)定者預(yù)定者在閥門(mén)定位器中執(zhí)行pid0 cd vcr1變送

10、器到閥門(mén)pid 在閥門(mén)中29下放到現(xiàn)場(chǎng)的控制功能下放到現(xiàn)場(chǎng)的控制功能pidinput selector（輸入選擇）control selector（控制選擇）ra（比值）characterizer（特征曲線）integrator (累計(jì)功能)timer（記時(shí)）mai（多路模擬輸入）等30多種功能塊30過(guò)程安全級(jí)別要求過(guò)程安全級(jí)別要求1 1 級(jí)閥門(mén)級(jí)閥門(mén)1 級(jí)閥門(mén)失效將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)故障,引起整個(gè)裝置停車(chē),或其他超過(guò)1 千萬(wàn)美元的不可避免的損失。該類故障可采用常規(guī)閥門(mén)故障模式。設(shè)計(jì)要求:1級(jí)閥門(mén)及其相關(guān)的測(cè)量設(shè)備(變送器)掛接在只用于1級(jí)控制的同一h1網(wǎng)絡(luò)上。若服務(wù)是獨(dú)立的,網(wǎng)段上可以有一個(gè)1 級(jí)

11、閥門(mén)以及與之相關(guān)的變送器；若服務(wù)是關(guān)聯(lián)的,可以有兩個(gè)1級(jí)閥門(mén)以及與之相關(guān)的變送器。關(guān)聯(lián)意味著兩個(gè)閥門(mén)中的任一個(gè)都可以關(guān)閉相同的設(shè)備(如火焰加熱器的流量)。為確?；ゲ僮餍?需要考慮如下事項(xiàng):回路中所有1級(jí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備由一個(gè)供應(yīng)商提供。主機(jī)接口插件和所有1級(jí)回路的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)的互操作性測(cè)試。網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)壽命周期內(nèi),設(shè)備和接口插件的版本都應(yīng)能夠兼容。如有必要,升級(jí)應(yīng)在工廠檢修期間進(jìn)行。2 2 級(jí)閥門(mén)級(jí)閥門(mén)2級(jí)閥門(mén)故障將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)故障,引起整個(gè)裝置停車(chē),或其他超過(guò)$100k的不可避免損失。但2 級(jí)閥門(mén)的過(guò)程動(dòng)態(tài)時(shí)間允許由故障狀態(tài)快速恢復(fù),可以是快速修復(fù)故障或采取手動(dòng)控制。相關(guān)容器的材料和能量容量、

12、地理位置,以及此類閥門(mén)的操作性能也是必須予以考慮。1級(jí)和2級(jí)閥門(mén)的取決于針對(duì)單個(gè)故障所反應(yīng)出的可操作性。設(shè)計(jì)要求:2 級(jí)閥門(mén)及其相關(guān)的測(cè)量設(shè)備(變送器)應(yīng)掛接在只用于控制的同一h1網(wǎng)絡(luò)上。若服務(wù)是獨(dú)立的,網(wǎng)段上可以有一個(gè)2級(jí)閥門(mén)和相關(guān)的變送器；若服務(wù)是關(guān)聯(lián)的,可以有兩個(gè)1 級(jí)閥門(mén),或一個(gè)2 級(jí)和一個(gè)3 級(jí)閥門(mén)以及與之相關(guān)的變送器。關(guān)聯(lián)意味著兩個(gè)閥門(mén)中的任一個(gè)都可以關(guān)閉相同的設(shè)備(如火焰加熱器的流量)。為確?；ゲ僮餍?需要考慮如下事項(xiàng):回路中所有2級(jí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備由一個(gè)供應(yīng)商提供。主機(jī)接口插件和所有2級(jí)回路的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)的互操作性測(cè)試。網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)壽命周期內(nèi),設(shè)備和接口插件的版本都應(yīng)能夠兼容。如

13、有必要,升級(jí)應(yīng)在工廠檢修期間進(jìn)行。313 3 級(jí)閥門(mén)級(jí)閥門(mén)此類閥門(mén)失效時(shí),短期內(nèi)不會(huì)造成任何整個(gè)裝置停車(chē)或重大損失。3級(jí)閥門(mén)可以切入其故障位置,無(wú)需操作員采取立即措施。設(shè)計(jì)要求:3級(jí)閥門(mén)最多可以與其他三個(gè)3級(jí)閥門(mén)駐留在插件或網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)段上,或是和一個(gè)2級(jí)閥門(mén)位于同一個(gè)網(wǎng)段上(有關(guān)網(wǎng)段上閥門(mén)數(shù)量的其他限制可參見(jiàn)6.7.2節(jié))。包含3級(jí)控制的網(wǎng)絡(luò)可以采用多家(經(jīng)認(rèn)可)銷售商的產(chǎn)品,包括只測(cè)量設(shè)備。網(wǎng)段/網(wǎng)段圖紙上應(yīng)標(biāo)出關(guān)鍵程度等級(jí),并且顯著標(biāo)明該網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)段上不得添加任何附加設(shè)備。過(guò)程安全級(jí)別要求（續(xù)）過(guò)程安全級(jí)別要求（續(xù)）32儀表規(guī)格表中應(yīng)該包括以下內(nèi)容儀表規(guī)格表中應(yīng)該包括以下內(nèi)容 工作電壓 (9-

14、32 volts) 從總線上消耗的最大工作電流 功能塊的要求 功能塊的執(zhí)行速度 標(biāo)準(zhǔn)/先進(jìn) 的診斷功能要求 互操作性測(cè)試認(rèn)證(itk5.0 ff 基本 標(biāo)準(zhǔn)) 儀表對(duì)總線電纜極性要求 las 能力 設(shè)備軟硬件版本 可組態(tài)的通道數(shù) 現(xiàn)場(chǎng)多參數(shù)指示功能3334現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)調(diào)試步驟現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)調(diào)試步驟 電纜、接線盒、連通性、接地及隔離測(cè)試 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接和信號(hào)分析 設(shè)備下裝/軟件檢查 總線監(jiān)測(cè)，波形捕獲 過(guò)程連接壓力測(cè)試和檢查 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（物理安裝） 閥門(mén)校準(zhǔn) 回路整定35屏蔽接地屏蔽接地屏蔽接地十分重要，現(xiàn)場(chǎng)90%以上通訊問(wèn)題來(lái)自于不正確的屏蔽接地。最常用的就是單端接地！36ff 投運(yùn)的檢測(cè)工具投運(yùn)的

15、檢測(cè)工具37示波器示波器ac200mv/division10ms/divisionfluke 19938系統(tǒng)內(nèi)置的網(wǎng)段和設(shè)備通訊診斷系統(tǒng)內(nèi)置的網(wǎng)段和設(shè)備通訊診斷host system requirements (7.0)1.采用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品2.備用容量和擴(kuò)展3.互操作性4.hist,主機(jī)互操作性測(cè)試5.對(duì)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線功能的支持6.組態(tài)工具7.冗余 & 穩(wěn)定性8.故障排除,維護(hù)和診斷9.先進(jìn)診斷 & cbm10.評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)40控制室現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)或其它計(jì)算機(jī)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備固件，dd、 cff文件因特網(wǎng)設(shè)備配置文件(dd, cff)8.軟件配置指導(dǎo)方針軟件配置指導(dǎo)方針1.控制系統(tǒng)圖形2.節(jié)點(diǎn)地址分配和命名3.

16、控制功能的位置4.組態(tài)選項(xiàng)和缺省值5.報(bào)警和警示6.網(wǎng)絡(luò)通信和調(diào)度 (the las, macrocycles, vcrs)8.軟件配置指導(dǎo)方針軟件配置指導(dǎo)方針7.數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出8.操作員顯示9.軟件版本10.系統(tǒng)管理11.故障處理12.系統(tǒng)組態(tài)工具13.面板和通信狀態(tài)顯示43device id003453acde39483847device name(tag name)fit-625device address33(8.2)44h1網(wǎng)段配置顯示(8.4)45h1網(wǎng)段配置顯示 (8.4)4647功能塊連接功能塊連接 (控制回路配置控制回路配置)(8.6)out.val42.67devicest

17、10148domdidiscretemdoaipidaopidaopidaiaipidcascadedimanualmlao49aifunctionblockaifunctionblockpidfunctionblockpidfunctionblockaomoduleblocklt-103_aift-103_aioutoutoutoutinininbkcal_inlt-103_pidfv-101_pidfv-101_aobkcal_outbkcal_incas_inbkcal_outlevelinputwater flowinput50link master devicebasic devicebridge device51fieldbus h1 card w/las1.允許調(diào)度通信2.允許非調(diào)度通信3.數(shù)據(jù)聯(lián)接與應(yīng)用時(shí)間同步4.識(shí)別新的總線設(shè)備5.維護(hù)活動(dòng)清單52實(shí)例的組態(tài)步驟1.設(shè)定網(wǎng)絡(luò)設(shè)定網(wǎng)絡(luò)2.給設(shè)備加標(biāo)簽給設(shè)備加標(biāo)簽/地址地址3.設(shè)定資源塊設(shè)定資源塊4.設(shè)定轉(zhuǎn)換器塊設(shè)定轉(zhuǎn)換器塊5.設(shè)定功能塊設(shè)定功能塊6.連接功能塊連接功能塊7.為設(shè)備下載配置為設(shè)備下載配置53組態(tài)的 wizard能提供