FF現(xiàn)場總線的設(shè)計和應(yīng)用

1、ff現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線的的設(shè)計設(shè)計和和應(yīng)應(yīng)用用2現(xiàn)場總線的構(gòu)成單現(xiàn)場總線的構(gòu)成單元元工作站變送器人機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)器閥門定位器hse 鏈路設(shè)備終端電阻h1 bus3如何設(shè)計如何設(shè)計h1網(wǎng)段？網(wǎng)段？網(wǎng)段負載網(wǎng)段負載 會受以下各因素的影響：1. 工廠的布局距離 (電壓降)危險區(qū)（防爆措施）控制關(guān)聯(lián)性2. 安全/hazop（危險與可操作性 ）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 圖紙來幫助確定現(xiàn)場總線的接線圖紙來幫助確定現(xiàn)場總線的接線控制室控制室pch1 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線# 1

2、網(wǎng)段網(wǎng)段h1 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線# 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)場總線現(xiàn)場總線# 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估計網(wǎng)段長度估計網(wǎng)段長度分支長度分支長度主干線長度主干線長度按上表中最大值選擇長度按上表中最大值選擇長度8常規(guī)應(yīng)用常規(guī)應(yīng)用現(xiàn)場控制室控制系統(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)場接線器現(xiàn)場接線器9危險區(qū)應(yīng)用危險區(qū)應(yīng)用現(xiàn)場控制室24vdc控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)危險區(qū)基金會現(xiàn)場總線設(shè)備基金會現(xiàn)場總線設(shè)備現(xiàn)場接線器?保護 ?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)場總線裝置物理層標準的概念為基礎(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)場接線器12可連接多少現(xiàn)場設(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)每臺設(shè)備假設(shè)每臺設(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 最大長度最大長度 a 屏蔽, 單對雙絞#18 awg 1900mb多對雙絞，總屏蔽#22 awg 1200mc多對雙絞，不帶屏蔽#26 awg 400md多芯不雙絞，不帶屏蔽 #16 awg200m越高的質(zhì)量 越長的距離 15國內(nèi)國內(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、分配匯報方式 出版方/預(yù)定者 (強制數(shù)據(jù))空閑時間在宏循環(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)度由鏈路活動調(diào)度器進行 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報告分發(fā)模式 用于非調(diào)度通信 因為它把數(shù)據(jù)從一個數(shù)據(jù)源送往多個接收方 (把一份報告分給多方) 這種模式被用于傳送報警和趨勢信息 通信由一次“事件”開始，而不是一個特定的時間表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、寫為基礎(chǔ)交換數(shù)據(jù) 一個設(shè)備向另一個設(shè)備發(fā)出讀取要求第二個設(shè)備收到該要求并向第一個設(shè)備傳回數(shù)據(jù) 雙向確定信號22客戶-服務(wù)器模式 該模式用于設(shè)置點改變、設(shè)備調(diào)試、模式改變、參數(shù)整定、報警確認、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)有空余時間是才能進行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 報警和警示 趨勢 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pid 在控制器中3閥門到控制器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pid 在變送器中2閥門到變送器28出版方出版方/預(yù)定者預(yù)定者在閥門定位器中執(zhí)行pid0 cd vcr1變送

10、器到閥門pid 在閥門中29下放到現(xiàn)場的控制功能下放到現(xiàn)場的控制功能pidinput selector（輸入選擇）control selector（控制選擇）ra（比值）characterizer（特征曲線）integrator (累計功能)timer（記時）mai（多路模擬輸入）等30多種功能塊30過程安全級別要求過程安全級別要求1 1 級閥門級閥門1 級閥門失效將導(dǎo)致整個系統(tǒng)故障,引起整個裝置停車,或其他超過1 千萬美元的不可避免的損失。該類故障可采用常規(guī)閥門故障模式。設(shè)計要求:1級閥門及其相關(guān)的測量設(shè)備(變送器)掛接在只用于1級控制的同一h1網(wǎng)絡(luò)上。若服務(wù)是獨立的,網(wǎng)段上可以有一個1 級

11、閥門以及與之相關(guān)的變送器；若服務(wù)是關(guān)聯(lián)的,可以有兩個1級閥門以及與之相關(guān)的變送器。關(guān)聯(lián)意味著兩個閥門中的任一個都可以關(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:回路中所有1級現(xiàn)場設(shè)備由一個供應(yīng)商提供。主機接口插件和所有1級回路的現(xiàn)場設(shè)備都應(yīng)進行單獨的互操作性測試。網(wǎng)絡(luò)的整個壽命周期內(nèi),設(shè)備和接口插件的版本都應(yīng)能夠兼容。如有必要,升級應(yīng)在工廠檢修期間進行。2 2 級閥門級閥門2級閥門故障將導(dǎo)致整個系統(tǒng)故障,引起整個裝置停車,或其他超過$100k的不可避免損失。但2 級閥門的過程動態(tài)時間允許由故障狀態(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,以及此類閥門的操作性能也是必須予以考慮。1級和2級閥門的取決于針對單個故障所反應(yīng)出的可操作性。設(shè)計要求:2 級閥門及其相關(guān)的測量設(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)是獨立的,網(wǎng)段上可以有一個2級閥門和相關(guān)的變送器；若服務(wù)是關(guān)聯(lián)的,可以有兩個1 級閥門,或一個2 級和一個3 級閥門以及與之相關(guān)的變送器。關(guān)聯(lián)意味著兩個閥門中的任一個都可以關(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:回路中所有2級現(xiàn)場設(shè)備由一個供應(yīng)商提供。主機接口插件和所有2級回路的現(xiàn)場設(shè)備都應(yīng)進行單獨的互操作性測試。網(wǎng)絡(luò)的整個壽命周期內(nèi),設(shè)備和接口插件的版本都應(yīng)能夠兼容。如

13、有必要,升級應(yīng)在工廠檢修期間進行。313 3 級閥門級閥門此類閥門失效時,短期內(nèi)不會造成任何整個裝置停車或重大損失。3級閥門可以切入其故障位置,無需操作員采取立即措施。設(shè)計要求:3級閥門最多可以與其他三個3級閥門駐留在插件或網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)段上,或是和一個2級閥門位于同一個網(wǎng)段上(有關(guān)網(wǎng)段上閥門數(shù)量的其他限制可參見6.7.2節(jié))。包含3級控制的網(wǎng)絡(luò)可以采用多家(經(jīng)認可)銷售商的產(chǎn)品,包括只測量設(shè)備。網(wǎng)段/網(wǎng)段圖紙上應(yīng)標出關(guān)鍵程度等級,并且顯著標明該網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)段上不得添加任何附加設(shè)備。過程安全級別要求（續(xù)）過程安全級別要求（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 標準/先進 的診斷功能要求 互操作性測試認證(itk5.0 ff 基本 標準) 儀表對總線電纜極性要求 las 能力 設(shè)備軟硬件版本 可組態(tài)的通道數(shù) 現(xiàn)場多參數(shù)指示功能3334現(xiàn)場總線系統(tǒng)調(diào)試步驟現(xiàn)場總線系統(tǒng)調(diào)試步驟 電纜、接線盒、連通性、接地及隔離測試 現(xiàn)場設(shè)備連接和信號分析 設(shè)備下裝/軟件檢查 總線監(jiān)測，波形捕獲 過程連接壓力測試和檢查 現(xiàn)場設(shè)備（物理安裝） 閥門校準 回路整定35屏蔽接地屏蔽接地屏蔽接地十分重要，現(xiàn)場90%以上通訊問題來自于不正確的屏蔽接地。最常用的就是單端接地！36ff 投運的檢測工具投運的

15、檢測工具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.采用標準產(chǎn)品2.備用容量和擴展3.互操作性4.hist,主機互操作性測試5.對基金會現(xiàn)場總線功能的支持6.組態(tài)工具7.冗余 & 穩(wěn)定性8.故障排除,維護和診斷9.先進診斷 & cbm10.評估標準40控制室現(xiàn)場主機或其它計算機現(xiàn)場總線設(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)點地址分配和命名3.

16、控制功能的位置4.組態(tài)選項和缺省值5.報警和警示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)用時間同步4.識別新的總線設(shè)備5.維護活動清單52實例的組態(tài)步驟1.設(shè)定網(wǎng)絡(luò)設(shè)定網(wǎng)絡(luò)2.給設(shè)備加標簽給設(shè)備加標簽/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