DCS与FF现场总线仪表兼容性测试探讨

DCS与FF现场总线仪表兼容性测试探讨

摘要：本次研究主要是对DCS和FF现场总线仪表之间的兼容性相关问题进行测

试和分析，从基本要求，到所需设备再到最终的集成和测试，通过分析为今后实

际项目的应用奠定基础。

关键词：DCS、FF；现场总线仪表；兼容性；测试

1引言

在现场总线系统当中一般会采用不同的方式把控制设备和智能仪表等连接在一起，包含

FF总线接收器、电源调节器等[1]。在现场总线仪表当中放置有总线控制模块，和DCS当中的模块属于一一对应的关系[2]。本次结合某炼化厂的项目，该项目的现场总线标准为，采用FF

现场总线，整合DCS系统。

2总线设计基本要求

某炼化厂项目采用的是FF现场总线系统，具体为FF-H1，执行与FF相关的系列标准。所

使用的总线电缆为专用的电缆，型号为A型，电缆的总长度需要控制在一定的范围之内，本

次设定为低于1900m。另外，基准电流设定为10mA，通信波特率则是控制在31.00kbit/s,使

用树形拓扑网络结构。在电缆使用过程当中，单根分支电缆的长度需要控制在120m以下，

所接入的设备最多不能超过32个，但是因为受到设备网段通信性能以及物理方面的限制，

安装的设备数量应当低于12台，网段连接现场总线设备应当控制在9台以下。

在本次具体开展测试的过程中，主要是对FF总线网段的负载能力进行检测，同时还需要

对整体设备的运行与工作情况进行检测。

3测试系统的设备及结构

3.1 所需设备

根据总线设计使用的相关要求，结合网段设计的相关原则，在对系统进行配置时需要对

FF电源调节器的配电能力进行考虑，同时还需要考虑到总线的电缆长度、配电能力以及可挂

仪表的总数等，对电压电流的限制等相关运行参数进行检测。本次使用的设备包含：爱默生DELTA VDCS控制系统一套，FF智能仪表E+H热式流量计一台，FISHER阀门定位器3台，横

河EJA110A型号变送器4台，横河YTA320型号变送器4台，主干线电缆的长度为1000m。

3.2 系统配置结构分析

本次所设计的测试系统采用的是树状网络拓扑结构，按照事先设计好的设计图，来对测

试系统的仪表设备完成搭建和连接。所设计的树状拓扑结构应当符合相关的要求，如下：H1

通信卡位于DCS控制柜当中，需要借助于FF系统电缆将其连接到电源调整器当中，再在主

干电缆当中进行连接，继而可以和现场总线接线箱实现连接。分支所有电缆都需要通过FF现场接线箱完成接线工作。

3.3 理论计算

我们对于MTL电源调整器的输出电流比较熟悉，可以明确500mA是其最大输出电流[3]。FF总线电流消耗以及电压压降所采用的具体计算方式如下：

总线长度为所有分线和主干电缆的长度。

网段工作最大电流是所有线缆设备总电流加上1个分支短路的电流。

本次采用的是A型FF总线，而这一型号的总线直流电阻设定为22Ω/km。

假设在本次的FF总线当中连接了12台设备，干线长度设置为1km，工作电流控制在

25mA，分支电缆的长度分为120m和60m两种。那么其电源调整器的额定电流应当比最大

工作电流更大。

公式为（12-1）×25mA+60mA=335mA。

可以计算得出，额定电流335mA。

4、集成及测试分析

4.1 组态程序

DCS系统可以提供现场总线编辑器以及控制图的编辑器功能。这些功能的实现还需要

AMS组态和调试现场的总线设备，同时还需要对现场总线设备功能在在线的状态下完成安装。本次所开展的措施是在现场总线当中创建FF仪表，数量为12块。再创设新的节点单元、H1

网段接口以及现场控制站等，再进行安装，实现无缝集成。

4.2 测试及结果

本次需要借助于DCS现场总线编辑器以及设备自身所带的相关功能，FF网段连接的仪表

信息和基本的相关状态可以借助于设备面板窗口观察到。比如总线仪表的设备好，制造商、

设备版本、类型以及注册日期等重要的信息都可以观察到。这就说明了DCS系统和现场总线

设备之间的通信联系已经打通。

12块总线表的相关信息及状态可以在AMS当中读取和显示，且与DCS系统所显示的状

态一致。同时将DCS面板模块设置为仿真模式，对传感变送数据进行模拟。总线仪表盘则是

会接收到仿真的相关数据并在DCS当中显示。

表1为母线和支线响应时间比较情况，根据表中数据可以发现，所设计的装置可以精确

测量母线和支线的相关状态，而且也可以对出现故障的支线特点进行明确，反应相关的绝缘

状况。其测量结果的准确度也表明了可以对支路故障进行快速的定位，进一步证实两者之间

的融合度，即兼容性比较好。

总结

本次研究主要是针对DCS和FF现场总线仪表兼容性进行了相关的研究分析。笔者先明确了现场总线设计的总体要求，然后再确定测试系统当中使用到的仪器及型号。针对型号及具

体特点来确定系统设定情况。最后再开展相应的测试分析，结果证实该系统可以很好的测试

兼容性，也可以在今后应用到实际项目当中。

参考文献：

[1] 赵志刚. DCS与FF现场总线仪表兼容性测试研究[J]. 自动化应用, 2016(9):132-133

[2] 王贺. DCS/FF集成系统在某化工蒸馏反应中的应用[D]. 吉林大学, 2015

[3] 陆云. 基于FF现场总线的PID控制算法应用研究[J]. 华东科技:学术版, 2016(6):7-7.