现场总线技术教学讲义

2.现场总线控制系统的网络结构及配置
贵冶3万NM3/H空分装置主要由空气压缩系统、空气预冷 系统、分子筛统、冷端和热端增压膨胀机系统、氧和氩精馏 系统、高纯氧系统、液体储存系统、冷却水循环系统等构成。 I/O点数总计为582点，分类如下：
AI 148 AO 74 DI 151 DO 79 RTD 130 选用横河公司最新推出的CS3000R3控制系统，采用VNET/IP 千兆以太网控制网络结构，配置2台操作员站，1台工程师站 ，1台设备管理站，1台冗余控制站（7个节点）。
FF现场总线设备具体配置
• 现场总线控制卡ALF111 16块，采用8对冗余方式，占整个控制系统2 个节点（NODE2和NODE3）。
• 设置32条网段，实际使用28条网段，4条网段备用，网段结构为鸡 爪型结构，平均每条网段6台FF设备，配置最少的一条网段为4台FF 设备，配置最多的一条网段为8台FF设备。下图所示为网段连接结 构示意图。
➢ 主干电缆屏蔽接地要求：外层屏蔽铠装钢丝接电气保护地；在仪 表室端，内层屏蔽通过泄漏线连接到网段供电电源设备（F600A） 的网段接线S端子上后再连接到仪表系统地上，在现场端，内层屏 蔽通过泄漏线连接到Megablock分接盒上的TRUNK-IN主网段中的S 端子上；中间任何地方对地要求绝缘良好。
2
横河
3787阀门定位器
56
萨姆森
3730-5阀门定位器
1
萨姆森
SIPART PS2FF阀门定位器
1
西门子
3.FF现场总线设计和安装以及组态应注意的问题
网段设计 网段设计应充分参考<<FF现场总线设计安装指南>>，相互关联的FF现场总线
仪表尽可能设置在同一条网段上，特别要注意宏周期和控制模块执行时间的确 定，至于是否需要采用网段浪涌保护还是设备浪涌保护应视具体环境定，应尽可 能选用大容量的网段供电设备。另外，在网段设计时,最好把现场FF仪表的位号 和分配的地址提供给设备供应商，否则，在实施时FCS系统读上来的FF设备全都 是设备出厂时的缺省值，只能一台一台确认，给组态带来诸多麻烦。此外，可以 借助于FF设备厂商提供的“现场总线网段设计工具”来检查网段设计是否满足要 求。
下图所示为FF仪表标准的单回路PID功能块设计案例。 在本工程中，模拟量输入AI块(5FI1101)始终设计在变送器上,模拟量输出AO块(5FCV1101)始 终设计在阀门定位器上，标准的单回路PID功能块(5FICA1101)一般设置在阀门定位器上。对于串 级控制回路,主回路控制PID功能块在FCS控制器里执行,而副PID功能块在阀门定位器里执行。
• 为了实现对FF现场总线设备的在线监测和动态维护管理，本工程引 入了工厂资源管理（PRM）系统。
• FF现场总线仪表配置161台件：
仪表类型
数量
厂商
EJA系列压力、差压变送器
82
横河
EJX系列压力、差压变送器
14
横河
3095多参量流量变送器
1
罗斯蒙特
AXF系列电磁流量计
4
横河
YTA系列双路温度变送器
触点去
冗余专用电缆至 卡
保护地
屏蔽接地
仪表地
自电源开关来
机柜室 现场
现场接线箱
• 网段辅助设备全部采用MTL公司的产品，每条网段设置了总线电源 F600A和防浪涌保护器FP32。
• 总线电缆采用国产电缆（八益电缆厂生产）。主干线电缆为铠装金属 丝屏蔽电缆，型号为BJYC3Y32 H1 1X2X0.8（18AGW）;分支线电缆为 非铠装金属丝屏蔽电缆，型号为BJYC3Y2 –H11X2X0.8（18AGW）。
现场总线控制技术 在3万NM3/H空分装置上的应用
江铜集团贵溪冶炼厂 张卫华
2007年11月1日
1. 工程介绍
为了应对国内外铜市场的需求和竞争，江西铜业股份有 限公司决定提升其旗下的贵溪冶炼厂铜冶炼产能，新建一座 30万吨级铜冶炼厂，采用世界上最先进的闪速炼铜工艺技术。 与其配套的过程自动化仪表控制技术和设备经综合考察、了 解设备厂商和用户，决定采用以FF总线仪表为主，传统仪表 为辅的混合式控制方案。闪速炉、硫酸主工艺流程选用爱默 生公司的DeltavFF总线控制系统，主要的配套装置空分系统 选用横河公司的CS3000FF总线控制系统。整个工程于2005年 12月2日开工建设，2007年8月1日建成投产，自动化仪表控制 系统投运至今，运行稳定、可靠，这也标志着FF现场总线控 制技术在江铜新30万吨级铜冶炼厂应用获得了成功。这里主 要介绍横河公司的CS3000FF总线控制系统在贵冶3万NM3/H空 分装置中的应用。
对于链路调度器（LAS）的考虑，一般把主LAS设计在H1卡上，后备Hale Waihona Puke BaiduAS设计 在网段上的某一台通讯任务较轻的设备中。然而，在设计FCS系统时一般都是采 用冗余的H1卡，故本工程把后备的LAS设置在冗余的H1卡上，这样做可以减少FF 仪表费用。 总线仪表功能块设计
受网段通讯速率的限制,一般在一条网段上设计的PID调节功能块不应超过2 个；功能块总运行周期时间达到0.25秒的总线设备最好设计为1台，最多不能超 过3台。另外，在设计FF仪表时不要选用工程应用中不需要的功能块,这样可减少 设备费用。
在CS3000FCS控制系统中,所有放置在现场总线仪 表装置中的功能块,操作人员都可以通过FCS系统转换 成 FF仪表面板块来进行操作和监视,但要注意的是AO 块必须置于串级, FF-PID功能块才能进行手自动切换 操作,否则只能通过AO块进行手动控制阀门。
复杂回路的PID功能块一般设计在FCS控制器里执 行，如带有温压补正运算(5FCL102)等。在本工程中, 所有带温压补正运算的PID调节功能块、分程控制块 等,均设计在FCS系统控制器中处理。
图示为FF仪表复杂回路PID功能块设计案例
FF电缆施工要求
在现场施工中，对FF电缆和管缆的敷设以及FF
仪表设备的安装做以下规定：
➢ 敷设的电缆两端必须印有电缆标识，主干和分支电缆的接线遵循 橙色线接正极、浅兰色线接负极。
➢ 电缆/管缆尽量通过专用桥架敷设，最小弯曲半径应大于FF电缆外 径的12倍，敷设的距离应尽量的短、尽量避免高温和高粉尘场所、 尽量避免大功率电器设备，如果不能避开以上场所，则电缆应当 穿保护管敷设。所敷设的FF电缆不允许有破损以免造成多点屏蔽 接地。