FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在沙特MAADEN選礦項(xiàng)目中的應(yīng)用

周增林(甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550002)

FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在沙特MAADEN選礦項(xiàng)目中的應(yīng)用

周增林(甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550002)

介紹沙特阿拉伯MAADEN選礦廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用情況

FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn);智能儀表;組態(tài)

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（Foundation Fieldbus）通常稱(chēng)為FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，以其技術(shù)先進(jìn)而成為一種極具競(jìng)爭(zhēng)力的總線(xiàn)技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一個(gè)成熟的、開(kāi)放的、全數(shù)字化的工業(yè)通信系統(tǒng)。而FF智能儀表是嵌入微處理器、實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)和FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議，具有傳感測(cè)量、數(shù)字通信、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)診斷、分散控制、信息存儲(chǔ)等功能的儀表。

1 工藝流程簡(jiǎn)介

沙特MAADEN礦業(yè)公司年產(chǎn)1200萬(wàn)噸磷精礦選礦廠(chǎng)裝置由水氣工段（6A00區(qū)域）、礦石粗碎工段（6A10區(qū)域）、礦石細(xì)碎工段（6A20區(qū)域）、磨礦工段（6A30區(qū)域）、浮選工段（6A40區(qū)域）、濕產(chǎn)品堆場(chǎng)（6A50區(qū)域）、干燥工段（6A60區(qū)域）、成品礦倉(cāng)工段（6A70區(qū)域）、尾礦工段（6A80區(qū)域）組成。

2 控制方案

2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)整個(gè)控制系統(tǒng)由3個(gè)遠(yuǎn)程控制站：分別為粗碎工段控制站、細(xì)碎工段控制站、成品倉(cāng)控制站和1個(gè)中央控制站組成；遠(yuǎn)程控制站與中央控制站之間通過(guò)光纖連接進(jìn)行通訊；工程師站設(shè)在中央控室內(nèi)。

2.2 控制站

整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用10套支持FFH1接入功能的橫河CS-3000控制站，每套控制站中采用控制器冗余、IO冗余，保障系統(tǒng)安全可靠。FFH1現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊模塊下帶有4個(gè)端口，即4個(gè)網(wǎng)段，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)專(zhuān)用電纜（主干網(wǎng)絡(luò)）連接到現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接線(xiàn)盒，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)專(zhuān)用電纜（分支網(wǎng)絡(luò)）從現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接線(xiàn)盒連接到現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接線(xiàn)盒最多連接8臺(tái)FFH1智能儀表。在現(xiàn)場(chǎng)共分布安裝57個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接線(xiàn)盒。

2.3 控制網(wǎng)絡(luò)

工程師站、控制系統(tǒng)之間以高速以太網(wǎng)為通訊介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互?？刂凭W(wǎng)絡(luò)為冗余配置，為通信提供了安全性和可靠性。

2.4 FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)智能儀表

FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)采用EMERSON公司、E+H公司、METTLER TOLEDO公司、FISHER公司、P+F公司的FF總線(xiàn)認(rèn)證產(chǎn)品，包括支持FF總線(xiàn)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)：橫河CS-3000DCS控制系統(tǒng)等組成。

2.5 FF總線(xiàn)網(wǎng)段設(shè)計(jì)

FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)段的設(shè)計(jì)主要考慮了網(wǎng)段總的電流負(fù)載、電纜型號(hào)、干線(xiàn)長(zhǎng)度、支線(xiàn)長(zhǎng)度、電壓降和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)最大連接設(shè)備數(shù)量等因素，整個(gè)系統(tǒng)由Yokogawa公司ALF111（4 Segment H1 Bus FFModule）42塊（冗余配置）、P+F公司MBHD-FB-4R（FF Mother Board）22塊、P+F公司HD2-FBPS（Isolator Power Supply Module）176塊（冗余配置）、P+F公司 HD2-DM-B（Diagnostic Module Base）22塊、P+F公司R2-SP-N8（Segment Protector）57塊組成；設(shè)計(jì)按工藝工段配置，整個(gè)系統(tǒng)共計(jì)設(shè)計(jì)88個(gè)網(wǎng)段，實(shí)際使用57個(gè)網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段最多掛接8臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表，共計(jì)276臺(tái)FFH1現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表，其中包含60臺(tái)分體式電磁流量計(jì)變送器、2臺(tái)雙法蘭隔膜壓差變送器、35臺(tái)雷達(dá)液位變送器、9臺(tái)普通型壓力變送器、31臺(tái)單法蘭隔膜壓力變送器、13臺(tái)單法蘭隔膜液位變送器、20臺(tái)核子密度計(jì)、26臺(tái)pH計(jì)變送器、17臺(tái)熱電阻溫度變送器、2臺(tái)熱電偶溫度變送器、1臺(tái)質(zhì)量流量變送器、60臺(tái)控制閥。具體如下表所示。

網(wǎng)段分配表：

2.6 總線(xiàn)供電

H1現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在一根屏蔽雙絞線(xiàn)電纜上完成對(duì)多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表的供電和雙向數(shù)字通訊?？刂葡到y(tǒng)所配備的H1網(wǎng)卡通常只負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)儀表的雙向通訊。而總線(xiàn)的供電則需由專(zhuān)門(mén)的FF配電器完成。

H1總線(xiàn)以段為單位，每塊H1網(wǎng)卡有4個(gè)端口，每個(gè)端口連接一個(gè)段，而每一段需配一臺(tái)FF配電器?？偩€(xiàn)的兩端還需各配一個(gè)終端電阻，以消除高頻信號(hào)的回聲。

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有許多需要外置電源供電的二線(xiàn)制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，一般工作電壓為9-32V，典型為24V。每臺(tái)設(shè)備吸收電流在10-25mA之間。為了確保足夠的電壓維持運(yùn)行，就必須在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)區(qū)域配置時(shí)知道每臺(tái)設(shè)備的功耗、位置、電纜的阻抗和電源電壓等情況，分別計(jì)算出干線(xiàn)、支線(xiàn)上的電壓降，最終得到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上的電壓。

總線(xiàn)電源采用24VDC、2A電源；主干線(xiàn)長(zhǎng)度不超過(guò)1000米，分支長(zhǎng)度不超過(guò)30米；將控制回路中的智能儀表設(shè)備設(shè)計(jì)在同一網(wǎng)段中，網(wǎng)段設(shè)計(jì)為雞腳式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3 FF現(xiàn)場(chǎng)儀表的組態(tài)：

由于所有的控制、算法均在CS-3000 DCS系統(tǒng)中完成，所以安裝在現(xiàn)場(chǎng)的FF總線(xiàn)智能儀表設(shè)備的組態(tài)就相對(duì)簡(jiǎn)單些，只需要對(duì)通信地址號(hào)、RESOURCE BLOCK、TRANSDUCER BLOCK、AIBLOCK的參數(shù)項(xiàng)進(jìn)行正確的組態(tài)即可。

組態(tài)注意事項(xiàng):

（1）每次修改儀表功能塊參數(shù)時(shí),首先要將功能塊的工作模式更換為OOS狀態(tài)(OUTOFSERVICE)后才可以更改參數(shù)項(xiàng),待參數(shù)修改完后再把功能塊的工作模式更換為AUTO所需的狀態(tài)。

（2）儀表設(shè)備是以臨時(shí)地址進(jìn)入系統(tǒng)，如果系統(tǒng)找不到該儀表設(shè)備，說(shuō)明儀表設(shè)備與總線(xiàn)上其它設(shè)備地址有沖突，只要將其地址更改為沒(méi)使用過(guò)的且有效的地址即可。

（3）信息提示DD文件不可使用，應(yīng)是智能儀表固有的DD版本與系統(tǒng)中的DD版本不一致，將二者版本同步后即可。

（4）AIBLOCK工作模式不能從“OOS”狀態(tài)更改為“AUTO”狀態(tài)并有“POWER UP”報(bào)警信息，應(yīng)是AIBLOCK功能塊沒(méi)有成功調(diào)用，在ADVANCED功能塊目錄下級(jí)菜單SCHEDULE I/OBLOCK SCHEDULE中添加調(diào)用AIBLOCK功能塊即可。

4 結(jié)語(yǔ)

FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在沙特MAADEN選礦廠(chǎng)項(xiàng)目中如此大規(guī)模的工程應(yīng)用，取得了良好的效果。也體現(xiàn)了FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的一些優(yōu)勢(shì)：節(jié)省電纜和安裝材料，減少了工程量；可通過(guò)儀表進(jìn)行標(biāo)定；功能更好地分散；提高了測(cè)量的精度和可靠性。

[1]MAADEN,PHOSPHATE,PROJECT,PIPING&INSTRU -MENTATION DIAGRAM;REV:D01.

[2]375,COMMUNICATOR,OPERATION/INSTALLATION/MAINTENANCE MANUALS.EMERSON PROCESS MANAGEMENT.

[3]IOM LOADING AND ASSIGNMENT REV：CO2；YOKOGAWA.

周增林(1971年),男,貴州省福泉市人,土家族,現(xiàn)在職稱(chēng):助理工程師,學(xué)歷:大專(zhuān),研究方向:化工自動(dòng)化儀表。