淺析現(xiàn)場總線系統(tǒng)的施工與調(diào)試

鄧亞軍

摘要：現(xiàn)場總線是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動化領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)最底層的低成本網(wǎng)絡(luò)。目前大型火力發(fā)電廠以基于現(xiàn)場總線技術(shù)的分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全廠機(jī)組爐、機(jī)、電、輔的監(jiān)控功能已得到廣泛應(yīng)用。本文僅淺要分析現(xiàn)場總線的安裝與調(diào)試方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線;施工;調(diào)試;方法

1 概述

現(xiàn)場總線是指安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線，具有全數(shù)字化、全分布、雙向傳輸、自診斷、低成本、開放性、互操作性、智能化等特點(diǎn)?，F(xiàn)場總線技術(shù)是控制、計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的交叉與集成，幾乎涵蓋了所有連續(xù)、離散工業(yè)領(lǐng)域。它的出現(xiàn)和快速發(fā)展體現(xiàn)了控制領(lǐng)域?qū)档统杀尽⑻岣呖煽啃?、增?qiáng)可維護(hù)性和提高數(shù)據(jù)采集的智能化的要求。

2 現(xiàn)場總線系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

1、現(xiàn)場總線是一個(gè)全數(shù)字化的現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)。其傳輸抗干擾性強(qiáng)，測量精度高，大大提高了控制系統(tǒng)的性能。

2、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)是開放式互連網(wǎng)絡(luò)。用戶可以自由集成不同制造商的通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成統(tǒng)一的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

3、所有現(xiàn)場設(shè)備直接通過一對傳輸線現(xiàn)場總線互連。一對傳輸線互連多臺現(xiàn)場設(shè)備，雙向傳輸數(shù)據(jù)信息，大大減少連線數(shù)量。系統(tǒng)普遍采用智能儀表，具有更加完善的功能，包括部分控制功能，從而將較簡單的控制任務(wù)改由現(xiàn)場設(shè)備完成，使現(xiàn)場設(shè)備既有檢測、變換功能，又有運(yùn)算和控制功能。這樣既節(jié)約了成本，又使控制更加安全和可靠。

3 現(xiàn)場總線施工與調(diào)試方法

3.1 現(xiàn)場總線施工

1、為保證現(xiàn)場總線設(shè)備通信不受豎井、橋架等動力電纜的干擾以及便于今后的維護(hù)，敷設(shè)安裝專門的現(xiàn)場總線電纜橋架，同時(shí)在電纜豎井中應(yīng)將總線電纜通道與常規(guī)電纜通道用金屬板隔離開來。

2、若特殊情況下現(xiàn)場總線電纜需與控制電纜或220V以下電源電纜在同一橋架或槽盒中進(jìn)行敷設(shè)，則現(xiàn)場總線電纜與其他電纜中間需加設(shè)金屬隔板進(jìn)行隔離;若部分現(xiàn)場總線電纜橋架或槽盒附近出現(xiàn)380V電源電纜，則需利用套管將電源電纜進(jìn)行隔離并保證10cm以上的安全距離。現(xiàn)場總線電纜與10KV動力電纜必須分橋架進(jìn)行敷設(shè)，且應(yīng)保證20cm以上的安全距離。現(xiàn)場總線電纜應(yīng)與變頻設(shè)備的動力電纜保持至少1m以上的安全距離?，F(xiàn)場總線通信柜與變頻動力柜應(yīng)保證至少2m以上的安裝距離。

3、PA/FF總線要求單點(diǎn)接地，即所有的PA/FF設(shè)備屏蔽需匯總到現(xiàn)場總線通信柜中統(tǒng)一進(jìn)行接地。PA/FF總線盒中原有的接地線需解除。Profibus DP總線設(shè)備需多點(diǎn)接地。

4、每個(gè)PA/FF網(wǎng)段的干線總長度不得超過1200m，分支長度不應(yīng)超過30m，最長60 m，若因特殊情況需超過60m的應(yīng)單獨(dú)提出并經(jīng)現(xiàn)場總線技術(shù)支持專家評估認(rèn)可后方可實(shí)施。

5、速率為500K的DP網(wǎng)段總長度不得超過400m;速率為187.5K的DP網(wǎng)段網(wǎng)段總長度不得超過1000 m。

6、現(xiàn)場總線網(wǎng)段電纜需標(biāo)記清晰，每條總線網(wǎng)段需標(biāo)記清楚該網(wǎng)段中所屬各總線設(shè)備連接的先后順序，PA/FF總線盒上需標(biāo)記清楚來自哪個(gè)總線通信柜的哪個(gè)網(wǎng)段，并且標(biāo)記清楚每個(gè)通道口所連接的設(shè)備名稱及KKS編碼。

7、連接冗余設(shè)備（電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣的馬達(dá)保護(hù)裝置等）的總線電纜應(yīng)按1進(jìn)、1出、2進(jìn)、2出的方式標(biāo)記清楚，標(biāo)記方式采用電纜套管。

8、9針插頭若只連接一根總線，則接在插頭的進(jìn)線處，并且將撥碼撥至ON，若連接兩根總線，則分別接在進(jìn)線和出線上，并且將撥碼撥至OFF。

10、現(xiàn)場總線通信線的接線方式為：紅線接B（+），綠線接A（—）。

11、通信線剝出的沒有屏蔽的接線部分應(yīng)盡量短，應(yīng)控制在5cm以內(nèi)。任意兩個(gè)相鄰的PROFIBUS DP設(shè)備間的DP電纜長度不應(yīng)小于1m。在進(jìn)行相關(guān)通訊電纜敷設(shè)時(shí)，應(yīng)首先敷設(shè)光纜，敷設(shè)完成后盡快安排技術(shù)人員進(jìn)行光纖的熔接，保證現(xiàn)場通信柜與主站的正常連接。DP及PA/FF通信電纜的敷設(shè)應(yīng)以網(wǎng)段為單位，若該網(wǎng)段上有設(shè)備未安裝，電纜也應(yīng)照常敷設(shè)并預(yù)留未裝設(shè)備所需的電纜長度。

12、每條總線網(wǎng)段上連接的設(shè)備順序可根據(jù)設(shè)備的實(shí)際位置以及三維模型驗(yàn)證進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化原則為整條網(wǎng)段的總長盡量短，不要出現(xiàn)電纜浪費(fèi)及不合理現(xiàn)象，并提供最終的連接拓?fù)鋱D以便今后業(yè)主維護(hù)使用。

13、電纜測試

為了保障現(xiàn)場總線的穩(wěn)定、可靠工作，敷設(shè)后的電纜必須進(jìn)行測試。電纜的測試主要包括信號線、屏蔽線、儀表接地棒之間的阻抗和電容檢查、直流電壓檢查、網(wǎng)段檢驗(yàn)以及網(wǎng)段診斷。

3.2 現(xiàn)場總線設(shè)備調(diào)試

1、現(xiàn)場總線設(shè)備先按照常規(guī)儀表檢定規(guī)程進(jìn)行示值誤差等項(xiàng)目校驗(yàn)后，用375通信器完成對設(shè)備性能的自檢，讀取變送器內(nèi)部參數(shù)，包括儀表位號、設(shè)備ID號、波特率、地址等，準(zhǔn)確記錄，為啟動時(shí)提供儀表的ID地址。

2、對于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的檢查試驗(yàn)，由于采用總線型閥門定位器，參數(shù)設(shè)備和信息獲得在訂貨單中提出要求，詳細(xì)參數(shù)由生產(chǎn)廠家提供詳細(xì)報(bào)告，現(xiàn)場安裝前不需要對包括精度、靈敏度、行程時(shí)間等電氣參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，對耐壓、泄漏等方面的安裝前檢查與常規(guī)儀表相同。

3、現(xiàn)場總線設(shè)備的校驗(yàn)在控制室進(jìn)行。包括輸入校驗(yàn)和輸出校驗(yàn)。

（1）輸入校驗(yàn)

將一個(gè)已知的標(biāo)準(zhǔn)信號值加到變送器，并將該值寫入輸入類轉(zhuǎn)換塊的高低校準(zhǔn)點(diǎn)參數(shù)中，低點(diǎn)值不一定低于高點(diǎn)值，如在液位測量中的量程遷移。測量范圍的設(shè)置是在PID或AI等功能塊的轉(zhuǎn)換器刻度參數(shù)中進(jìn)行，傳感器校準(zhǔn)最小量程可從轉(zhuǎn)換模塊的校準(zhǔn)最小量程參數(shù)中查詢，校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)值的單位在轉(zhuǎn)換模塊的校準(zhǔn)點(diǎn)單位參數(shù)中選擇。

（2）輸出校驗(yàn)

輸出校驗(yàn)是強(qiáng)制電氣閥門定位器、信號轉(zhuǎn)換器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換塊輸出，在自校驗(yàn)類型參數(shù)中選擇校驗(yàn)類型，在自校驗(yàn)命令參數(shù)中啟動校驗(yàn)命令。由于總線閥門定位器具有自動安裝特性，定位器可自動使閥門做一次全行程全關(guān)和全開動作。除此之外，也需校驗(yàn)回路的故障安全性能。

4、低端和高端的校驗(yàn)點(diǎn)，無論是輸入校驗(yàn)，還是輸出校驗(yàn)，都互不干擾?？梢栽谠O(shè)備中存儲并驗(yàn)證有關(guān)數(shù)據(jù)，包括日期、地點(diǎn)、使用方法以及校準(zhǔn)人員等作為校準(zhǔn)記錄。

4 結(jié)論

目前大型火力發(fā)電廠以基于現(xiàn)場總線技術(shù)的分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全廠機(jī)組爐、機(jī)、電、輔的監(jiān)控功能已得到廣泛應(yīng)用，做好現(xiàn)場總線系統(tǒng)的施工與調(diào)試是提高機(jī)組自動化水平，確保工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]王永華 現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程 機(jī)械工業(yè)出版社 2012.03

（作者單位：中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南火電建設(shè)有限公司）