FF現場總線的安裝與調試

　　基金會現場總線(foundation fieldbus)通常稱為FF現場總線,它分為H1和H2兩種總線。它分為H1和H2兩種總線。H1采用符合IEC 61158-2標準的現場總線物理層;H2則采用高速以太網為其物理層。H1現場總線物理層的主要電氣特性如下：采用位同步數字化傳輸方式;傳輸波特率為31.25kbps;驅動電壓9~32VDC;信號電流±9mA;電纜式屏蔽雙絞線;接線拓撲結構可采用線形、樹形、星形或者符合形;電纜長度≤1900m(無中繼器時);分支電纜的長度30~120m;掛接設備數量≤32臺(無中繼器時);可用中繼器≤4臺;適用防爆方法有本質安全防爆方法等。

　　一、FF現場總路線安裝和測試要點

　　賽科項目的現場總線使用經驗表明現場總線回路故障的主要原因之一是來自網段上的干擾，而干擾的主要原因是現場總線網段和總線設備的不良安裝，賽科項目的經驗是：

　　①現場總線網段對絕緣要求很高，為了防爆和防止總線回路受潮，規定采用增安型(EExe)接線箱，電纜穿入接線箱時使用防爆電纜時使用防爆電纜密封接頭。

　　采用FF總線專用端子塊與各總線現場設備連接。每個總線專用端子塊具有短路保護作用，短路時指示燈亮，保證一個支路短路時不影響其它支路的正常工作，短路保護器將限制每支路的短路電流不超過60mA。

　　②電纜屏蔽層的連接注意事項。在現場總線設備上，支線電纜的屏蔽線要剪斷，并要用絕緣帶包好，不能與表殼接地螺絲連接。各段總線電纜的屏蔽線應在接線箱內通過接地端子連接起來，屏蔽線只能在機柜側(marshalling)的端子接地，中間任何地方對地絕緣要良好，不能有多點接地情況，這樣可以起到防止靜電感應和低頻(50Hz)干擾的作用。

　　如果干線電纜是多芯電纜，則不同總線網段的分屏蔽線不應在接線箱(JB)內被互相連接在一起，也不能與總屏蔽線連在一起。

　　③現場總線電纜和現場設備安裝之后應該經過嚴格測試，電纜線間絕緣電阻，對地絕緣，線間和對地電容以及總線信號的波形測試等應該符合FF基金會總線系統工程指南中的技術要求，各端子的連接必須緊固。

　　二、FF現場總線安裝和測試方法

　　現場總線的物理信號、終端、電源、本質安裝等與常規儀表不同，兩者使用的電纜必須加以區別。可供的通信速度為31.25kbps的H1現場總線的電纜線類型、規格、最大長度等，應根據工程需要來選擇電纜。一般首選A型用于新裝置;B型可作為替代器;C型、D型僅用于改造的裝置。

　　在工程中，必須注意電纜線的屏蔽與接地，首選A、B型屏蔽電纜。C、D型電纜也可將導線穿于金屬管中進行屏蔽連接起來，然后集中一起進行接地;必須注意電纜線與設備連接的極性問題，因此，現場總線使用的曼徹斯特信號是交替電壓，每bit發言1次或2次極性。在非供電網絡中只存在這種交流電壓。在供電網絡中交替電壓是疊加在給設備供電的直流電壓之上。無論哪種情況，現場總線接受電路只注意交替電壓之上。無論哪種情況，現場總線接受電路只注意交替電壓。正、負電壓的跳變表示不同的意義，因此，現場總的信號是有極性的。總線的供電設備也是有極性的。必須相同的極性連接在一起。使用彩色標記的電纜線以方便施工。目前，還有一種網絡供電的非極性設備，它能實現自動極性檢測和校正，正確地接收不同極性的信號，使用時可以盲接。

　　2.1 電纜安裝

　　常規采用單屏蔽A型電纜，其主干長度+分支長度<1900m。電纜的敷設長度應嚴格執行表1和表2的要求。　　

　　①一個現場總線段允許使用不同類型的電纜,但必須符合下面不等式的要求.假設使用了A、B、C、D四種電纜，每條電纜的長度為LA、LB、LC、LD，而他們的允許長度為MLA、MLB、MLC、MLD，則應滿足：

　　LA/MLA+LB/MLB+LC/MLC+LD/MLD<1

　　②分去線的屏蔽層在現場表頭側應懸空，在網段接線盒側接到S端子上，匯集后連接到干線的屏蔽層上，再連接到電源模塊對應端子，最后統一接到屏蔽層接地母線條。

　　③總屏蔽電纜的總屏蔽應與現場儀表外殼連接并接到保護接地。

　　④現場總線電纜任何信號線都不應接地。

　　⑤如果現場總線儀表產品的外接線可以只連接一根電纜，作為一體化考慮而將附件的信號通過原信號通信，將會在很多工程場合歡迎。

　　2.2 電纜測試

　　為了保障敷設后必須進行電纜測試。進行測試程序之前應完成如下步驟：確保現場接線已經完成且終端連接正確，同時所有的現場分去線已經接上(但不包括設備);在中間端子排處拆下現場總線的網段電纜(+、-和屏蔽線(s)),如圖1所示。　　

　　FF總線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、網段檢驗以及網段診斷。進行FF總線電纜的測試所需的設備及工具有：

　　①帶阻抗、直流電壓和電容測量功能的數字萬用表;

　　②Relcom的FBT-3或FBT-4現場總線監視器;

　　③示波器;

　　④小螺絲刀;

　　⑤現場總線網段檢驗表格;

　　⑥網絡/網段檢查表。

　　在上海陸空賽科FF總線電費的測試中經常遇到的問題是屏蔽線和儀表接地棒之間的阻抗很小而電容遠遠大于300nF。從這一點也可以看出阻抗和電容是密切相關的。在發現這個問題后，經過仔細分析，我們把電纜頭拆開，發現屏蔽線最終都是連接到登記表接地棒上的。于是我們把屏蔽線的根部用絕緣膠帶把銅絲隔離開發保障屏蔽線的相互絕緣，從而滿足電容的要求以降低干擾。整改后的測試結果完全滿足預期結果的要求。也就是說，在電費本身質量的基礎上我們還要注意電纜敷設和安裝的質量，如果安裝質量完全符合規范要求，電纜的測試結果也能滿足預期結果的要求，所以在以后的電纜敷設和安裝時加強這方面的質量管理，減少返工和提高工作效率。

　　三、FF現場總線登記表調試

　　3.1 FF變送器的單校

　　FF變送器的單校按圖2接線。通信器應處于FF位置，通信器的正端應與電源正端并聯。在通電后用375通信器完成對設備性能的自檢，讀取FF變送器內部參數，包括儀表位號、設備ID號、地址等，準確記錄，為啟動時提供儀表的ID地址。　　

　　3.2 執行機構的檢查試驗

　　對于執行機構的檢查試驗，由于采用總線型閥門定位器，參數設備和信息獲得在訂貨單中提出要求，詳細參數由生產廠家提供詳細報告，現場安裝前不需要對包括精度、靈敏度、行程時間等電氣參數進行試驗，對耐壓、泄漏等方面的安裝前檢查與常規儀表相同。

　　四、調試中的問題和解決方法

　　4.1 系統的互可操作

　　互可操作是現場總線技術的重要特點之一。它包括方面的含義：①設備的可互換性，指對于具有同一功能但來自不同廠家的設備可以實現互換;②設備的可互操作性，指不同廠家的設備可以實現互相通信，正確理解和交換數據的含義，完成系統所要求的功能。

　　4.2 系統參數的整定

　　系統投運開階段，出現了閥門無法穩定，有大約10%的來回波動，自動投運時系統有穩定性差，準確性不好的問題。經分析發現造成問題的原因為：①閥門本身的PID與系統PID作用迭加后造成了閥門的振蕩;②流量的濾波時間較短，是系統的穩定性差的一個原因;③流量和壓力之間有一定的耦合使得系統振蕩;④用戶不穩定，系統的擾動大;⑤加壓機的出口壓力變化較大，即閥前壓力波動大。

　　針對這些問題，從系統的角度結合考慮穩定性、準確性、快速性來整定系統的參數，做了以下的工作：①把閥門本身的PID整定至最佳，力求穩定不振蕩，適當放棄快速性;②盡可能加長流量的濾波時間，以求得系統的穩定;③壓力調節回路和流量配比調節回路的PID參數整定應老慮被調對象的流程時間，通過整定時間常數來實現調節作用間的零耦合。

　　4.3 系統試驗

　　FF總線儀表現場安裝以后要與系統一起做系統試驗。在做系統試驗之前需要對每一臺FF現場儀表進行組態，這也是FF總線儀表與常規儀表的不同之處。

　　現場儀表安裝后，有時在系統中找不到相應的調節閥和變送器，經再一次確認安裝網段無誤和電纜測試合格后，用375通信器掛接在網段上查找系統的地址超出了255，于是在線修改其地址在248左右，且使地址不與該網段中其他地址相沖突，這樣系統就能讀到儀表自動為其分配網段地址了。

　　現場對變送器進行仿真時一般采用把表頭的仿真跳針置于ON位，然后用375通信器進行仿真功能參數改再發送仿真值給控制系統。然而在現場進行仿真時往往參數不能改變，在電纜測試合格且組態無誤的前提下就要檢查仿真跳針了，上述原因往往是跳針的間隙不夠，調整跳針之間的寬度即能解決問題、進行正常仿真測試。

　　在系統調試過程中經常發現對變送器仿真時操作面板所對應的量程與變送器本身的量程不符、單位不符，經過對組態參數的檢查發現XD-SCALE與OUTSCALE存在沖突，與物理參數不相符，而CHANEL參數的選擇也有存在錯誤的時候。

　　FF的診斷功能在調節閥上體現是最明顯的，因為施工現場條件惡劣，環境復雜，調節閥的機械部分常有脫落的情況在調節閥組態后常常發現其存在報警，在診斷信息中能夠找到相關信息，譬如反饋信號、輸出壓力等，通過對參數的診斷即能判斷現場調節閥可能存在的問題，譬如登記表風未提供、反饋桿脫落等。