FF设计与安装修改PPT课件.ppt

《FF设计与安装修改PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《FF设计与安装修改PPT课件.ppt（55页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、1,H1的网段设计,2,网络系统图,提供一张网络拓扑图来说明所有的网段、控制器、通信路径、历史数据和操作员界面是如何连接在一起的。 这张图纸应对系统作功能性的描述，应该说明各个网段安装在什么地方，安装在哪个运行装置或工段，但无需对网络/网段上的设备进行具体描述,3,4,网络/网段图,用网络/网段图取代传统的回路图，说明一对导线上所连接的设备 当控制回路位于多个网段或包含有传统I/O时，则除了网络/网段图外，还需要使用传统的回路图 无需在网络/网段图中说明显示、功能块和组态等数据,5,6,7,除了标准回路图的资料外，网络/网段图还应该包含以下FF系统的资料： l 标题区应该含有“网络名称”。网络

2、名称应包含有“控制器名称、卡号和端口号”。例如，如果控制器名称为“01”，卡号为“08”，端口为“1”，那么网络/网段名则可以表示为“XXX-010801”。 l 所有的网络连接。包括H1接口卡、大容量供电电源、FF总线电源、以及贯穿于该现场的设备、接线端子、接线箱和终端器。,8,l 所有网络/网段和现场设备都需要做标识。所有分支电缆都应该以仪表位号作标识，并标明所有电缆的长度 l应该清楚地说明 “风险等级和网络负荷”。 l 应该标识出后备LAS。 l 应该清楚地说明终端器的位置。,9,仪表位置图,为了精确地确定总线分支和网络/网段电缆的长度，需要一张三维的图纸来说明仪表的位置。现场总线系统的

3、设计需要使用这些信息，因此必须尽可能早地得到位置图，而且要足够准确,10,P&I图,应该在P&I图上说明现场总线仪表 FF信号配线的线路符号应该用带有实心圆点的长线表示,11,P&I图中现场总线符号的表示法,12,仪表清单,按照传统仪表要求给出仪表清单 应该为每个设备标明以下的内容： l 一个设备是否为现场总线设备 l 总线类型 l 软件版本 l 功能块,13,仪表技术规格书,按照传统仪表要求来给出一个适用的仪表技术规格书 同时还需要补充有关现场总线的技术数据 应该采用标准的，并带有下列附加项的仪表技术规格书来详细说明FF总线仪表 l LAS能力（是/否） l 最小操作电压（VDC） l 静态

4、最大电流（mA）,14,l 端子的极性敏感性（是/否） l 设备版本 l 设备描述版本 l CF版本 l 通道号及其描述，（如通道1传感器1，通道2主体温度，通道3传感器2等） l可用的功能块，（如AI_1、AI_2、PID_1等）,15,网络/网段风险管理选项,16,阀门和网络等级 等级1阀门的故障会导致整个系统的出错，会引起整个单元的瘫痪或造成超过1千万美元的经济损失 等级1的阀门和相关测量设备（变送器）应只位于等级1的H1控制网络中。一个网段可采用一个等级1的阀门和相关变送器；如果服务彼此相关，则采用2个等级1的阀门和相关变送器。所谓相关意味着两个阀门之一可关掉相同的设备,17,如要保证

5、互操作性，需要在回路中采用由同一个厂商提供的等级1现场设备。 等级1回路上的主机接口卡和现场设备要独立地进行互操作性测试。 设备和接口卡在网络中要互相兼容。 如果有必要，在工厂大修时进行升级。 网络/网段设计图要显示危险度等级，并明显地标明在网络/网段中将不能加载额外设备。,18,等级2的阀门和网络 等级2阀门的故障导致整个系统的出错，会引起整个单元的瘫痪或造成超过10万美元的经济损失。 等级2的阀门可以通过快速故障处理或手动控制进行故障状态恢复。 如果服务是相互独立的，一个网段可采用一个等级2的阀门和相关变送器；如果服务彼此相关，则采用2个等级2的阀门，或等级2和等级3的阀门各一个及相关变送

6、器,19,如要保证互操作性，需要在回路中采用由同一个厂商提供的等级2现场设备。 等级2回路上的主机接口卡和现场设备要独立地进行互操作性测试。设备和接口卡在网络中要互相兼容。如果有必要，在工厂大修时进行升级。 网络/网段设计图要显示危险度等级，并明显地标明：在网络/网段中将不能加载额外设备。,20,等级3的阀门和网段 等级3阀门的故障导致整个单元的短期瘫痪或主要的操作损失。 等级3的阀门不需要操作员的及时处理，就可回到原来的故障位置 等级3的阀门最多可以与其他三个等级3阀门或一个等级2阀门同处在一个网段中 等级3的控制网络可包括只用于测量的设备在内的多个厂家的设备,21,等级4网段无控制 等级4

7、设备是一种只用于测量不用于控制的设备，可在网络/网段中对其中断进行组态 升级可以在线进行。网络/网段设计图要显示危险度等级 不管在设备中有没有PID算法，网络/网段的短路或电源故障都要使阀门调节到指定的故障位置 在正常运行中，带主要过程变量的变送器及其相关阀门应处在同一网段上，这是允许基于现场控制的必要条件,22,基金会现场总线的负载和计算,网络和网段的负载由以下4个因素决定 风险管理标准 所需裕量: 25% 网络宏周期（macrocycle）的自由时间 网段压降和工作电流的限制,23,网段执行时间 一般使用的缺省网段执行时间为1秒 每个网段的最大设备数如下： 对只用于监视的测量用网段，限制在

8、12个设备 对需要1秒执行时间的回路，限制在12个设备和4个阀门 对需要0.5秒执行时间的回路，限制在6个设备和2个阀门 对需要0.25秒执行时间的回路，限制在3个设备和1个阀门,24,配线与安装现场总线网段的构成,主设备,总线,设备可以 接在 “支线”上,现场设备,终端器,终端器,总线,现场总线 供电电源,最长1900M,电源调理器,25,本质安全（IS）安装,IS现场总线安装设计要遵从非IS安装的技术指南。 IS由于本质安全需要引起对电源的限制。这一限制名义上为80mA IS应用中，电缆应满足： n 符合IS电感/电阻率的限制 n 符合IS电路的色标规定 IS电缆通常使用浅蓝色,26,配线

9、与安装本质安全,本质安全栅,T = 终端器 P = 电源 D = 设备 DIS = 本安设备 TIS = 本安终端器,27,FISCO,FISCO （Fieldbus Intrinsically Safe Concept） 传统的本质安全安装及其相互连接规范会限制现场总线本质安全（I.S.）系统的应用。 能否互相连接的标准是相关供电单元传送的电压（Vo）、电流（Io）和功率（Po）是否小于等于本质安全仪表所能接受并保持本质安全状态的电压(Vi)、电流(Ii)和功率(Pi) 。 连接到总线上的其他每个设备（不指终端器）的最大残余电容（Ci）和电感（Li）要各小于等于5nF和10H。,28,H1网

10、段的布线与安装,29,H1基本网段的构成,最大电压: 32 V 最小电压: 9 V 电源调理器的额定电流 例如: 350 mA,调理器,大容量电源,Imax,Vmin,Vmax,+,-,+,-,Vdevice,终端器,30,S1,S2,S3,Sn,T1,T1,S3,终端器T位于主干两端 T1- 主干长度 S - 分支长度,T1 +S1 +S2 + . Sn1900 m,总线分支型与树型拓扑 电缆长度,T,T,31,混合拓扑 电缆长度,T1,S1,S3,Sn,S23,S22,S2,S21,T1 +S1 +S2 + S21 +S22 +S23 .+ Sn1900 m,T,32,至控制室,(一对或多

11、对) (有屏蔽),内部分线盒,现场设备,双绞线 (有屏蔽),屏蔽线没有示出,接线盒,33,连接件,34,网段的最大长度,在H1网段中任意两个设备之间最多可接入四个中继器 使用四个中继器时，网络中两个设备之间的距离最长可达9500米,现场总线 中继器,现场总线 中继器,现场总线 中继器,现场总线 中继器,现场总线分段,现场总线网络-可达到 9500米,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,=终端,T,35,对电源的要求,24 VDC大容量电源 现场总线供电电源FFPS要求2035VDC电压 可由大容量电源BPS提供240/120 VAC 到 24 VDC转换 采用原有24V仪表供电电源 调理后

12、的总线电源大约在19 VDC 冗余：应该采用两个分别的、独立的电源线路为大容量电源供电。大容量电源也可以由UPS供电，或采用备用电池。 应该为每个FF电源调理器的供电者提供过流保护 大容量电源的负端应该接地,36,FF电源调理器,要求为每个H1网段配置1个电源调理器 原因：如果一个普通直流稳压电源用于现场总线供电，该电源会吸收电缆上的信号，因为稳压电源要试图把电压维持在常值水平。因而直流稳压电源必须被调理后才能用于现场总线。 原理：在电源和现场总线线缆之间放置一个电感，是把现场总线信号与低阻抗的大容量电源隔离开来的一种途径。电感容许直流电源在线缆上通过，而防止数字信号进入电源。 作用：该电子电

13、路提供现场总线电路对地的隔离、在电缆短路时对该段的限流、以及对现场总线信号的高阻抗。,37,总线电源调理器应该是冗余的，且输出电流受限 FF电源调理器对FF信号提供阻抗匹配 电源调理器应该由冗余的主辅大容量电源供电， 冗余的FF电源调理器在故障或失效时都应该在主机系统中通告,38,FF终端器,每个总线段的两端都必须各有一个终端器 终端器用于防止数字信号在总线电缆端点的反射。 当信号在电缆上传输而遭遇中断时会产生反射，信号的一部分在中断处按相反方向回波传送。 这种反射是造成信号扭曲畸变的一种噪声。 H1终端器由1F 电容和100 Ohm 电阻串联构成 终端器可置入某些部件(如FFPS、连接件)中

14、 这些终端器可以被永久安装，采用DIP开关或通过跳线进入使用状态 两个终端器之间的连线被定义为主干,39,总线中继器,借助中继器可有效地把网络分成更小的网段 如果网段需要延伸到超过1900米，可使用中继器 中继器整形放大信号，改进通信的可靠性 中继器在网络节点计数时替代一个现场设备 通过添加中继器组成一个新网段时，要求在该新网段的两个端点各增加一个终端器。 采用中继器为总线提供增加设备数量的能力 中继器最常见的用途是把IS段连接在一起。因为一个安全栅只支持3-4个设备，要使每个网络有16个设备的负荷，在一个网络上需要有多个安全栅,40,接线箱,推荐所有主干和分支在现场接线箱中连接 没有接线箱时

15、可由防雨浇注块作为接插连接器 对分支连线要有短路保护，短路保护器连接在主干或主网络电缆的端子块 为每个分支的连接设有指示器，指明何时分支处于短路和过流状态，指明何时总线电源工作正常 分支电路应该有阻燃等级,41,电缆,A型电缆的特性 导线型号：18AWG(0.8) 屏蔽：90 衰减：在39KHz下，3db/km 最大电容：150pF/m 特征阻抗：31.25KHz下，100上下20%,42,H1的电缆类型 型号 长度米 特征阻抗 电阻系数 衰减（db/km） 描述 A 1900 100 22 3 单屏蔽双绞 B 1200 100 56 5 屏蔽多股双绞线 C 400 未知 132 8 无屏蔽多

16、股双绞线 D 200 未知 20 8 外层屏蔽 多芯非双绞线,43,在不用中继器的场合，现场总线网段的最大允许长度为1900m（6232英尺）。网段的总长度由主干和所有支线长度相加得到。 支线长度从1m到200m不等。每个支线只允许连接一个现场设备。 长度小于1m的支线视为分线。 支线的最大允许长度为200m，但任何大于100m的支线都需要经主管批准。在布线中选用多分支方案需减少支线长度，其长度推荐为30m或更少。,44,极性 布线的极性在整个网段的设计和安装中要保持一致。 有些现场设备对极性敏感，因此要保证极性的正确性。,45,接地 设备的信号线不能用于接地。 安全接地需要通过信号电缆外部的

17、单独导线进行。 现场设备的双绞线，其两根导线在网络中任何一点都不能接地，双绞线接地会导致网络中所有节点失去通信能力 网络中的电缆屏蔽线应该只在现场端子汇集（主机）端一点接地。现场仪表的电缆屏蔽线不能连接在仪表的接地点或底盘 。,46,雷电防护/浪涌保护 在发生雷电或感应负载的起停区，需要浪涌保护。浪涌抑制包括低电容的高速硅雪崩二极管、火花隙、正常或通用模式的保护、以及电气安全接地栅格等， 浪涌保护典型地安装在位于容器或精馏塔顶端的现场设备上。 浪涌抑制设备不能衰减现场总线信号,47,现场设备供电,现场总线根据设备设计特点有两种供电方式：总线供电和本地供电 总线供电设备在9-32V电压下需要10

18、-30mA的电流。 所有设备的总电流值应不超过总线供电电源的额定电流值。网络/网段的设计应考虑下列因素： 所有设备的静态电流值 支线的短路故障（10mA额外电流） 上述两项加25的额外负载时的情况,48,一个网段的总线供电设备数受到下列因素的限制： 基金会现场总线供电电源 每个设备的消耗电流 网络/网段中设备的分布情况 每段电缆的阻抗（即，电缆型号） 每个设备的最小操作电压 支线的短路故障（10mA）引起的额外电流消耗 网络中的设备数还需要考虑设备的紧急程度的影响,49,假设在接口板处设置一个19伏的电源，而且在网络中全部使用B型电缆(忽略温度影响，每米导线电阻为0.1欧姆 )。在300米的分

19、支线处，有一个现场设备FD5采用单独供电方式(实质上是一个4线制设备)。在10米分支线处的有一个现场设备FD3电流为20mA。其它的设备各自耗能为10mA。网桥为单独供电方式，并不消耗任何网络电流。,50,51,H1,控制器和H1卡,高速以太网,HSE 链接设备,H1,H1,H1,H1,52,菊花链式连接,H1,高速以太网,好的应 用实例,主干,53,异构网段集成示意图,54,高速以太网（HSE）,HSE 现场总线,H1,H1,H1,S,S = 标准的快速以太网（ Fast Ethernet）交换机,用双绞线允许 100 米 用光纤则可达到 2000 米,PLC,PC,55,HSE冗余,链接设备,H1 现场总线设备,HSE 现场总线,H1 现场总线,链接设备,冗余对,HSE 交换机,HSE 交换机,举例,主交换机,备用交换机,