FF現(xiàn)場總線的設(shè)計(jì)和應(yīng)用課件

1、FF現(xiàn)場總線的設(shè)計(jì)和應(yīng)用FF現(xiàn)場總線的設(shè)計(jì)和應(yīng)用現(xiàn)場總線的構(gòu)成單元工作站變送器人機(jī)界面終端電阻供電接線盒H1 Bus 電纜以太網(wǎng)電纜電源調(diào)節(jié)器閥門定位器HSE 鏈路設(shè)備終端電阻H1 Bus現(xiàn)場總線的構(gòu)成單元工作站變送器人機(jī)界面終端電阻供電接線盒H1如何設(shè)計(jì)H1網(wǎng)段？網(wǎng)段負(fù)載 會受以下各因素的影響：工廠的布局距離 (電壓降)危險(xiǎn)區(qū)（防爆措施）控制關(guān)聯(lián)性安全/HAZOP（危險(xiǎn)與可操作性 ）約束執(zhí)行速度要求宏循環(huán)回路/模塊執(zhí)行要求如何設(shè)計(jì)H1網(wǎng)段？網(wǎng)段負(fù)載 會受以下各因素的影響：初步的 P&ID圖了解設(shè)備的分布和相關(guān)性初步的 P&ID圖了解設(shè)備的分布和相關(guān)性使用P & ID 圖紙來幫助確定現(xiàn)場總線的

2、接線控制室PCH1 現(xiàn)場總線# 1網(wǎng)段H1 現(xiàn)場總線# 2網(wǎng)段 CV-101 A/O IP102201921 AT107A LT101 AT107B TT105 AT106Re-BurnedLime LT108 PurchasedLime LT112 Green Liquor Storage IP104A IP104BHeaterCooler LT111 SC111 SC112 SC108 DT109 FT110 SC110 TT104 FT102 AT10324252322H1 現(xiàn)場總線# 3 網(wǎng)段使用P & ID 圖紙來幫助確定現(xiàn)場總線的接線控制室H1 現(xiàn)根據(jù)儀表位置、關(guān)聯(lián)性初步劃分網(wǎng)段走

3、向配管配線平面圖儀表槽板敷設(shè)圖根據(jù)儀表位置、關(guān)聯(lián)性初步劃分網(wǎng)段走向配管配線平面圖儀估計(jì)網(wǎng)段長度分支長度主干線長度按上表中最大值選擇長度估計(jì)網(wǎng)段長度分支長度主干線長度按上表中最大值選擇長度常規(guī)應(yīng)用現(xiàn)場控制室控制系統(tǒng)24Vdc24Vdc電源調(diào)節(jié)器OR安全區(qū)現(xiàn)場接線器常規(guī)應(yīng)用現(xiàn)場控制室控制系統(tǒng)24Vdc24Vdc電源調(diào)節(jié)器OR危險(xiǎn)區(qū)應(yīng)用現(xiàn)場控制室24Vdc控制系統(tǒng)危險(xiǎn)區(qū)基金會現(xiàn)場總線設(shè)備現(xiàn)場接線器?保護(hù) ?危險(xiǎn)區(qū)應(yīng)用現(xiàn)場控制室24Vdc控制系統(tǒng)危險(xiǎn)區(qū)基金會現(xiàn)場總線設(shè)FISCO SolutionFieldbus Intrinsic Safety Concept用于總線本質(zhì)安全的一種新的技術(shù)以IEC61

4、158-2現(xiàn)場總線裝置物理層標(biāo)準(zhǔn)的概念為基礎(chǔ).與較早的 Entity 模型相比, 可以向本安型主干提供更的的電流,因此可以連接更多的設(shè)備.不需要電纜參數(shù)的計(jì)算 減少設(shè)備清單中的安全文件不需要檢查安全文件即可增加設(shè)備允許使用更大電容的更長的電纜FISCO SolutionFieldbus IntrinsFISCO power supplyFieldControl roomControl systemFISCO field devicesZone 1Division 124Vdc24Vdc Ex i TrunkLive-workable Ex i spurLive-workableFISCO 可應(yīng)

5、用于Zone1或Zone0的環(huán)境EEx ia certified FISCO deviceZone 0現(xiàn)場接線器FISCO power supplyFieldControl可連接多少現(xiàn)場設(shè)備?MTL5053 (Entity), IIC/IIB Gas GroupsFISCO, IIC Gas GroupsFISCO, IIB Gas Groups80mA available, typically 4 or 5 devices120mA available, typically 8 devices265mA available, typically 17 devicesZone 1/Divisi

6、on 1假設(shè)每臺設(shè)備15mA可連接多少現(xiàn)場設(shè)備?MTL5053 (Entity), IIFieldControl roomEx i spurLive-workableControl systemFISCO or Entity field devicesZone 2/Zone 1Ex e Trunk24VdcPower conditionerZone 0/Zone 124Vdc24Vdc現(xiàn)場隔離安全柵FieldControl roomControl syste電纜類型類型 電纜特征 規(guī)格 最大長度 A 屏蔽, 單對雙絞#18 AWG 1900mB多對雙絞，總屏蔽#22 AWG 1200mC多對雙

7、絞，不帶屏蔽#26 AWG 400mD多芯不雙絞，不帶屏蔽 #16 AWG200m越高的質(zhì)量 越長的距離 電纜類型類型 電纜特征 規(guī)格國內(nèi)FF H1總線電纜國內(nèi)FF H1總線電纜執(zhí)行速度服務(wù)器客戶端方式分配匯報(bào)方式出版方/預(yù)定者 (強(qiáng)制數(shù)據(jù))空閑時(shí)間在宏循環(huán)中必須執(zhí)行執(zhí)行速度服務(wù)器客戶端方式空閑時(shí)間在宏循環(huán)中必須執(zhí)行發(fā)布者-訂閱者模式僅用于調(diào)度通信不確定地循環(huán)重復(fù)或定期重復(fù)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度由鏈路活動調(diào)度器進(jìn)行1毫秒的精確性功能塊之間的輸出輸入通信始終使用發(fā)布者訂閱者模式發(fā)布者-訂閱者模式僅用于調(diào)度通信Data Transfer (DT)Compel Data (CD)Fieldbus Host Dev

8、iceLink Active Scheduler (LAS)PIDAOAI發(fā)布者訂閱者模式通信Data Transfer (DT)Compel Data 報(bào)告分發(fā)模式用于非調(diào)度通信因?yàn)樗褦?shù)據(jù)從一個(gè)數(shù)據(jù)源送往多個(gè)接收方 (把一份報(bào)告分給多方)這種模式被用于傳送報(bào)警和趨勢信息通信由一次“事件”開始，而不是一個(gè)特定的時(shí)間表報(bào)告分發(fā)模式Trend Data Transfer (DT)Pass Token (PT)Fieldbus Host DeviceLink Active Scheduler (LAS)PIDAOAI報(bào)告分發(fā)通信SinkSourceTrend Data Transfer (DT)P

9、ass T客戶-服務(wù)器模式用于多種不同種類的非調(diào)度通信允許總線上的不同設(shè)備以讀、寫為基礎(chǔ)交換數(shù)據(jù)一個(gè)設(shè)備向另一個(gè)設(shè)備發(fā)出讀取要求第二個(gè)設(shè)備收到該要求并向第一個(gè)設(shè)備傳回?cái)?shù)據(jù)雙向確定信號客戶-服務(wù)器模式用于多種不同種類的非調(diào)度通信客戶-服務(wù)器模式該模式用于設(shè)置點(diǎn)改變、設(shè)備調(diào)試、模式改變、參數(shù)整定、報(bào)警確認(rèn)、設(shè)備的上載/下載、診斷和其它功能?？蛻舴?wù)器通信必須等到網(wǎng)絡(luò)有空余時(shí)間是才能進(jìn)行客戶-服務(wù)器模式該模式用于設(shè)置點(diǎn)改變、設(shè)備調(diào)試、模式改變、Data Transfer Confirmed Read Request (DT)Fieldbus Host DeviceLink Active Schedu

10、ler (LAS)PIDAOAI客戶-服務(wù)器通信ClientServerData Transfer Confirmed Read R通信種類受調(diào)度通信PID 發(fā)布LAN上的確定信息非調(diào)度通信報(bào)警和警示趨勢操作員改變工程改變通信種類受調(diào)度通信MacrocyclesMacrocycles出版方/預(yù)定者在控制器中執(zhí)行PID3 CD VCRs1變送器到控制器2控制器到閥門PID 在控制器中3閥門到控制器出版方/預(yù)定者在控制器中執(zhí)行PID1變送器2控制器PID 在出版方/預(yù)定者在變送器中執(zhí)行PID2 CD VCRs1變送器到閥門PID 在變送器中2閥門到變送器出版方/預(yù)定者在變送器中執(zhí)行PID1變送器P

11、ID 在變送器中出版方/預(yù)定者在閥門定位器中執(zhí)行PID0 CD VCR1變送器到閥門PID 在閥門中出版方/預(yù)定者在閥門定位器中執(zhí)行PID1變送器PID 在閥門下放到現(xiàn)場的控制功能PIDInput Selector（輸入選擇）Control Selector（控制選擇）RA（比值）Characterizer（特征曲線）Integrator (累計(jì)功能)Timer（記時(shí)）MAI（多路模擬輸入）等30多種功能塊下放到現(xiàn)場的控制功能PID過程安全級別要求1 級閥門1 級閥門失效將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)故障,引起整個(gè)裝置停車,或其他超過1 千萬美元的不可避免的損失。該類故障可采用常規(guī)閥門故障模式。設(shè)計(jì)要求:1級

12、閥門及其相關(guān)的測量設(shè)備(變送器)掛接在只用于1級控制的同一H1網(wǎng)絡(luò)上。若服務(wù)是獨(dú)立的,網(wǎng)段上可以有一個(gè)1 級閥門以及與之相關(guān)的變送器；若服務(wù)是關(guān)聯(lián)的,可以有兩個(gè)1級閥門以及與之相關(guān)的變送器。關(guān)聯(lián)意味著兩個(gè)閥門中的任一個(gè)都可以關(guān)閉相同的設(shè)備(如火焰加熱器的流量)。為確保互操作性,需要考慮如下事項(xiàng):回路中所有1級現(xiàn)場設(shè)備由一個(gè)供應(yīng)商提供。主機(jī)接口插件和所有1級回路的現(xiàn)場設(shè)備都應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)的互操作性測試。網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)壽命周期內(nèi),設(shè)備和接口插件的版本都應(yīng)能夠兼容。如有必要,升級應(yīng)在工廠檢修期間進(jìn)行。2 級閥門2級閥門故障將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)故障,引起整個(gè)裝置停車,或其他超過$100K的不可避免損失。但2 級閥門

13、的過程動態(tài)時(shí)間允許由故障狀態(tài)快速恢復(fù),可以是快速修復(fù)故障或采取手動控制。相關(guān)容器的材料和能量容量、地理位置,以及此類閥門的操作性能也是必須予以考慮。1級和2級閥門的取決于針對單個(gè)故障所反應(yīng)出的可操作性。設(shè)計(jì)要求:2 級閥門及其相關(guān)的測量設(shè)備(變送器)應(yīng)掛接在只用于控制的同一H1網(wǎng)絡(luò)上。若服務(wù)是獨(dú)立的,網(wǎng)段上可以有一個(gè)2級閥門和相關(guān)的變送器；若服務(wù)是關(guān)聯(lián)的,可以有兩個(gè)1 級閥門,或一個(gè)2 級和一個(gè)3 級閥門以及與之相關(guān)的變送器。關(guān)聯(lián)意味著兩個(gè)閥門中的任一個(gè)都可以關(guān)閉相同的設(shè)備(如火焰加熱器的流量)。為確保互操作性,需要考慮如下事項(xiàng):回路中所有2級現(xiàn)場設(shè)備由一個(gè)供應(yīng)商提供。主機(jī)接口插件和所有2級回

14、路的現(xiàn)場設(shè)備都應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)的互操作性測試。網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)壽命周期內(nèi),設(shè)備和接口插件的版本都應(yīng)能夠兼容。如有必要,升級應(yīng)在工廠檢修期間進(jìn)行。過程安全級別要求1 級閥門3 級閥門此類閥門失效時(shí),短期內(nèi)不會造成任何整個(gè)裝置停車或重大損失。3級閥門可以切入其故障位置,無需操作員采取立即措施。設(shè)計(jì)要求:3級閥門最多可以與其他三個(gè)3級閥門駐留在插件或網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)段上,或是和一個(gè)2級閥門位于同一個(gè)網(wǎng)段上(有關(guān)網(wǎng)段上閥門數(shù)量的其他限制可參見6.7.2節(jié))。包含3級控制的網(wǎng)絡(luò)可以采用多家(經(jīng)認(rèn)可)銷售商的產(chǎn)品,包括只測量設(shè)備。網(wǎng)段/網(wǎng)段圖紙上應(yīng)標(biāo)出關(guān)鍵程度等級,并且顯著標(biāo)明該網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)段上不得添加任何附加設(shè)備。過程安全級別

15、要求（續(xù)）過程安全級別要求（續(xù)）儀表規(guī)格表中應(yīng)該包括以下內(nèi)容工作電壓 (9-32 volts)從總線上消耗的最大工作電流功能塊的要求功能塊的執(zhí)行速度標(biāo)準(zhǔn)/先進(jìn) 的診斷功能要求互操作性測試認(rèn)證(ITK5.0 FF 基本 標(biāo)準(zhǔn))儀表對總線電纜極性要求LAS 能力設(shè)備軟硬件版本可組態(tài)的通道數(shù)現(xiàn)場多參數(shù)指示功能儀表規(guī)格表中應(yīng)該包括以下內(nèi)容工作電壓 (9-32 voltsFF現(xiàn)場總線的設(shè)計(jì)和應(yīng)用課件現(xiàn)場總線系統(tǒng)調(diào)試步驟電纜、接線盒、連通性、接地及隔離測試現(xiàn)場設(shè)備連接和信號分析設(shè)備下裝/軟件檢查總線監(jiān)測，波形捕獲過程連接壓力測試和檢查現(xiàn)場設(shè)備（物理安裝）閥門校準(zhǔn)回路整定現(xiàn)場總線系統(tǒng)調(diào)試步驟電纜、接線盒、連

16、通性、接地及隔離測試屏蔽接地屏蔽接地十分重要，現(xiàn)場90%以上通訊問題來自于不正確的屏蔽接地。最常用的就是單端接地！屏蔽接地屏蔽接地十分重要，現(xiàn)場90%以上通訊問題來自于不正確FF 投運(yùn)的檢測工具FF 投運(yùn)的檢測工具示波器AC200mV/Division10ms/DivisionFluke 199示波器ACFluke 199系統(tǒng)內(nèi)置的網(wǎng)段和設(shè)備通訊診斷系統(tǒng)內(nèi)置的網(wǎng)段和設(shè)備通訊診斷Host System Requirements (7.0)采用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品備用容量和擴(kuò)展互操作性HIST,主機(jī)互操作性測試對基金會現(xiàn)場總線功能的支持組態(tài)工具冗余 & 穩(wěn)定性故障排除,維護(hù)和診斷先進(jìn)診斷 & CBM評估標(biāo)準(zhǔn)H

17、ost System Requirements (7.0)設(shè)備的軟件和固件 (7.1) (7.5.1) (10.5.1)控制室現(xiàn)場主機(jī)或其它計(jì)算機(jī)現(xiàn)場總線設(shè)備固件，DD、 CFF文件因特網(wǎng)設(shè)備配置文件(DD, CFF)設(shè)備的軟件和固件 (7.1) (7.5.1) (10.5.8.軟件配置指導(dǎo)方針控制系統(tǒng)圖形節(jié)點(diǎn)地址分配和命名控制功能的位置組態(tài)選項(xiàng)和缺省值報(bào)警和警示網(wǎng)絡(luò)通信和調(diào)度 (The LAS, Macrocycles, VCRs)8.軟件配置指導(dǎo)方針控制系統(tǒng)圖形8.軟件配置指導(dǎo)方針數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出操作員顯示軟件版本系統(tǒng)管理故障處理系統(tǒng)組態(tài)工具面板和通信狀態(tài)顯示8.軟件配置指導(dǎo)方針數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)

18、出設(shè)備(節(jié)點(diǎn))選址Device ID003453ACDE39483847Device Name(TAG Name)FIT-625Device Address33(8.2)設(shè)備(節(jié)點(diǎn))選址Device IDDevice NameDeH1網(wǎng)段配置顯示(8.4)H1網(wǎng)段配置顯示(8.4)H1網(wǎng)段配置顯示 (8.4)H1網(wǎng)段配置顯示 (8.4)控制戰(zhàn)略/參數(shù)顯示控制戰(zhàn)略/參數(shù)顯示功能塊連接 (控制回路配置)(8.6)OUT.VAL42.67DEVICEST101功能塊連接 (控制回路配置)(8.6)OUT.VALDEVI一些控制結(jié)構(gòu)DOMDIDiscreteMDOAIPIDAOPIDAOPIDAIAI

19、PIDCascadeDIManualMLAO一些控制結(jié)構(gòu)DOMDIDiscreteMDOAIPIDAOP配置串聯(lián)控制AIFunctionBlockAIFunctionBlockPIDFunctionBlockPIDFunctionBlockAOModuleBlockLT-103_AIFT-103_AIOUTOUTOUTOUTINININBKCAL_INLT-103_PIDFV-101_PIDFV-101_AOBKCAL_OUTBKCAL_INCAS_INBKCAL_OUTLevelInputWater FlowInput配置串聯(lián)控制AIAIPIDPIDAOLT-103_AIFT-鏈路主設(shè)備考慮Link Master Device