FF现场总线的安装与调试

　　基金会现场总线(foundation fieldbus)通常称为FF现场总线,它分为H1和H2两种总线。它分为H1和H2两种总线。H1采用符合IEC 61158-2标准的现场总线物理层;H2则采用高速以太网为其物理层。H1现场总线物理层的主要电气特性如下：采用位同步数字化传输方式;传输波特率为31.25kbps;驱动电压9~32VDC;信号电流±9mA;电缆式屏蔽双绞线;接线拓扑结构可采用线形、树形、星形或者符合形;电缆长度≤1900m(无中继器时);分支电缆的长度30~120m;挂接设备数量≤32台(无中继器时);可用中继器≤4台;适用防爆方法有本质安全防爆方法等。

　　一、FF现场总路线安装和测试要点

　　赛科项目的现场总线使用经验表明现场总线回路故障的主要原因之一是来自网段上的干扰，而干扰的主要原因是现场总线网段和总线设备的不良安装，赛科项目的经验是：

　　①现场总线网段对绝缘要求很高，为了防爆和防止总线回路受潮，规定采用增安型(EExe)接线箱，电缆穿入接线箱时使用防爆电缆时使用防爆电缆密封接头。

　　采用FF总线专用端子块与各总线现场设备连接。每个总线专用端子块具有短路保护作用，短路时指示灯亮，保证一个支路短路时不影响其它支路的正常工作，短路保护器将限制每支路的短路电流不超过60mA。

　　②电缆屏蔽层的连接注意事项。在现场总线设备上，支线电缆的屏蔽线要剪断，并要用绝缘带包好，不能与表壳接地螺丝连接。各段总线电缆的屏蔽线应在接线箱内通过接地端子连接起来，屏蔽线只能在机柜侧(marshalling)的端子接地，中间任何地方对地绝缘要良好，不能有多点接地情况，这样可以起到防止静电感应和低频(50Hz)干扰的作用。

　　如果干线电缆是多芯电缆，则不同总线网段的分屏蔽线不应在接线箱(JB)内被互相连接在一起，也不能与总屏蔽线连在一起。

　　③现场总线电缆和现场设备安装之后应该经过严格测试，电缆线间绝缘电阻，对地绝缘，线间和对地电容以及总线信号的波形测试等应该符合FF基金会总线系统工程指南中的技术要求，各端子的连接必须紧固。

　　二、FF现场总线安装和测试方法

　　现场总线的物理信号、终端、电源、本质安装等与常规仪表不同，两者使用的电缆必须加以区别。可供的通信速度为31.25kbps的H1现场总线的电缆线类型、规格、最大长度等，应根据工程需要来选择电缆。一般首选A型用于新装置;B型可作为替代器;C型、D型仅用于改造的装置。

　　在工程中，必须注意电缆线的屏蔽与接地，首选A、B型屏蔽电缆。C、D型电缆也可将导线穿于金属管中进行屏蔽连接起来，然后集中一起进行接地;必须注意电缆线与设备连接的极性问题，因此，现场总线使用的曼彻斯特信号是交替电压，每bit发言1次或2次极性。在非供电网络中只存在这种交流电压。在供电网络中交替电压是叠加在给设备供电的直流电压之上。无论哪种情况，现场总线接受电路只注意交替电压之上。无论哪种情况，现场总线接受电路只注意交替电压。正、负电压的跳变表示不同的意义，因此，现场总的信号是有极性的。总线的供电设备也是有极性的。必须相同的极性连接在一起。使用彩色标记的电缆线以方便施工。目前，还有一种网络供电的非极性设备，它能实现自动极性检测和校正，正确地接收不同极性的信号，使用时可以盲接。

　　2.1 电缆安装

　　常规采用单屏蔽A型电缆，其主干长度+分支长度<1900m。电缆的敷设长度应严格执行表1和表2的要求。　　

　　①一个现场总线段允许使用不同类型的电缆,但必须符合下面不等式的要求.假设使用了A、B、C、D四种电缆，每条电缆的长度为LA、LB、LC、LD，而他们的允许长度为MLA、MLB、MLC、MLD，则应满足：

　　LA/MLA+LB/MLB+LC/MLC+LD/MLD<1

　　②分去线的屏蔽层在现场表头侧应悬空，在网段接线盒侧接到S端子上，汇集后连接到干线的屏蔽层上，再连接到电源模块对应端子，最后统一接到屏蔽层接地母线条。

　　③总屏蔽电缆的总屏蔽应与现场仪表外壳连接并接到保护接地。

　　④现场总线电缆任何信号线都不应接地。

　　⑤如果现场总线仪表产品的外接线可以只连接一根电缆，作为一体化考虑而将附件的信号通过原信号通信，将会在很多工程场合欢迎。

　　2.2 电缆测试

　　为了保障敷设后必须进行电缆测试。进行测试程序之前应完成如下步骤：确保现场接线已经完成且终端连接正确，同时所有的现场分去线已经接上(但不包括设备);在中间端子排处拆下现场总线的网段电缆(+、-和屏蔽线(s)),如图1所示。　　

　　FF总线电缆的测试主要包括+、-信号线、屏蔽线、仪表接地棒之间的阻抗和电容检查、直流电压检查、网段检验以及网段诊断。进行FF总线电缆的测试所需的设备及工具有：

　　①带阻抗、直流电压和电容测量功能的数字万用表;

　　②Relcom的FBT-3或FBT-4现场总线监视器;

　　③示波器;

　　④小螺丝刀;

　　⑤现场总线网段检验表格;

　　⑥网络/网段检查表。

　　在上海陆空赛科FF总线电费的测试中经常遇到的问题是屏蔽线和仪表接地棒之间的阻抗很小而电容远远大于300nF。从这一点也可以看出阻抗和电容是密切相关的。在发现这个问题后，经过仔细分析，我们把电缆头拆开，发现屏蔽线最终都是连接到登记表接地棒上的。于是我们把屏蔽线的根部用绝缘胶带把铜丝隔离开发保障屏蔽线的相互绝缘，从而满足电容的要求以降低干扰。整改后的测试结果完全满足预期结果的要求。也就是说，在电费本身质量的基础上我们还要注意电缆敷设和安装的质量，如果安装质量完全符合规范要求，电缆的测试结果也能满足预期结果的要求，所以在以后的电缆敷设和安装时加强这方面的质量管理，减少返工和提高工作效率。

　　三、FF现场总线登记表调试

　　3.1 FF变送器的单校

　　FF变送器的单校按图2接线。通信器应处于FF位置，通信器的正端应与电源正端并联。在通电后用375通信器完成对设备性能的自检，读取FF变送器内部参数，包括仪表位号、设备ID号、地址等，准确记录，为启动时提供仪表的ID地址。　　

　　3.2 执行机构的检查试验

　　对于执行机构的检查试验，由于采用总线型阀门定位器，参数设备和信息获得在订货单中提出要求，详细参数由生产厂家提供详细报告，现场安装前不需要对包括精度、灵敏度、行程时间等电气参数进行试验，对耐压、泄漏等方面的安装前检查与常规仪表相同。

　　四、调试中的问题和解决方法

　　4.1 系统的互可操作

　　互可操作是现场总线技术的重要特点之一。它包括方面的含义：①设备的可互换性，指对于具有同一功能但来自不同厂家的设备可以实现互换;②设备的可互操作性，指不同厂家的设备可以实现互相通信，正确理解和交换数据的含义，完成系统所要求的功能。

　　4.2 系统参数的整定

　　系统投运开阶段，出现了阀门无法稳定，有大约10%的来回波动，自动投运时系统有稳定性差，准确性不好的问题。经分析发现造成问题的原因为：①阀门本身的PID与系统PID作用迭加后造成了阀门的振荡;②流量的滤波时间较短，是系统的稳定性差的一个原因;③流量和压力之间有一定的耦合使得系统振荡;④用户不稳定，系统的扰动大;⑤加压机的出口压力变化较大，即阀前压力波动大。

　　针对这些问题，从系统的角度结合考虑稳定性、准确性、快速性来整定系统的参数，做了以下的工作：①把阀门本身的PID整定至最佳，力求稳定不振荡，适当放弃快速性;②尽可能加长流量的滤波时间，以求得系统的稳定;③压力调节回路和流量配比调节回路的PID参数整定应老虑被调对象的流程时间，通过整定时间常数来实现调节作用间的零耦合。

　　4.3 系统试验

　　FF总线仪表现场安装以后要与系统一起做系统试验。在做系统试验之前需要对每一台FF现场仪表进行组态，这也是FF总线仪表与常规仪表的不同之处。

　　现场仪表安装后，有时在系统中找不到相应的调节阀和变送器，经再一次确认安装网段无误和电缆测试合格后，用375通信器挂接在网段上查找系统的地址超出了255，于是在线修改其地址在248左右，且使地址不与该网段中其他地址相冲突，这样系统就能读到仪表自动为其分配网段地址了。

　　现场对变送器进行仿真时一般采用把表头的仿真跳针置于ON位，然后用375通信器进行仿真功能参数改再发送仿真值给控制系统。然而在现场进行仿真时往往参数不能改变，在电缆测试合格且组态无误的前提下就要检查仿真跳针了，上述原因往往是跳针的间隙不够，调整跳针之间的宽度即能解决问题、进行正常仿真测试。

　　在系统调试过程中经常发现对变送器仿真时操作面板所对应的量程与变送器本身的量程不符、单位不符，经过对组态参数的检查发现XD-SCALE与OUTSCALE存在冲突，与物理参数不相符，而CHANEL参数的选择也有存在错误的时候。

　　FF的诊断功能在调节阀上体现是最明显的，因为施工现场条件恶劣，环境复杂，调节阀的机械部分常有脱落的情况在调节阀组态后常常发现其存在报警，在诊断信息中能够找到相关信息，譬如反馈信号、输出压力等，通过对参数的诊断即能判断现场调节阀可能存在的问题，譬如登记表风未提供、反馈杆脱落等。