FF现场总线的设计和应用

FF现场总线的设计和应用

现场总线的构成单元工作站变送器人机界面终端电阻供电接线盒H1Bus电缆以太网电缆电源调节器阀门定位器HSE链路设备终端电阻H1Bus如何设计H1网段？网段负载会受以下各因素的影响：工厂的布局距离(电压降…)危险区〔防爆措施…〕控制关联性平安/HAZOP〔危险与可操作性〕约束执行速度要求宏循环回路/模块执行要求初步的P&ID图了解设备的分布和相关性使用P&ID图纸来帮助确定现场总线的接线控制室PCH1现场总线#1网段H1现场总线#2网段

CV-101A/O

IP102201921

AT107A

LT101

AT107B

TT105

AT106Re-BurnedLime

LT108

PurchasedLime

LT112

GreenLiquorStorage

IP104A

IP104BHeaterCooler

LT111

SC111

SC112

SC108

DT109

FT110

SC110

TT104

FT102

AT10324252322H1现场总线#3网段根据仪表位置、关联性初步划分网段走向

－配管配线平面图

－仪表槽板敷设图估计网段长度分支长度主干线长度按上表中最大值选择长度常规应用现场控制室控制系统24Vdc24Vdc电源调节器OR平安区现场接线器危险区应用现场控制室24Vdc控制系统危险区基金会现场总线设备现场接线器?保护?FISCOSolutionFieldbusIntrinsicSafetyConcept用于总线本质平安的一种新的技术以IEC61158-2现场总线装置物理层标准的概念为根底.与较早的‘Entity’模型相比,可以向本安型主干提供更的的电流,因此可以连接更多的设备.不需要电缆参数的计算减少设备清单中的平安文件不需要检查平安文件即可增加设备允许使用更大电容的更长的电缆FISCOpowersupplyFieldControlroomControlsystemFISCOfielddevicesZone1Division124Vdc24VdcExi

TrunkLive-workable

ExispurLive-workableFISCO可应用于Zone1或Zone0的环境EExiacertifiedFISCOdeviceZone0现场接线器可连接多少现场设备?MTL5053(Entity),IIC/IIBGasGroupsFISCO,IICGasGroupsFISCO,IIBGasGroups80mAavailable,typically4or5devices120mAavailable,typically8devices265mAavailable,typically17devicesZone1/Division1假设每台设备15mAFieldControlroomExispurLive-workableControlsystemFISCOorEntityfielddevicesZone2/Zone1ExeTrunk24VdcPowerconditionerZone0/Zone124Vdc24Vdc现场隔离平安栅电缆类型类型电缆特征 规格 最大长度

A 屏蔽,单对双绞 #18AWG 1900m B 多对双绞，总屏蔽

#22AWG 1200m

C 多对双绞，不带屏蔽 #26AWG 400m

D 多芯不双绞，不带屏蔽 #16AWG 200m

越高的质量越长的距离国内FFH1总线电缆执行速度效劳器客户端方式分配汇报方式出版方/预定者(强制数据)}空闲时间在宏循环中必须执行发布者-订阅者模式仅用于调度通信不确定地循环重复或定期重复网络调度由链路活动调度器进行1毫秒的精确性功能块之间的输出－输入通信始终使用发布者－订阅者模式DataTransfer(DT)CompelData(CD)FieldbusHostDeviceLinkActiveScheduler(LAS)PIDAOAI发布者－订阅者模式通信报告分发模式用于非调度通信因为它把数据从一个数据源送往多个接收方(把一份报告分给多方)这种模式被用于传送报警和趋势信息通信由一次“事件〞开始，而不是一个特定的时间表TrendDataTransfer(DT)PassToken(PT)FieldbusHostDeviceLinkActiveScheduler(LAS)PIDAOAI报告分发通信SinkSource客户--效劳器模式用于多种不同种类的非调度通信允许总线上的不同设备以读、写为根底交换数据一个设备向另一个设备发出读取要求—第二个设备收到该要求并向第一个设备传回数据双向确定信号客户--效劳器模式该模式用于设置点改变、设备调试、模式改变、参数整定、报警确认、设备的上载/下载、诊断和其它功能。客户效劳器通信必须等到网络有空余时间是才能进行DataTransferConfirmedReadRequest(DT)FieldbusHostDeviceLinkActiveScheduler(LAS)PIDAOAI客户--效劳器通信ClientServer通信种类受调度通信PID发布LAN上确实定信息非调度通信报警和警示趋势操作员改变工程改变Macrocycles出版方/预定者在控制器中执行PID3CDVCR’s1变送器到控制器2控制器到阀门PID在控制器中3阀门到控制器出版方/预定者在变送器中执行PID2CDVCR’s1变送器到阀门PID在变送器中2阀门到变送器出版方/预定者在阀门定位器中执行PID0CDVCR1变送器到阀门PID在阀门中下放到现场的控制功能PIDInputSelector〔输入选择〕ControlSelector〔控制选择〕RA〔比值〕Characterizer〔特征曲线〕Integrator(累计功能)Timer〔记时〕MAI〔多路模拟输入〕 等30多种功能块过程平安级别要求1级阀门1级阀门失效将导致整个系统故障,引起整个装置停车,或其他超过1千万美元的不可防止的损失。该类故障可采用常规阀门故障模式。设计要求:1级阀门及其相关的测量设备(变送器)挂接在只用于1级控制的同一H1网络上。假设效劳是独立的,网段上可以有一个1级阀门以及与之相关的变送器；假设效劳是关联的,可以有两个1级阀门以及与之相关的变送器。关联意味着两个阀门中的任一个都可以关闭相同的设备(如火焰加热器的流量)。为确保互操作性,需要考虑如下事项:回路中所有1级现场设备由一个供给商提供。主机接口插件和所有1级回路的现场设备都应进行单独的互操作性测试。网络的整个寿命周期内,设备和接口插件的版本都应能够兼容。如有必要,升级应在工厂检修期间进行。

2级阀门2级阀门故障将导致整个系统故障,引起整个装置停车,或其他超过$100K的不可防止损失。但2级阀门的过程动态时间允许由故障状态快速恢复,可以是快速修复故障或采取手动控制。相关容器的材料和能量容量、地理位置,以及此类阀门的操作性能也是必须予以考虑。1级和2级阀门的取决于针对单个故障所反响出的可操作性。设计要求:2级阀门及其相关的测量设备(变送器)应挂接在只用于控制的同一H1网络上。假设效劳是独立的,网段上可以有一个2级阀门和相关的变送器；假设效劳是关联的,可以有两个1级阀门,或一个2级和一个3级阀门以及与之相关的变送器。关联意味着两个阀门中的任一个都可以关闭相同的设备(如火焰加热器的流量)。为确保互操作性,需要考虑如下事项:回路中所有2级现场设备由一个供给商提供。主机接口插件和所有2级回路的现场设备都应进行单独的互操作性测试。网络的整个寿命周期内,设备和接口插件的版本都应能够兼容。如有必要,升级应在工厂检修期间进行。3级阀门此类阀门失效时,短期内不会造成任何整个装置停车或重大损失。3级阀门可以切入其故障位置,无需操作员采取立即措施。设计要求:3级阀门最多可以与其他三个3级阀门驻留在插件或网络/网段上,或是和一个2级阀门位于同一个网段上(有关网段上阀门数量的其他限制可参见节)。包含3级控制的网络可以采用多家(经认可)销售商的产品,包括只测量设备。网段/网段图纸上应标出关键程度等级,并且显著标明该网络/网段上不得添加任何附加设备。过程平安级别要求〔续〕仪表规格表中应该包括以下内容工作电压(9-32volts)从总线上消耗的最大工作电流功能块的要求功能块的执行速度标准/先进的诊断功能要求互操作性测试认证(ITK5.0–FF根本标准)仪表对总线电缆极性要求LAS能力设备软硬件版本可组态的通道数现场多参数指示功能现场总线系统调试步骤电缆、接线盒、连通性、接地及隔离测试现场设备连接和信号分析设备下装/软件检查总线监测，波形捕获过程连接压力测试和检查现场设备〔物理安装〕阀门校准回路整定屏蔽接地屏蔽接地十分重要，现场90%以上通讯问题来自于不正确的屏蔽接地。最常用的就是单端接地！FF投运的检测工具示波器AC200mV/Division10ms/DivisionFluke199系统内置的网段和设备通讯诊断HostSystemRequirements(7.0)采用标准产品备用容量和扩展互操作性HIST,主机互操作性测试对基金会现场总线功能的支持组态工具冗余&稳定性故障排除,维护和诊断先进诊断&CBM评估标准设备的软件和固件(7.1)(7.5.1)(10.5.1)控制室现场主机或其它计算机现场总线设备固件，DD、CFF文件因特网设备配置文件(DD,CFF)8.软件配置指导方针控制系统图形节点地址分配和命名控制功能的位置组态选项和缺省值报警和警示网络通信和调度(TheLAS,Macrocycles,VCRs)8.软件配置指导方针数据导入和导出操作员显示软件版本系统管理故障处理系统组态工具面板和通信状态显示设备(节点)选址DeviceID003453ACDE39483847DeviceName(TAGName)FIT-625DeviceAddress33(8.2)H1网段配置显示(8.4)H1网段配置显示(8.4)控制战略/参数显示功能块连接(控制回路配置)(8.6)OUT.VAL42.67DEVICE ST101一些控制结构DOMDIDiscreteMDOAIPIDAOPIDAOPIDAIAIPIDCascadeDIManualMLAO配置串联控制AIFunctionBlockAIFunctionBlockPIDFunctionBlockPIDFunctionBlockAOModuleBlockLT-103_AIFT-103_AIOUTOUTOUTOUTINININBKCAL_INLT-103_PIDFV-101_PIDFV-101_AOBKCAL_OUTBKCAL_INCAS_INBKCAL_OUTLevelInputWaterFlowInput链路主设备考虑LinkMasterDeviceBasicDeviceBridgeDeviceFieldbusH1Cardw/LAS链路活动调度器任务允许调度通信允许非调度通信数据联接与应用时间同步识别新的总线设备维护活动清单实例的组态步骤设定网络给设备加标签/地址设定资源块设定转换器块设定功能块连接功能块为设备下载配置组态的Wizard能提供帮助HMIs–使需要处获得数据对象联接和过程控制的嵌入OPCClientConsolesCONTROLRO