FF大功率主干線本安型技術方案在石化企業的應用

徐學陽，林金水(騰龍芳烴(漳州)有限公司，福建 漳州 363216)

FF大功率主干線本安型技術方案在石化企業的應用

徐學陽，林金水
(騰龍芳烴(漳州)有限公司，福建 漳州 363216)

重點介紹基金會現場總線(FF)大功率主干線/本安分支系統的構成及特點，并介紹了FF物理層在線高級診斷系統的構成及主要功能。FF系統自投用以來，FF配電單元及現場總線安全柵運行穩定可靠，高級診斷功能在FF物理層故障分析及預防性維護中發揮著重要作用，大幅提高了工作效率。

基金會現場總線 大功率主干線 防爆 本安 物理層診斷

騰龍芳烴(漳州)有限公司某生產裝置包括加氫裂化、連續重整、芳烴抽提、吸附分離、歧化、異構化等單元，該裝置全面采用基金會現場總線(FF)儀表及控制系統。全廠有各種類型FF儀表9000多臺，FF網段1500多個。由于石油化工企業大部分區域處于防爆區域，防爆方案的選擇對FF儀表采購、現場總線供電、網段規劃、項目執行、現場維護等具有重大的影響。同時,由于FF是一種全數字、雙向、多站式的通信協議，其通信故障的主要原因是線路的不良安裝帶來的網段干擾，很難用一般常規檢測設備來定量測量，甚至定性判斷都無法做到，而該項目選用的在線高級診斷模塊則能很好地完成通信故障的量化指標的排查，使得現場總線通信過程透明化。

1 FF大功率主干線/本安分支防爆方案

在項目執行初期，選用了大功率主干線/本安分支防爆方案。該防爆方案指FF網段的主干線采用增安型防爆方法，網段配電采用非限能的大功率FF配電器(如Power Hub)，保證網段獲得足夠的能量支持。所有分支均為本安防爆Ex ia，每個分支電纜允許長度可達120 m。在同一條主干線上可連接盡可能多的現場設備，同時可使用盡可能長的電纜。FF大功率主干線/本安分支系統如圖1所示。

1.1系統構成

1) FF配電單元。該項目采用P+F公司生產的大功率總線配電模塊Power Hub。FF母板式電源，外供電1∶1冗余，網段電源模塊1∶1冗余，即每個網段由2個FF電源模塊供電，并為每個網段提供500 mA配電電流。主機鏈路1∶1冗余，電源模塊支持在線熱拔插功能，可最大限度保證FF供電的可靠性。配電單元母版上可安裝網段物理層高級診斷模塊，可在線實時地對FF總線的物理層進行智能診斷。

圖1 FF大功率主干線/本安分支系統示意

2) FF安全柵。該項目采用P+F公司生產的現場總線安全柵，其將FF安全柵、FF接線盒、FF終端電阻、短路保護合為一體，并采用了多種防爆技術。產品主體采用澆封型防爆，FF主干線輸入部分采用增安型防爆，FF分支輸出部分采用本質安全防爆。其中FF安全柵為本安型安全柵(Ex ia)，位于FF接線盒內，允許應用在0區域。因此，該配置無需特別批準，不但允許現場儀表可在不停電的情況下進行維護操作，而且FF接線盒也允許帶電開蓋檢查內部各分支的供電及信號傳輸狀況，同時也可對FF安全柵進行獨立的檢查及維護甚至更換。

1.2系統特點

1) 大功率主干線消除了現場總線在危險區應用時的能量限制要求，可以有充足的電源供應到本安回路。

2) 分支與主干線隔離，無須滿足工廠等電位要求。

3) 由于所有分支均為本安防爆Ex ia，可在不停電的情況下在線對現場儀表進行維護操作。

4) 本安分支兼容FISCO和Entity，使得FISCO認證和Entity認證的現場儀表可以連接到同一個FF網段上,簡化網段設計。

5) 每個分支輸出40 mA的驅動電流，足以帶動各種類型FF現場儀表。

2 FF物理層在線高級診斷

與傳統控制系統及常規儀表相比，現場總線控制系統具有全數字通信、多變量測量、高度分散、開放性好、智能診斷、儀表預測性維護等獨特的優點。但其傳輸為全數字信號，如果遇到通信異常，使用常規檢測設備(如萬用表、示波器等)很難排查故障。該項目采用的P+F公司生產的FF物理層高級診斷模塊可以很好地解決問題。

2.1系統構成

FF物理層在線高級診斷系統集成如圖2所示。

圖2 FF物理層在線高級診斷系統集成

通過安裝在FF配電單元的高級診斷模塊(ADM)，實時測量FF物理層參數，該物理層參數經過配電單元母板的RS-485診斷總線，送至FieldConnex診斷服務器，然后利用AMS SNAP-ONTM應用技術及報警適配器，將FieldConnex高級診斷模塊集成進AMS中。在控制室對整個FF的運行情況進行監視并在通信中斷前及時發現故障。具體流程如下：

1) 高級診斷模塊檢測現場總線物理層，并提供報警狀態。

2) ADM發送診斷信息到現場總線診斷服務器(FDS)。

3) FDS發送報警信息到AMS報警適配器。

4) AMS報警適配器將報警狀態傳遞到AMS報警適配器。

5) AMS報警適配器顯示報警信息。

6) 為了讀取全部詳細的有關維護或報警信息，在AMS報警監視上直接運行現場總線診斷管理器，即可讀到詳盡的現場總線網段信息。

2.2FF高級診斷模塊主要功能

1) 可以實時測量FF物理層，包括常規的電壓、電流以及FF通信的信號幅值、信號噪音、信號畸變、信號平衡度等參數。

2) 內置功能強大的示波器，可以實時顯示網段通信的信號波形。同時可以設定不同的觸發條件，查找具體某個地址的通信波形或查找錯誤幀的波形。

3) 每個測量參數均可設定報警觸發值，實時監控每個參數。在通信故障發生之前及時發現潛在的故障，并切實做到預測性維護。

3 結束語

該項目的FF系統已正式投入運行，FF配電單元(包括高級診斷模塊)及現場總線安全柵運行非常穩定可靠，其高級診斷功能在儀表聯調過程中起到重要作用，查找出許多電纜接線錯誤、終端電阻設定錯誤、系統接地等大量的施工問題，大幅提高了工作效率，并將在正常運行監控和今后大修工作中起到更為重要的作用。

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稿件收到日期：2013-05-08，修改稿收到日期2013-07-01。

徐學陽(1970—)，男，安徽黟縣人，1992年畢業于東南大學生產過程自動化專業，獲學士學位，現就職于騰龍芳烴(漳州)有限公司，從事石油化工自動化專業的項目實施、運行維修及技改技措工作，任儀表經理。

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1007-7324(2013)05-0078-02