淺析現場總線系統的施工與調試

鄧亞軍

摘要：現場總線是一種工業數據總線，是自動化領域中計算機通信系統最底層的低成本網絡。目前大型火力發電廠以基于現場總線技術的分散控制系統實現全廠機組爐、機、電、輔的監控功能已得到廣泛應用。本文僅淺要分析現場總線的安裝與調試方法，以供參考。

關鍵詞：現場總線;施工;調試;方法

1 概述

現場總線是指安裝在制造或過程區域的現場裝置與控制室內的自動裝置之間的數字式、串行、多點通信的數據總線，具有全數字化、全分布、雙向傳輸、自診斷、低成本、開放性、互操作性、智能化等特點。現場總線技術是控制、計算機、通訊技術的交叉與集成，幾乎涵蓋了所有連續、離散工業領域。它的出現和快速發展體現了控制領域對降低成本、提高可靠性、增強可維護性和提高數據采集的智能化的要求。

2 現場總線系統技術特點

1、現場總線是一個全數字化的現場通信網絡。其傳輸抗干擾性強，測量精度高，大大提高了控制系統的性能。

2、現場總線網絡是開放式互連網絡。用戶可以自由集成不同制造商的通信網絡，構成統一的現場總線控制系統。

3、所有現場設備直接通過一對傳輸線現場總線互連。一對傳輸線互連多臺現場設備，雙向傳輸數據信息，大大減少連線數量。系統普遍采用智能儀表，具有更加完善的功能，包括部分控制功能，從而將較簡單的控制任務改由現場設備完成，使現場設備既有檢測、變換功能，又有運算和控制功能。這樣既節約了成本，又使控制更加安全和可靠。

3 現場總線施工與調試方法

3.1 現場總線施工

1、為保證現場總線設備通信不受豎井、橋架等動力電纜的干擾以及便于今后的維護，敷設安裝專門的現場總線電纜橋架，同時在電纜豎井中應將總線電纜通道與常規電纜通道用金屬板隔離開來。

2、若特殊情況下現場總線電纜需與控制電纜或220V以下電源電纜在同一橋架或槽盒中進行敷設，則現場總線電纜與其他電纜中間需加設金屬隔板進行隔離;若部分現場總線電纜橋架或槽盒附近出現380V電源電纜，則需利用套管將電源電纜進行隔離并保證10cm以上的安全距離。現場總線電纜與10KV動力電纜必須分橋架進行敷設，且應保證20cm以上的安全距離。現場總線電纜應與變頻設備的動力電纜保持至少1m以上的安全距離。現場總線通信柜與變頻動力柜應保證至少2m以上的安裝距離。

3、PA/FF總線要求單點接地，即所有的PA/FF設備屏蔽需匯總到現場總線通信柜中統一進行接地。PA/FF總線盒中原有的接地線需解除。Profibus DP總線設備需多點接地。

4、每個PA/FF網段的干線總長度不得超過1200m，分支長度不應超過30m，最長60 m，若因特殊情況需超過60m的應單獨提出并經現場總線技術支持專家評估認可后方可實施。

5、速率為500K的DP網段總長度不得超過400m;速率為187.5K的DP網段網段總長度不得超過1000 m。

6、現場總線網段電纜需標記清晰，每條總線網段需標記清楚該網段中所屬各總線設備連接的先后順序，PA/FF總線盒上需標記清楚來自哪個總線通信柜的哪個網段，并且標記清楚每個通道口所連接的設備名稱及KKS編碼。

7、連接冗余設備（電動執行機構、電氣的馬達保護裝置等）的總線電纜應按1進、1出、2進、2出的方式標記清楚，標記方式采用電纜套管。

8、9針插頭若只連接一根總線，則接在插頭的進線處，并且將撥碼撥至ON，若連接兩根總線，則分別接在進線和出線上，并且將撥碼撥至OFF。

10、現場總線通信線的接線方式為：紅線接B（+），綠線接A（—）。

11、通信線剝出的沒有屏蔽的接線部分應盡量短，應控制在5cm以內。任意兩個相鄰的PROFIBUS DP設備間的DP電纜長度不應小于1m。在進行相關通訊電纜敷設時，應首先敷設光纜，敷設完成后盡快安排技術人員進行光纖的熔接，保證現場通信柜與主站的正常連接。DP及PA/FF通信電纜的敷設應以網段為單位，若該網段上有設備未安裝，電纜也應照常敷設并預留未裝設備所需的電纜長度。

12、每條總線網段上連接的設備順序可根據設備的實際位置以及三維模型驗證進行優化，優化原則為整條網段的總長盡量短，不要出現電纜浪費及不合理現象，并提供最終的連接拓撲圖以便今后業主維護使用。

13、電纜測試

為了保障現場總線的穩定、可靠工作，敷設后的電纜必須進行測試。電纜的測試主要包括信號線、屏蔽線、儀表接地棒之間的阻抗和電容檢查、直流電壓檢查、網段檢驗以及網段診斷。

3.2 現場總線設備調試

1、現場總線設備先按照常規儀表檢定規程進行示值誤差等項目校驗后，用375通信器完成對設備性能的自檢，讀取變送器內部參數，包括儀表位號、設備ID號、波特率、地址等，準確記錄，為啟動時提供儀表的ID地址。

2、對于執行機構的檢查試驗，由于采用總線型閥門定位器，參數設備和信息獲得在訂貨單中提出要求，詳細參數由生產廠家提供詳細報告，現場安裝前不需要對包括精度、靈敏度、行程時間等電氣參數進行試驗，對耐壓、泄漏等方面的安裝前檢查與常規儀表相同。

3、現場總線設備的校驗在控制室進行。包括輸入校驗和輸出校驗。

（1）輸入校驗

將一個已知的標準信號值加到變送器，并將該值寫入輸入類轉換塊的高低校準點參數中，低點值不一定低于高點值，如在液位測量中的量程遷移。測量范圍的設置是在PID或AI等功能塊的轉換器刻度參數中進行，傳感器校準最小量程可從轉換模塊的校準最小量程參數中查詢，校準點數值的單位在轉換模塊的校準點單位參數中選擇。

（2）輸出校驗

輸出校驗是強制電氣閥門定位器、信號轉換器等執行機構的轉換塊輸出，在自校驗類型參數中選擇校驗類型，在自校驗命令參數中啟動校驗命令。由于總線閥門定位器具有自動安裝特性，定位器可自動使閥門做一次全行程全關和全開動作。除此之外，也需校驗回路的故障安全性能。

4、低端和高端的校驗點，無論是輸入校驗，還是輸出校驗，都互不干擾。可以在設備中存儲并驗證有關數據，包括日期、地點、使用方法以及校準人員等作為校準記錄。

4 結論

目前大型火力發電廠以基于現場總線技術的分散控制系統實現全廠機組爐、機、電、輔的監控功能已得到廣泛應用，做好現場總線系統的施工與調試是提高機組自動化水平，確保工程質量的重要環節。

參考文獻

[1]王永華 現場總線技術及應用教程 機械工業出版社 2012.03

（作者單位：中國能源建設集團湖南火電建設有限公司）