周增林(甕福（集團）有限責任公司，貴州 貴陽 550002)

FF現(xiàn)場總線在沙特MAADEN選礦項目中的應(yīng)用

周增林(甕福（集團）有限責任公司，貴州 貴陽 550002)

介紹沙特阿拉伯MAADEN選礦廠現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用情況

FF現(xiàn)場總線;智能儀表;組態(tài)

基金會現(xiàn)場總線（Foundation Fieldbus）通常稱為FF現(xiàn)場總線，以其技術(shù)先進而成為一種極具競爭力的總線技術(shù)，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一個成熟的、開放的、全數(shù)字化的工業(yè)通信系統(tǒng)。而FF智能儀表是嵌入微處理器、實時嵌入式操作系統(tǒng)和FF現(xiàn)場總線協(xié)議，具有傳感測量、數(shù)字通信、自動補償、自動診斷、分散控制、信息存儲等功能的儀表。

1 工藝流程簡介

沙特MAADEN礦業(yè)公司年產(chǎn)1200萬噸磷精礦選礦廠裝置由水氣工段（6A00區(qū)域）、礦石粗碎工段（6A10區(qū)域）、礦石細碎工段（6A20區(qū)域）、磨礦工段（6A30區(qū)域）、浮選工段（6A40區(qū)域）、濕產(chǎn)品堆場（6A50區(qū)域）、干燥工段（6A60區(qū)域）、成品礦倉工段（6A70區(qū)域）、尾礦工段（6A80區(qū)域）組成。

2 控制方案

2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場整個控制系統(tǒng)由3個遠程控制站：分別為粗碎工段控制站、細碎工段控制站、成品倉控制站和1個中央控制站組成；遠程控制站與中央控制站之間通過光纖連接進行通訊；工程師站設(shè)在中央控室內(nèi)。

2.2 控制站

整個系統(tǒng)應(yīng)用10套支持FFH1接入功能的橫河CS-3000控制站，每套控制站中采用控制器冗余、IO冗余，保障系統(tǒng)安全可靠。FFH1現(xiàn)場總線通訊模塊下帶有4個端口，即4個網(wǎng)段，通過現(xiàn)場總線專用電纜（主干網(wǎng)絡(luò)）連接到現(xiàn)場總線接線盒，現(xiàn)場總線專用電纜（分支網(wǎng)絡(luò)）從現(xiàn)場總線接線盒連接到現(xiàn)場總線儀表，每個現(xiàn)場總線接線盒最多連接8臺FFH1智能儀表。在現(xiàn)場共分布安裝57個現(xiàn)場總線接線盒。

2.3 控制網(wǎng)絡(luò)

工程師站、控制系統(tǒng)之間以高速以太網(wǎng)為通訊介質(zhì)進行數(shù)據(jù)交互?？刂凭W(wǎng)絡(luò)為冗余配置，為通信提供了安全性和可靠性。

2.4 FF現(xiàn)場總線智能儀表

FF現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)采用EMERSON公司、E+H公司、METTLER TOLEDO公司、FISHER公司、P+F公司的FF總線認證產(chǎn)品，包括支持FF總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)：橫河CS-3000DCS控制系統(tǒng)等組成。

2.5 FF總線網(wǎng)段設(shè)計

FF現(xiàn)場總線網(wǎng)段的設(shè)計主要考慮了網(wǎng)段總的電流負載、電纜型號、干線長度、支線長度、電壓降和現(xiàn)場總線最大連接設(shè)備數(shù)量等因素，整個系統(tǒng)由Yokogawa公司ALF111（4 Segment H1 Bus FFModule）42塊（冗余配置）、P+F公司MBHD-FB-4R（FF Mother Board）22塊、P+F公司HD2-FBPS（Isolator Power Supply Module）176塊（冗余配置）、P+F公司 HD2-DM-B（Diagnostic Module Base）22塊、P+F公司R2-SP-N8（Segment Protector）57塊組成；設(shè)計按工藝工段配置，整個系統(tǒng)共計設(shè)計88個網(wǎng)段，實際使用57個網(wǎng)段，每個網(wǎng)段最多掛接8臺現(xiàn)場總線儀表，共計276臺FFH1現(xiàn)場總線儀表，其中包含60臺分體式電磁流量計變送器、2臺雙法蘭隔膜壓差變送器、35臺雷達液位變送器、9臺普通型壓力變送器、31臺單法蘭隔膜壓力變送器、13臺單法蘭隔膜液位變送器、20臺核子密度計、26臺pH計變送器、17臺熱電阻溫度變送器、2臺熱電偶溫度變送器、1臺質(zhì)量流量變送器、60臺控制閥。具體如下表所示。

網(wǎng)段分配表：

2.6 總線供電

H1現(xiàn)場總線在一根屏蔽雙絞線電纜上完成對多臺現(xiàn)場儀表的供電和雙向數(shù)字通訊?？刂葡到y(tǒng)所配備的H1網(wǎng)卡通常只負責與現(xiàn)場儀表的雙向通訊。而總線的供電則需由專門的FF配電器完成。

H1總線以段為單位，每塊H1網(wǎng)卡有4個端口，每個端口連接一個段，而每一段需配一臺FF配電器?？偩€的兩端還需各配一個終端電阻，以消除高頻信號的回聲。

現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)有許多需要外置電源供電的二線制現(xiàn)場設(shè)備，一般工作電壓為9-32V，典型為24V。每臺設(shè)備吸收電流在10-25mA之間。為了確保足夠的電壓維持運行，就必須在現(xiàn)場總線區(qū)域配置時知道每臺設(shè)備的功耗、位置、電纜的阻抗和電源電壓等情況，分別計算出干線、支線上的電壓降，最終得到現(xiàn)場設(shè)備上的電壓。

總線電源采用24VDC、2A電源；主干線長度不超過1000米，分支長度不超過30米；將控制回路中的智能儀表設(shè)備設(shè)計在同一網(wǎng)段中，網(wǎng)段設(shè)計為雞腳式拓撲結(jié)構(gòu)。

3 FF現(xiàn)場儀表的組態(tài)：

由于所有的控制、算法均在CS-3000 DCS系統(tǒng)中完成，所以安裝在現(xiàn)場的FF總線智能儀表設(shè)備的組態(tài)就相對簡單些，只需要對通信地址號、RESOURCE BLOCK、TRANSDUCER BLOCK、AIBLOCK的參數(shù)項進行正確的組態(tài)即可。

組態(tài)注意事項:

（1）每次修改儀表功能塊參數(shù)時,首先要將功能塊的工作模式更換為OOS狀態(tài)(OUTOFSERVICE)后才可以更改參數(shù)項,待參數(shù)修改完后再把功能塊的工作模式更換為AUTO所需的狀態(tài)。

（2）儀表設(shè)備是以臨時地址進入系統(tǒng)，如果系統(tǒng)找不到該儀表設(shè)備，說明儀表設(shè)備與總線上其它設(shè)備地址有沖突，只要將其地址更改為沒使用過的且有效的地址即可。

（3）信息提示DD文件不可使用，應(yīng)是智能儀表固有的DD版本與系統(tǒng)中的DD版本不一致，將二者版本同步后即可。

（4）AIBLOCK工作模式不能從“OOS”狀態(tài)更改為“AUTO”狀態(tài)并有“POWER UP”報警信息，應(yīng)是AIBLOCK功能塊沒有成功調(diào)用，在ADVANCED功能塊目錄下級菜單SCHEDULE I/OBLOCK SCHEDULE中添加調(diào)用AIBLOCK功能塊即可。

4 結(jié)語

FF現(xiàn)場總線技術(shù)在沙特MAADEN選礦廠項目中如此大規(guī)模的工程應(yīng)用，取得了良好的效果。也體現(xiàn)了FF現(xiàn)場總線技術(shù)的一些優(yōu)勢：節(jié)省電纜和安裝材料，減少了工程量；可通過儀表進行標定；功能更好地分散；提高了測量的精度和可靠性。

[1]MAADEN,PHOSPHATE,PROJECT,PIPING&INSTRU -MENTATION DIAGRAM;REV:D01.

[2]375,COMMUNICATOR,OPERATION/INSTALLATION/MAINTENANCE MANUALS.EMERSON PROCESS MANAGEMENT.

[3]IOM LOADING AND ASSIGNMENT REV：CO2；YOKOGAWA.

周增林(1971年),男,貴州省福泉市人,土家族,現(xiàn)在職稱:助理工程師,學歷:大專,研究方向:化工自動化儀表。