摘 要：介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)和現(xiàn)狀，根據(jù)電站常用的FF和Profibus兩種總線安裝線的特點(diǎn)，提出根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備安裝。只有總線電纜敷設(shè)工藝達(dá)到要求，總線控制才能夠滿足電站各種復(fù)雜控制回路的調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線；電纜布線；自動(dòng)化系統(tǒng)；智能儀表

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.082

20世紀(jì)90 年代以來(lái)，隨著智能控制設(shè)備、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)迅速發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線的智能儀表與開(kāi)放自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)成為了當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的熱點(diǎn)。按照國(guó)際電工委員會(huì)IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線是指安裝在制造或過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。簡(jiǎn)單的說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線就是用數(shù)字通信替代了4～20 mA模擬信號(hào)和開(kāi)關(guān)量信號(hào)，連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)，它是一種全計(jì)算機(jī)化、全數(shù)字化、雙向通信的新型控制系統(tǒng)。

1 電站常用的現(xiàn)場(chǎng)總線

2003-04，IEC61158 Ed.3現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)第三版正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了10種類型的現(xiàn)場(chǎng)總線，包括TS61158現(xiàn)場(chǎng)總線、ControlNet和Ethernet/IP現(xiàn)場(chǎng)總線、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線、P-NET現(xiàn)場(chǎng)總線、FF HSE現(xiàn)場(chǎng)總線、SwiftNet現(xiàn)場(chǎng)總線、World FIP現(xiàn)場(chǎng)總線、Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線、FF現(xiàn)場(chǎng)總線和PROFInet現(xiàn)場(chǎng)總線。對(duì)于電站控制系統(tǒng)，常采用兩種總線技術(shù)，分別為FF現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。

1.1 FF現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線，即Foudation Fieldbus，簡(jiǎn)稱FF，成立于1994年，是以美國(guó)Fisher-Rousemount公司為首，聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司制定的ISP協(xié)議和以Honeywell公司為首，聯(lián)合歐洲等地的150家公司制定的WordFIP協(xié)議。1996年發(fā)布FF通信協(xié)議的第一版H1，2000-11-01公布第二版H2（HSE）。FF總線在電站應(yīng)用常采用 H1總線技術(shù)，應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制和現(xiàn)場(chǎng)智能儀表數(shù)據(jù)的采集。

1.2 Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

Profibus是作為德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN 19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)prEN 50170的現(xiàn)場(chǎng)總線，ISO/OSI模型也是它的參考模型。Profibus系列由Profibus DP、Profibus FMS、Profibus PA組成。DP型總線用于分散外設(shè)間的高速傳輸，F(xiàn)MS意為現(xiàn)場(chǎng)信息規(guī)范，適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開(kāi)關(guān)等一般自動(dòng)化，而PA型則是用于過(guò)程自動(dòng)化。Profibus總線在電站應(yīng)用常采用DP總線技術(shù)，常來(lái)控制電動(dòng)兩位門、電動(dòng)調(diào)門和馬達(dá)保護(hù)器。

2 優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)總線布線需要注意的問(wèn)題

總線控制敷設(shè)的電纜采用專用電纜，布線工藝達(dá)到總線要求，從試運(yùn)過(guò)程的使用情況來(lái)看，總線使用情況良好，基本能夠滿足電站各種復(fù)雜控制回路的調(diào)節(jié)速度要求。

2.1 總線布線時(shí)需要注意的問(wèn)題

現(xiàn)場(chǎng)總線電纜與傳統(tǒng)儀表布線相似，但是在總線布線時(shí)，要特別注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題：①動(dòng)力電纜與信號(hào)電纜應(yīng)該是分線槽布線，總線電纜應(yīng)敷設(shè)在通信電纜或電壓等級(jí)低于直流60 V、交流25 V的弱電電纜槽里，同時(shí)線槽應(yīng)蓋上蓋板，盡量全封閉?，F(xiàn)場(chǎng)無(wú)法分線槽布線，則要求跟400 V以下的電纜至少要保持10 cm的距離，跟400 V以上的電纜至少保持20 cm的距離，并中間加金屬隔板進(jìn)行隔離，同時(shí)，金屬線槽要做接地處理。②總線電纜在線槽外布線時(shí)，應(yīng)采用穿金屬管的方式，外部的金屬套管需要接地。③應(yīng)避免總線電纜與動(dòng)力電纜長(zhǎng)距離平行布線，可以交叉布線。④盡量

將電纜貼近大面積的金屬板，總線電纜應(yīng)與大面積的金屬板或“地平面”貼近。⑤總線電纜敷設(shè)時(shí)不要繃得過(guò)緊，不能出現(xiàn)過(guò)小的彎曲半徑，避免電纜過(guò)長(zhǎng)時(shí)形成環(huán)狀。⑥在控制柜內(nèi)布線時(shí)，總線電纜盡量避免與高電壓、大電流的電纜在同一線槽內(nèi)走線，不要在柜內(nèi)形成環(huán)，特別要避免總線電纜將變頻器等干擾源包圍。

2.2 優(yōu)化FF總線布線時(shí)需注意的問(wèn)題

優(yōu)化FF總線布線時(shí)，需注意以下幾個(gè)問(wèn)題：①FF總線要求單點(diǎn)接地，一般不在就地設(shè)備上接地（剪掉就地儀表屏蔽線，并用絕緣膠布包扎）。在就地接線盒處將主干網(wǎng)和分支電纜的屏蔽連接在一起（FF總線電纜屏蔽線接到屏蔽端子），最終FF電纜屏蔽在控制機(jī)柜卡件側(cè)。②FF總線的電纜芯線不能撥出太長(zhǎng)，并要加線鼻子，從FF黑盒到現(xiàn)場(chǎng)儀表電纜長(zhǎng)度不要超過(guò)30 m。

2.3 優(yōu)化DP總線布線時(shí)需注意的問(wèn)題

優(yōu)化DP總線布線時(shí)，需注意以下幾個(gè)問(wèn)題：①DP總線連接的站點(diǎn)分布較廣，采用多點(diǎn)接地的方式。在某網(wǎng)段出現(xiàn)接地點(diǎn)電勢(shì)不相等的情況，影響到通訊或易造成設(shè)備損壞時(shí)，需要增加額外的等勢(shì)線，將兩個(gè)設(shè)備的“地”進(jìn)行連接。②DP總線在馬保等設(shè)備上使用DB9插頭接線時(shí)，需將總線電纜屏蔽層剝開(kāi)，壓在插頭內(nèi)的金屬部分，通過(guò)DB9口與安裝底板相連接，實(shí)現(xiàn)了屏蔽層的接地。③DP總線的總線電纜芯線不能撥出太長(zhǎng)，并要加線鼻，電纜一般紅正綠負(fù)，保持一致，不能接錯(cuò)。④DP總線的主機(jī)系統(tǒng)與就地接線柜一般采用光纜通信，而就地接線柜與總線智能設(shè)備通信速率與最大通信長(zhǎng)度也是有著嚴(yán)格的要求（如表1所示），一個(gè)網(wǎng)段的布線從就地接線柜的光電轉(zhuǎn)換器開(kāi)始，到回到就地接線柜的終端電阻，整個(gè)電纜長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)。

3 診斷的常用工具

在現(xiàn)場(chǎng)布線施工、單體調(diào)試時(shí)期，還會(huì)使用一些總線網(wǎng)絡(luò)診斷設(shè)備，不僅可以幫助我們?cè)\斷設(shè)備故障，還可以為優(yōu)化總線布線提供依據(jù)。

BT200和FBT-6（如圖1所示）是DCS廠家提供的總線網(wǎng)絡(luò)診斷設(shè)備，分別用來(lái)檢查DP總線和FF總線智能設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)連接的質(zhì)量（比如斷線、短路等），同時(shí)也可以作為優(yōu)化總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)布線的依據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于電站生產(chǎn)過(guò)程的控制是一個(gè)復(fù)雜的工業(yè)控制過(guò)程，全廠范圍內(nèi)使用總線控制的電站很少，但是，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)作為新一代的控制系統(tǒng)，一種全數(shù)字化的控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)總線技術(shù)的不斷成熟，全廠現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用將電站自動(dòng)化控制帶入到一個(gè)嶄新的的時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

[1]陽(yáng)憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

[2]夏德海.現(xiàn)場(chǎng)總線的困惑、無(wú)奈與出路[J].世界儀表與自動(dòng)化，2001（12）.

作者簡(jiǎn)介：劉磊（1978—），男，2003年畢業(yè)于中原工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，學(xué)士學(xué)位，電力工程師，現(xiàn)主要從事大型火電機(jī)組熱控調(diào)試工作。

〔編輯：王霞〕

Abstract： This paper describes the characteristics and status of fieldbus power plant according to the characteristics of two common FF and Profibus bus line installation， made according to the actual situation optimizing fieldbus installation. Only the bus cabling technology to meet the requirements， the bus control to be able to meet a variety of complex power plant control loop adjustment.

Key words： fieldbus； cabling； automation systems； smart meter