浅析现场总线系统的施工与调试

邓亚军

摘要：现场总线是一种工业数据总线，是自动化领域中计算机通信系统最底层的低成本网络。目前大型火力发电厂以基于现场总线技术的分散控制系统实现全厂机组炉、机、电、辅的监控功能已得到广泛应用。本文仅浅要分析现场总线的安装与调试方法，以供参考。

关键词：现场总线;施工;调试;方法

1 概述

现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线，具有全数字化、全分布、双向传输、自诊断、低成本、开放性、互操作性、智能化等特点。现场总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成，几乎涵盖了所有连续、离散工业领域。它的出现和快速发展体现了控制领域对降低成本、提高可靠性、增强可维护性和提高数据采集的智能化的要求。

2 现场总线系统技术特点

1、现场总线是一个全数字化的现场通信网络。其传输抗干扰性强，测量精度高，大大提高了控制系统的性能。

2、现场总线网络是开放式互连网络。用户可以自由集成不同制造商的通信网络，构成统一的现场总线控制系统。

3、所有现场设备直接通过一对传输线现场总线互连。一对传输线互连多台现场设备，双向传输数据信息，大大减少连线数量。系统普遍采用智能仪表，具有更加完善的功能，包括部分控制功能，从而将较简单的控制任务改由现场设备完成，使现场设备既有检测、变换功能，又有运算和控制功能。这样既节约了成本，又使控制更加安全和可靠。

3 现场总线施工与调试方法

3.1 现场总线施工

1、为保证现场总线设备通信不受竖井、桥架等动力电缆的干扰以及便于今后的维护，敷设安装专门的现场总线电缆桥架，同时在电缆竖井中应将总线电缆通道与常规电缆通道用金属板隔离开来。

2、若特殊情况下现场总线电缆需与控制电缆或220V以下电源电缆在同一桥架或槽盒中进行敷设，则现场总线电缆与其他电缆中间需加设金属隔板进行隔离;若部分现场总线电缆桥架或槽盒附近出现380V电源电缆，则需利用套管将电源电缆进行隔离并保证10cm以上的安全距离。现场总线电缆与10KV动力电缆必须分桥架进行敷设，且应保证20cm以上的安全距离。现场总线电缆应与变频设备的动力电缆保持至少1m以上的安全距离。现场总线通信柜与变频动力柜应保证至少2m以上的安装距离。

3、PA/FF总线要求单点接地，即所有的PA/FF设备屏蔽需汇总到现场总线通信柜中统一进行接地。PA/FF总线盒中原有的接地线需解除。Profibus DP总线设备需多点接地。

4、每个PA/FF网段的干线总长度不得超过1200m，分支长度不应超过30m，最长60 m，若因特殊情况需超过60m的应单独提出并经现场总线技术支持专家评估认可后方可实施。

5、速率为500K的DP网段总长度不得超过400m;速率为187.5K的DP网段网段总长度不得超过1000 m。

6、现场总线网段电缆需标记清晰，每条总线网段需标记清楚该网段中所属各总线设备连接的先后顺序，PA/FF总线盒上需标记清楚来自哪个总线通信柜的哪个网段，并且标记清楚每个通道口所连接的设备名称及KKS编码。

7、连接冗余设备（电动执行机构、电气的马达保护装置等）的总线电缆应按1进、1出、2进、2出的方式标记清楚，标记方式采用电缆套管。

8、9针插头若只连接一根总线，则接在插头的进线处，并且将拨码拨至ON，若连接两根总线，则分别接在进线和出线上，并且将拨码拨至OFF。

10、现场总线通信线的接线方式为：红线接B（+），绿线接A（—）。

11、通信线剥出的没有屏蔽的接线部分应尽量短，应控制在5cm以内。任意两个相邻的PROFIBUS DP设备间的DP电缆长度不应小于1m。在进行相关通讯电缆敷设时，应首先敷设光缆，敷设完成后尽快安排技术人员进行光纤的熔接，保证现场通信柜与主站的正常连接。DP及PA/FF通信电缆的敷设应以网段为单位，若该网段上有设备未安装，电缆也应照常敷设并预留未装设备所需的电缆长度。

12、每条总线网段上连接的设备顺序可根据设备的实际位置以及三维模型验证进行优化，优化原则为整条网段的总长尽量短，不要出現电缆浪费及不合理现象，并提供最终的连接拓扑图以便今后业主维护使用。

13、电缆测试

为了保障现场总线的稳定、可靠工作，敷设后的电缆必须进行测试。电缆的测试主要包括信号线、屏蔽线、仪表接地棒之间的阻抗和电容检查、直流电压检查、网段检验以及网段诊断。

3.2 现场总线设备调试

1、现场总线设备先按照常规仪表检定规程进行示值误差等项目校验后，用375通信器完成对设备性能的自检，读取变送器内部参数，包括仪表位号、设备ID号、波特率、地址等，准确记录，为启动时提供仪表的ID地址。

2、对于执行机构的检查试验，由于采用总线型阀门定位器，参数设备和信息获得在订货单中提出要求，详细参数由生产厂家提供详细报告，现场安装前不需要对包括精度、灵敏度、行程时间等电气参数进行试验，对耐压、泄漏等方面的安装前检查与常规仪表相同。

3、现场总线设备的校验在控制室进行。包括输入校验和输出校验。

（1）输入校验

将一个已知的标准信号值加到变送器，并将该值写入输入类转换块的高低校准点参数中，低点值不一定低于高点值，如在液位测量中的量程迁移。测量范围的设置是在PID或AI等功能块的转换器刻度参数中进行，传感器校准最小量程可从转换模块的校准最小量程参数中查询，校准点数值的单位在转换模块的校准点单位参数中选择。

（2）输出校验

输出校验是强制电气阀门定位器、信号转换器等执行机构的转换块输出，在自校验类型参数中选择校验类型，在自校验命令参数中启动校验命令。由于总线阀门定位器具有自动安装特性，定位器可自动使阀门做一次全行程全关和全开动作。除此之外，也需校验回路的故障安全性能。

4、低端和高端的校验点，无论是输入校验，还是输出校验，都互不干扰。可以在设备中存储并验证有关数据，包括日期、地点、使用方法以及校准人员等作为校准记录。

4 结论

目前大型火力发电厂以基于现场总线技术的分散控制系统实现全厂机组炉、机、电、辅的监控功能已得到广泛应用，做好现场总线系统的施工与调试是提高机组自动化水平，确保工程质量的重要环节。

参考文献

[1]王永华 现场总线技术及应用教程 机械工业出版社 2012.03

（作者单位：中国能源建设集团湖南火电建设有限公司）