3FF現(xiàn)場(chǎng)總線配電的冗余
由于每段現(xiàn)場(chǎng)總線將掛接多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表,如果FF配電器失效,所有儀表均無(wú)法工作,因此FF的冗余配電越來(lái)越受到重視。
那么,一段總線上可否直接配備兩臺(tái)FF配電器呢?不可以。因?yàn)镕F配電器所含有FF總線適配電路,如專用的濾波電路和網(wǎng)端等,并不允許簡(jiǎn)單地并聯(lián)使用。所以,F(xiàn)F冗余配電方案需經(jīng)專門(mén)設(shè)計(jì)。
如圖2所示,F(xiàn)F配電器可被分解為配電電路和FF適配電路兩部分。由于FF適配電路難以冗余,因此FF的冗余配電方案通常將配電和FF適配分成獨(dú)立的模塊,并采用配電模塊的冗余,如圖3所示。
市場(chǎng)上的產(chǎn)品有兩種。一是每FF適配器模塊均配備冗余的配電模塊,組成單段的FF配電組合。二是采用一對(duì)冗余的配電模塊,與多臺(tái)FF適配模塊組成多段(如4段)的FF配電組合。
4FF現(xiàn)場(chǎng)總線的短路保護(hù)
實(shí)踐表明,F(xiàn)F現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)際應(yīng)用中,配電故障還是比較少見(jiàn)的。最常見(jiàn)的故障是現(xiàn)場(chǎng)總線的短路。在FF總線的應(yīng)用中必須充分重視FF總線的短路問(wèn)題。這是因?yàn)椋浩湟唬現(xiàn)F總線是在一對(duì)屏蔽雙絞線上掛接了多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表,任何其中一臺(tái)儀表的短路,都會(huì)導(dǎo)致整段總線的短路。當(dāng)在線維護(hù)儀表時(shí),拆裝儀表電纜的操作很難避免電纜頭觸碰儀表機(jī)殼,從而造成短路。即使這種短路是短暫的,也會(huì)危害整段總線的正常工作;其二,由于一段總線上任何一點(diǎn)的短路,都造成整段的短路,使得查找和排除短路故障比較困難。比如,某段總線掛接了8臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表,末尾還有一臺(tái)網(wǎng)端。這8臺(tái)表的安裝位置可能相距30m或3層平臺(tái)。當(dāng)該段總線發(fā)生短路時(shí),儀表維護(hù)人員無(wú)法直觀地判斷是哪臺(tái)表發(fā)生短路,也無(wú)法判斷是只有一個(gè)短路點(diǎn),還是不止一個(gè)。必須做好檢查所有8臺(tái)儀表的準(zhǔn)備。也許要花一個(gè)小時(shí)、來(lái)回跑幾百米、上下爬幾層平臺(tái),才能找到問(wèn)題所在。
解決短路保護(hù)問(wèn)題,最直接有效的辦法是采用具有總線各分支短路保護(hù)功能的現(xiàn)場(chǎng)接線盒。這種短路保護(hù)接線盒可以使得任何一臺(tái)儀表的短路都不影響本總線段其他儀表的工作,而且使得儀表維護(hù)人員在控制室內(nèi)便可對(duì)短路故障點(diǎn)一目了然。
5FF現(xiàn)場(chǎng)總線在非防爆場(chǎng)合下的的典型應(yīng)用
圖4所示為目前最受歡迎的非防爆場(chǎng)合的FF總線應(yīng)用框圖。圖中沒(méi)有標(biāo)出網(wǎng)端,因?yàn)樵谶@種實(shí)際應(yīng)用中,冗余的配電組合中含有一臺(tái)網(wǎng)端,短路保護(hù)型接線盒中也含有一臺(tái)網(wǎng)端,所以應(yīng)用時(shí)無(wú)需另配網(wǎng)端。
6FF現(xiàn)場(chǎng)總線的防爆
自從FF現(xiàn)場(chǎng)總線開(kāi)始在易燃易爆的危險(xiǎn)場(chǎng)合應(yīng)用以來(lái),F(xiàn)F現(xiàn)場(chǎng)總線的防爆技術(shù)一直在發(fā)展變化當(dāng)中。
在早期,只允許采用本質(zhì)安全型防爆方法。這是因?yàn)?,只有本安防爆才能充分滿足現(xiàn)場(chǎng)總線儀表在不停電的條件下進(jìn)行安裝和維護(hù)的要求。其他防爆方法如隔爆型、增安型或無(wú)火花型防爆方法都必須斷電維護(hù)。后來(lái),隨著應(yīng)用規(guī)模越來(lái)越大,出于對(duì)應(yīng)用成本的考慮,防爆方法的準(zhǔn)用逐漸擴(kuò)大。下面根據(jù)這種防爆應(yīng)用的發(fā)展過(guò)程,討論各種已經(jīng)被實(shí)際應(yīng)用過(guò)的防爆應(yīng)用方案。
a)現(xiàn)場(chǎng)總線隔離柵
在H1網(wǎng)卡與現(xiàn)場(chǎng)儀表之間,設(shè)置一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線隔離柵,既給無(wú)源的H1網(wǎng)卡配電,又給本安防爆的現(xiàn)場(chǎng)總線配電。如圖5所示。
圖5所示方案在現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用初期比較受用戶歡迎。主要是因?yàn)檫@種方法比較簡(jiǎn)單、直觀,與傳統(tǒng)模擬量回路的隔離柵應(yīng)用也比較類似,容易被用戶接受。
這一方案在FF現(xiàn)場(chǎng)總線總應(yīng)用的推廣過(guò)程中,反映出兩個(gè)先天不足。
1)總線隔離柵大幅度限制了H1網(wǎng)卡掛接現(xiàn)場(chǎng)儀表的能力。因?yàn)槊慷蜨1總線只能配置1臺(tái)總線隔離柵,而每臺(tái)隔離柵只能掛接3至4臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表。也就是說(shuō),由于使用了總線隔離柵,使得原本能掛接16臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表的H1網(wǎng)卡,只能掛接3到4臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表了。于是,現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)勢(shì)被大打折扣。
2)由于這種總線隔離柵對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的配電含有內(nèi)阻,使現(xiàn)場(chǎng)總線電纜的長(zhǎng)度最長(zhǎng)只能是220m。大大限制了其應(yīng)用范圍。
不過(guò),當(dāng)時(shí)FF總線的應(yīng)用規(guī)模很小,基本是實(shí)驗(yàn)性的,因此此方案的弊病并不突出。
b)現(xiàn)場(chǎng)總線本安中繼器
隨著應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大,為了克服總線隔離柵的不足,現(xiàn)在越來(lái)越多的用戶傾向于采用現(xiàn)場(chǎng)總線本安中繼器的方案。如圖6所示。每段H1網(wǎng)卡最多配置4臺(tái)安中繼器,既給無(wú)源的H1網(wǎng)卡配電,又分別給本安防爆的現(xiàn)場(chǎng)總線配電。現(xiàn)通過(guò)舉例來(lái)說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)總線本安中繼器應(yīng)用中,現(xiàn)場(chǎng)總線掛接現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)量和電纜長(zhǎng)度的估算。
設(shè)本安中繼器配電能力:不小于12.8VDC/100mA;FF總線變送器耗電:9V/17.5mA;FF總線閥門(mén)定位器耗電:9V/26mA;FF現(xiàn)場(chǎng)總線A型電纜分布電阻:44Ω/km。則
1)現(xiàn)場(chǎng)儀表掛接數(shù)量
變送器:100÷17.5=5.7(臺(tái))
定位器:100÷26=3.8(臺(tái))
因此,每根本安總線可掛接5臺(tái)變送器;或4臺(tái)變送器加1臺(tái)閥門(mén)定位器;或2臺(tái)變送器加2臺(tái)定位器;或1臺(tái)變送器加3臺(tái)定位器。