FF大功率主干線本安型技術(shù)方案在石化企業(yè)的應(yīng)用

徐學(xué)陽(yáng)，林金水(騰龍芳烴(漳州)有限公司，福建 漳州 363216)

FF大功率主干線本安型技術(shù)方案在石化企業(yè)的應(yīng)用

徐學(xué)陽(yáng)，林金水
(騰龍芳烴(漳州)有限公司，福建 漳州 363216)

重點(diǎn)介紹基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)大功率主干線/本安分支系統(tǒng)的構(gòu)成及特點(diǎn)，并介紹了FF物理層在線高級(jí)診斷系統(tǒng)的構(gòu)成及主要功能。FF系統(tǒng)自投用以來(lái)，F(xiàn)F配電單元及現(xiàn)場(chǎng)總線安全柵運(yùn)行穩(wěn)定可靠，高級(jí)診斷功能在FF物理層故障分析及預(yù)防性維護(hù)中發(fā)揮著重要作用，大幅提高了工作效率。

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 大功率主干線 防爆 本安 物理層診斷

騰龍芳烴(漳州)有限公司某生產(chǎn)裝置包括加氫裂化、連續(xù)重整、芳烴抽提、吸附分離、歧化、異構(gòu)化等單元，該裝置全面采用基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)儀表及控制系統(tǒng)。全廠有各種類型FF儀表9000多臺(tái)，F(xiàn)F網(wǎng)段1500多個(gè)。由于石油化工企業(yè)大部分區(qū)域處于防爆區(qū)域，防爆方案的選擇對(duì)FF儀表采購(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)總線供電、網(wǎng)段規(guī)劃、項(xiàng)目執(zhí)行、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)等具有重大的影響。同時(shí),由于FF是一種全數(shù)字、雙向、多站式的通信協(xié)議，其通信故障的主要原因是線路的不良安裝帶來(lái)的網(wǎng)段干擾，很難用一般常規(guī)檢測(cè)設(shè)備來(lái)定量測(cè)量，甚至定性判斷都無(wú)法做到，而該項(xiàng)目選用的在線高級(jí)診斷模塊則能很好地完成通信故障的量化指標(biāo)的排查，使得現(xiàn)場(chǎng)總線通信過(guò)程透明化。

1 FF大功率主干線/本安分支防爆方案

在項(xiàng)目執(zhí)行初期，選用了大功率主干線/本安分支防爆方案。該防爆方案指FF網(wǎng)段的主干線采用增安型防爆方法，網(wǎng)段配電采用非限能的大功率FF配電器(如Power Hub)，保證網(wǎng)段獲得足夠的能量支持。所有分支均為本安防爆Ex ia，每個(gè)分支電纜允許長(zhǎng)度可達(dá)120 m。在同一條主干線上可連接盡可能多的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，同時(shí)可使用盡可能長(zhǎng)的電纜。FF大功率主干線/本安分支系統(tǒng)如圖1所示。

1.1系統(tǒng)構(gòu)成

1) FF配電單元。該項(xiàng)目采用P+F公司生產(chǎn)的大功率總線配電模塊Power Hub。FF母板式電源，外供電1∶1冗余，網(wǎng)段電源模塊1∶1冗余，即每個(gè)網(wǎng)段由2個(gè)FF電源模塊供電，并為每個(gè)網(wǎng)段提供500 mA配電電流。主機(jī)鏈路1∶1冗余，電源模塊支持在線熱拔插功能，可最大限度保證FF供電的可靠性。配電單元母版上可安裝網(wǎng)段物理層高級(jí)診斷模塊，可在線實(shí)時(shí)地對(duì)FF總線的物理層進(jìn)行智能診斷。

圖1 FF大功率主干線/本安分支系統(tǒng)示意

2) FF安全柵。該項(xiàng)目采用P+F公司生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)總線安全柵，其將FF安全柵、FF接線盒、FF終端電阻、短路保護(hù)合為一體，并采用了多種防爆技術(shù)。產(chǎn)品主體采用澆封型防爆，F(xiàn)F主干線輸入部分采用增安型防爆，F(xiàn)F分支輸出部分采用本質(zhì)安全防爆。其中FF安全柵為本安型安全柵(Ex ia)，位于FF接線盒內(nèi)，允許應(yīng)用在0區(qū)域。因此，該配置無(wú)需特別批準(zhǔn)，不但允許現(xiàn)場(chǎng)儀表可在不停電的情況下進(jìn)行維護(hù)操作，而且FF接線盒也允許帶電開(kāi)蓋檢查內(nèi)部各分支的供電及信號(hào)傳輸狀況，同時(shí)也可對(duì)FF安全柵進(jìn)行獨(dú)立的檢查及維護(hù)甚至更換。

1.2系統(tǒng)特點(diǎn)

1) 大功率主干線消除了現(xiàn)場(chǎng)總線在危險(xiǎn)區(qū)應(yīng)用時(shí)的能量限制要求，可以有充足的電源供應(yīng)到本安回路。

2) 分支與主干線隔離，無(wú)須滿足工廠等電位要求。

3) 由于所有分支均為本安防爆Ex ia，可在不停電的情況下在線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行維護(hù)操作。

4) 本安分支兼容FISCO和Entity，使得FISCO認(rèn)證和Entity認(rèn)證的現(xiàn)場(chǎng)儀表可以連接到同一個(gè)FF網(wǎng)段上,簡(jiǎn)化網(wǎng)段設(shè)計(jì)。

5) 每個(gè)分支輸出40 mA的驅(qū)動(dòng)電流，足以帶動(dòng)各種類型FF現(xiàn)場(chǎng)儀表。

2 FF物理層在線高級(jí)診斷

與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)及常規(guī)儀表相比，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)具有全數(shù)字通信、多變量測(cè)量、高度分散、開(kāi)放性好、智能診斷、儀表預(yù)測(cè)性維護(hù)等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。但其傳輸為全數(shù)字信號(hào)，如果遇到通信異常，使用常規(guī)檢測(cè)設(shè)備(如萬(wàn)用表、示波器等)很難排查故障。該項(xiàng)目采用的P+F公司生產(chǎn)的FF物理層高級(jí)診斷模塊可以很好地解決問(wèn)題。

2.1系統(tǒng)構(gòu)成

FF物理層在線高級(jí)診斷系統(tǒng)集成如圖2所示。

圖2 FF物理層在線高級(jí)診斷系統(tǒng)集成

通過(guò)安裝在FF配電單元的高級(jí)診斷模塊(ADM)，實(shí)時(shí)測(cè)量FF物理層參數(shù)，該物理層參數(shù)經(jīng)過(guò)配電單元母板的RS-485診斷總線，送至FieldConnex診斷服務(wù)器，然后利用AMS SNAP-ONTM應(yīng)用技術(shù)及報(bào)警適配器，將FieldConnex高級(jí)診斷模塊集成進(jìn)AMS中。在控制室對(duì)整個(gè)FF的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視并在通信中斷前及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。具體流程如下：

1) 高級(jí)診斷模塊檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)總線物理層，并提供報(bào)警狀態(tài)。

2) ADM發(fā)送診斷信息到現(xiàn)場(chǎng)總線診斷服務(wù)器(FDS)。

3) FDS發(fā)送報(bào)警信息到AMS報(bào)警適配器。

4) AMS報(bào)警適配器將報(bào)警狀態(tài)傳遞到AMS報(bào)警適配器。

5) AMS報(bào)警適配器顯示報(bào)警信息。

6) 為了讀取全部詳細(xì)的有關(guān)維護(hù)或報(bào)警信息，在AMS報(bào)警監(jiān)視上直接運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)總線診斷管理器，即可讀到詳盡的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段信息。

2.2FF高級(jí)診斷模塊主要功能

1) 可以實(shí)時(shí)測(cè)量FF物理層，包括常規(guī)的電壓、電流以及FF通信的信號(hào)幅值、信號(hào)噪音、信號(hào)畸變、信號(hào)平衡度等參數(shù)。

2) 內(nèi)置功能強(qiáng)大的示波器，可以實(shí)時(shí)顯示網(wǎng)段通信的信號(hào)波形。同時(shí)可以設(shè)定不同的觸發(fā)條件，查找具體某個(gè)地址的通信波形或查找錯(cuò)誤幀的波形。

3) 每個(gè)測(cè)量參數(shù)均可設(shè)定報(bào)警觸發(fā)值，實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)參數(shù)。在通信故障發(fā)生之前及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障，并切實(shí)做到預(yù)測(cè)性維護(hù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

該項(xiàng)目的FF系統(tǒng)已正式投入運(yùn)行，F(xiàn)F配電單元(包括高級(jí)診斷模塊)及現(xiàn)場(chǎng)總線安全柵運(yùn)行非常穩(wěn)定可靠，其高級(jí)診斷功能在儀表聯(lián)調(diào)過(guò)程中起到重要作用，查找出許多電纜接線錯(cuò)誤、終端電阻設(shè)定錯(cuò)誤、系統(tǒng)接地等大量的施工問(wèn)題，大幅提高了工作效率，并將在正常運(yùn)行監(jiān)控和今后大修工作中起到更為重要的作用。

[1]陽(yáng)憲惠．工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)[M].北京： 清華大學(xué)出版社，2003．

[2]李正軍．現(xiàn)場(chǎng)總線及其應(yīng)用技術(shù)[M]．北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2005．

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

[4]胥正川，王宏，王智．基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層工作機(jī)理及其實(shí)現(xiàn)[J]．信息與控制，1999，28(05)： 52-58．

[5]鐘耀球，張衛(wèi)華．FF總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]．北京： 中國(guó)電力出版社，2010.

[6]鄒益民，周哲民．現(xiàn)場(chǎng)總線儀表技術(shù)[M]．北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[7]鄔寬明．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用選編[M]．北京： 北京航空航天大學(xué)出版社，2004．

[8]劉澤祥，李媛．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)[M]．2版．北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2011．

[9]斯可克，王尊華．基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線功能塊原理及應(yīng)用[M]．北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2003．

[10]張鳳登．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2008．

[11]甘永梅．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M]．2版．北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2008．

稿件收到日期：2013-05-08，修改稿收到日期2013-07-01。

徐學(xué)陽(yáng)(1970—)，男，安徽黟縣人，1992年畢業(yè)于東南大學(xué)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于騰龍芳烴(漳州)有限公司，從事石油化工自動(dòng)化專業(yè)的項(xiàng)目實(shí)施、運(yùn)行維修及技改技措工作，任儀表經(jīng)理。

TP273+.5

B

1007-7324(2013)05-0078-02