基金会现场总线在闪速炉、硫酸工艺装置上的应用
基金会现场总线FF技术在罐区管理控制中的应用
基金会现场总线FF技术在罐区管理控制中的应用摘要：基于FF现场总线技术的完整自动化控制系统，具有全数字化、智能化、网络化和开放的特点。
NCS3000采用数字化信号，FF HSE高速总线和FF H1总线相互补充，构成企业综合自动化系统的网络平台，现场总仪表、智能I/O与计算机之间通过现场总线连成一体，系统结构简单，可扩展性强，具有设备远程调试和自诊断能力。
可以集成各种设备和监控组态软件，是真正的网络控制系统。
关键字：基金会现场总线DCS OPC技术NCS网络化控制系统石油化工企业中，为了配合生产流程，要对原材料、半成品、成品进行运输和存储，为此企业均建有大量的各种储罐。
企业的生产及管理部门每天都需要掌握罐内存储介质的液位、温度、体积和质量等重要数据，既要保证数据的准确和及时，又要确保储罐的安全，防止意外事故的发生。
罐区储罐参数的精确检测、工艺流程的有效管理，对于相关生产装置的安全和平稳运行具有十分重要的意义。
由于我国具体的国情，长期以来对罐区的管理主要是靠人工进行，并没有形成真正意义上的“监控系统”。
以油罐为例，最初只是靠有经验的工人利用油尺通过对各油罐的液位高度进行测量（即通常所讲的“人工检尺”）的方法来对油罐进行监视。
该方法原始而又繁琐，人为因素影响大，精度低，而且危险区中的有毒有害气体对操作工的身体造成很大的危害，操作工在油罐上爬上爬下很不安全。
为了提高对储罐参数测量的精度以及保护工人的身体健康，减轻工人的劳动强度，到了90年代初，各油罐上基本都装备了能够对液位进行自动测量的仪表。
该仪表一般由一次仪表和二次仪表两部分组成。
位于现场的一次仪表采集各油罐的液位参数并通过统一的模拟信号如4-20mA的直流电流信号或某种专用的通讯协议送往集中控制室的二次仪表。
此时操作人员就可以坐在控制室里通过二次仪表纵观各油罐的状况了。
但通过这些二次仪表仅仅能够对储罐参数进行“监视”而无法实施控制，因此具体的控制工作仍需人工进行。
GSEE现场总线控制在炼铁高炉上料系统中的应用
DOI:10.16707/ki.fjpc.2018.06.057
F福 建 电 脑 UJIAN COMPUTER
GSEE 现场总线控制在炼铁高炉上料系统中的应用
李忠良
基金会现场总线在某硫酸项目中的应用
基金会现场总线在某硫酸项目中的应用摘要：近年来随着控制技术的发展越来越多的新建项目采用了现场总线技术。
基金会现场总线是过程工业中使用最多的一种总线。
本文主要介绍了基金会现场总线在某硫酸项目中网段划分的方法并介绍了现场总线技术目前存在的问题，阐述了现场总线系统(FCS)将和集散控制系统(DCS)走向融合的趋势。
关键词：基金会现场总线网段划分现场总线（Fieldbus）是一种工业数据总线，应用在工业现场。
在智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备之间实现双向串行多节点数字通信，以及这些现场设备和上层控制系统之间的双向信息传递。
近年来随着技术的发展越来越多的新建项目都在尝试使用这一先进技术。
目前在过程控制中使用比较多的是基金会现场总线和PROFIBUS两种。
某国外硫酸项目控制系统采用了基金会现场总线，本文就其中现场总线的网段划分方法进行简要介绍。
1 基金会现场总线基金会现场总线（FF）系统是为适应自动化系统、特别是过程自动化系统在功能、环境与技术上的需要而专门设计的。
它可以工作在工厂生产的现场环境下，能适应本质安全防爆的要求，还可以通过传输数据的总线为现场设备提供工作电源。
其前身是以美国Fisher-Rosemount公司为首,联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地的150家公司制定的World FIP协议。
这两大集团于1994年9月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一的现场总线协议。
目前基金会现场总线标准由现场总线基金会组织开发。
[1] 根据基金会现场总线的特点，结合以往工程的经验，经过方案论证在这个项目中主要的模拟量信号采用总线仪表，安全仪表、DI/DO/MCC、进PLC系统的信号不采用总线仪表，使用传统DCS实现。
FCS和DCS都使用EMERSON的DeltaV系统。
基金会现场总线系统结构图如图1所示。
2 网段的划分网段划分是现场总线应用中的重要内容，对充分发挥现场总线的优势，保证系统稳定运行具有重要作用。
基金会现场总线在某硫酸项目中的应用
可维护性等 特点赢得 了大家的共 识 ， 但 是 制 约 现 场 总 线 技 术 应 用 的 一 个 重 要 原 因 。
只 是 作 为ＤＣ Ｓ 的补 充 实 现 部 分 非 核 心 的功 标 准 ， 但 是 这 个 标 准 并 没 有 统 一 到 一 个 标
［ Ｇ 】 ． Ｆ Ｆ 中 国市场 委 员会 ， ２ ０ ０ ４ ．
京： 清 华 大 学 出版 社 ， １ ９ ９ ９ ． 【 ２ ］Ｆ Ｆ中国市场 委 员会 ． ＡＧ 一１ ８ ｌ ２ ． ０ 版基 金会 现场总 线系统 工程指 南（ 中文版 ）
从９ Ｏ 年 代ＦＣ Ｓ 引入 我 国 以来 ， 以其 全 数 ３． ３缺 乏统 一的标 准 目前 Ｆ Ｃ Ｓ 还没 有 形 成统 一 的 标 准 ， 这 是
术经济学 【 Ｊ 】 ． 工 业 仪 表 与 自动 化 装 置 ， ２ ０ １ ２ （ ４ ） ： ６ １ — ６ ９ ．
其推广 应用一直较少 。 在 大 型 系统 中 一 般 虽然 １ ９ ９ ９ 年 通过 了Ｉ Ｅ Ｃ ６ ｌ ｌ ５ ８ 现 场 总线 国际 ［ ３ 】赵晋 红 ． 浅 析 现 场 总 线应 用 现 状 及 其 技 个标 准 的 合 集 。 能。 在 实 际 工 程 应 用 中暴 露 出 在 系 统 实 时 准 而 是 ８ ４ 市场 保 障薄 弱 ， 用 户缺 少维护 经验 性、 可靠性 、 安全性 、 经 济 性 等 方 面 相 较 于 ３．
Ｑ ！
Ｑ：
Ｔ ＥＣＨＮＯＬ ０ＧＹ Ｉ ＮＦ ＯＲＭＡＴＩ ＯＮ
Ｓ ＯＩ Ｅ ＮＯＥ ＆
工 业 技 术
故障 。
（ 见 图２ ） 。
时 ＤＣ Ｓ 技 术也在不断 的发展 ， 开 放 性 和 可
PROFIBUS现场总线在脱硫系统中的应用
Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｂ ＵＳ 接Ｉ ： １ 的 电动 装 置 ，其 连 接 形 式 与 电气 ＭＣ Ｃ 设备 类 ＲＯ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 具 有广 泛 的 开 放性 、 极 高 的 可 靠 性 ，扩 展 灵 活 、 实 时性 强等 特 点 ，近 些年 在 国内 的一些 工程 也开 始 了实 际 的 应用 。但 总线 控制 系统 与传 统ＤＣ Ｓ Ｓ Ｈ ￣ ｇ 较 还 是存 在其 局限 性 ， 具 体 表现 在 ： 支 持 现 场 总 线 的 智 能 设备 造成 初 期 投 资 的提 高 ； 部 分设 备和 仪 表未 配置 总线 接 口 ； 设备 、仪 表信 息传 送的 选择 ； 系 统结 构 如 何 变 化 ，如 何 构筑 一 个 基 于 现场 总线 的控 制 系统 ； 通 讯 的可靠 性 一般 不被 广泛 认 同 ， 设备 选型 的局 限性 ；等 。
摘 要 现场 总 线 系统是 一种 全数字 化、双 向、 分布 式多站 的通 信 系统 ， 由于现 场总 线技 术 具有 节约工 程 的整体 造价 以及操作 、施工 方便 等
优 点 ，一直被 视 为较 为先进 的控制 理 念应 用 在各 个 工 业控 制领 域 。本论 文主要 介 绍 总线
Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ８ ９ ７ ２ ． ２ ０ １ ３ ． １ ２ ． ０ ４ １
Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 现场总线在脱硫系统中的应用
李善龙 中国华电工程 （ 集 团）有限公 司，北京 １ ０ ０ ０ ５ ５
现 场总 线技 术 。
２ ． ４ 系统 接地
可靠 的接 地 系统 是 保 证 控 制 系统 免 受 外 界干 扰影 响的 重要 组成 部分 ，为尽 可能地 避 免外 界 因素的 影 响 ，电子 间 、工 程 师站所 有 机柜 和底 座槽 钢之 间均 采用 螺栓 铆接 ，以 保 证其 接触 良好 ，底 座槽 钢还 需 与建筑 物地 网直接 相连 或通 过 电缆连 接到 接地 网 ；现场 信号 电缆屏 蔽层 就地 浮空 ，在 Ｄ Ｃ Ｓ 系统 单侧 接 地 ；远 程 Ｉ Ｏ柜 为 就地 接 地 ，现 场 总 线 柜 采 用就近 接 地的 方式 。
现场总线技术在转炉中的应用
现场总线技术在转炉中的应用12颜 伟 黄春燕（1.山钢集团 莱钢自动化部 山东 莱芜 271104；2.山钢集团 莱钢型钢炼铁厂 山东 莱芜 271104）摘 要： 以巨能特钢转炉自动化系统为例，介绍基于PROFIBUS-DP 转炉自动化系统的硬件配置以及PROFIBUS-DP 网络的组建方法。
关键词： 现场总线技术；turck ；转炉中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0510149－011 概述3）对DP 网络系统进行组态。
首先在CPU 中选择DP 组件主站系统（DPMaster System ），然后从硬件目录在PROFIBUS-DP 选择图尔克从站和编码器，用山东寿光巨能特钢为60T 转炉，现场仪表设备，电器设备比较多，如鼠标将其拖放到DP 主站系统。
果采用传统的集散控制系统现场的设备与位于控制室的控制器之间为一对4）设置各站点在PROFIBUS-DP 总线中的地址。
DP 中的主站和子站的地一的物理连接将会大大增加设备安装周期并且不利于将来的维护工作。
址可以任意指定，但是不可不重复，不可超出范围。
由于在上述硬件组态Profibus 是西门子公司开发制定的一种工业现场总线，其特点是数过程中已经解决了网络的通信问题，所以在编程时无须考虑通信问题。
据传输率较快，最高传输速率可达12MB 。
Profibus 现场总线是由现场总5）组态从站中的I/O 模块，模块的型号和数量必须与现场硬件设备一线信息规范（PROFIBUS-FMS ）、过程自动化（PROFIBUS-PA ）和分布式一对应，只需要将所需要的模块拖拽到相应的从站位置，BL20和BL20-T-I/O （PROFIBUS-DP ）三个兼容部分组成。
其中PROFIBUS-DP 总线，它是一MSC-R 电机控制单元所组成的从站需要在属性里进行参数设置编译并保存种高速的设备级网络，主要用于中央控制器与分散的I/O 之间的通信，它此硬件组态。
基金会现场总线技术概述
包括世界上最主要的自动化设备供应商，如AB、ABB、
Yokogawa、Honeywell、Smar、FUJI Electric等等。
基金会现场总线的最大特色就在于它不仅是一种总线技 术，而且是一个自动化系统。它作为最新的自动化系统，区 别于传统的自动化系统的特征在于它所具有的开放型数字通 信能力，使自动化系统具备了网络化特征。
一个典型的工程实例
4.现场仪表选型 （1）流量仪表： 科里奥利流量计：E+H Promass；艾默生Micromotion； 涡街流量计：艾默生8800系列，E+H Prowirl； 电磁流量计：E+H Promag； 超声波流量计：E+H Prosonic Flow； （2）压力仪表： E+H Cerabar／Deltabar；艾默生3051；Siemens Sitrans P； （3）温度仪表： 艾默生3244系列、848系列；Wika 5350； （4）料位仪表： 雷达： E+H FMR240、E+H FMR230；超声波 E+H Prosonic Level； （5）分析仪表： PH计：艾默生TR200；电导计艾默生400VP （6）控制阀门： Samson3787定位器；
一个典型的工程实例
3.辅助设备及电缆 （1）接线箱： 涂料厂：接线箱使用刀式开关终端 公用工程厂：Relcom的Mega-block接线箱 聚脂厂：带有P+F网段保护和现场隔离的接线箱 （2）现场总线辅助部件，包括电源模块和诊断模块、网段 保护器和保护现场设备短路的现场安全栅由P+F Powerhubs 提供。 在某些场合，浪涌保护也可以用在保护网段非闪电直 接击中的浪涌破坏. （3）每个网段主干电缆：双绞线电缆
FF系统介绍
FF VS HART
HART 1,200 bits/sec
×一对一 × × 一对一 × 受限 受限 ×基本诊断 × × 是
FF 31,250 bits/sec（H1）
√ 一对多 √ √ 一对多 √ √ √ √ 更多高级诊断信息 √ √ 否
FF控制层网络
系统侧所有部件支持冗余配置 支持和常规控制策略混合应用 支持危险区域及本安应用
终端器
9-32V + -
信号 隔离器
100 W
1 mF
终端器
FF设备
1900米 Max.
H1接口模块 AM712
100 W 1 mF
FF OSI开放模型
基金会现场总线OSI模型
OSI 模型
7
应用层
6
代表层
5
会话层
4
传送层
3
网络层
2
数据链路层
1
物理层
总线消息规格层 总线访问子层
用户应用层
数据链路层 物理层
FF监视回路操作面板
FF操作面板
FF PID控制回路操作面板
设备诊断
FF 设备诊断
在线设备
诊断
设备诊断
FF 设备块诊断
在线设备
诊断
网段诊断
FF H1网段通信状态及通信统计
在线H1网段
状态
设备EDDL
FF 设备的EDDL显示
在线设备
EDDL
一体化系统
DCS 系统 (ECS-700)
无缝接入 一体化方案
FF工程应用-比较
炉区控制比较重要，需冗余配置
HART方案
FF方案
配置：
2对AI卡件（8通道） 1对AO卡件（8通道）
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师站 ，１ 台主工程 师站，１ 台设备 管理 Ａ Ｓ站，２ Ｍ 台应用站，６ 对冗余控制站。
升旗下的贵溪冶炼厂（ 简称
贵冶） 铜冶炼产能 ，新建一 座３ 万吨级铜冶炼厂，采 ０ 用世界上最先进的闪速炼
铜工艺技术。 与其配套的过 程 自动化仪表控制技术和 本 一 志 先生 文第 作者 强 设备经综合考察，决定采用以Ｆ 现场总 Ｆ
置 ８台操 作 员
现场总线控制系统配置结构图
站，２台 工 程
维普资讯
基金会现场总线在闪速炉、硫酸工艺装置上的应用
Ｆ 现场总线仪表配置一览表 Ｆ
＇ －
－
现场总线与工业Ｅｈｒｅ ｔｅｎｔ
中现场总线电缆检验标准 ，验收主干和
仪 表ｌ型 尖
４Ｌ＿ ４
一
条网段为４台Ｆ 设备 ，配置最多的一 Ｆ
条网段为８ 台Ｆ 设备。网段辅助设备全 Ｆ 部采用 Ｐ Ｆ ＋ 公司的产品。 总线采用国产电缆。主干线电缆为 铠装金属丝屏蔽电缆， 型号为Ｂ Ｙ ３ ３ Ｊ ＣＹ２ Ｈ １ ２ ０８１ Ａ Ｗ） １Ｘ Ｘ 。 ８ Ｇ ； （ 分支线电缆为非铠 装金属丝屏蔽 电缆 ，型号为Ｂ Ｙ ３ ２ Ｊ Ｃ Ｙ Ｈ ２ ０８１ Ａ Ｗ） １ＸＸ 。 Ｇ 。 １ （８ Ｆ 现场总线仪表配置２ ０台件，详 Ｆ ７
主要的配套装置空分系统选用横河公司 的ＣＳ ０ ０Ｆ 总线控制系统。整个工程 ３ ０ Ｆ 于２ ０ 年 １ 月２日开工建设 ， ０ ７ ０５ ２ ２ ０ 年
系统配置及 网络结构
贵冶３ 万吨铜酸系统主要由配料和 ０
运输系统、蒸汽干燥系统、气力输送系 统、闪速炉系统、废热锅炉系统、烟气
平均每条带有 ６ Ｆ 台Ｆ 设备，配置最少的
为 的需求和竞争 ，江西
铜业股份 有限公 司决定提
了应对国内外铜市场
８ 月１日建成投 产，自动 化 仪表控制系统投运至今 ，运 行稳定、可靠 ，这也标志着 Ｆ 现场总线控制技术在贵冶 Ｆ 新 ３ 万吨级铜冶炼厂应用获 ０ 得 了成功。这里 ，主要介绍 Ｄ ｉＶＦ 总线控制系统在贵 ｅ ａ Ｆ ｔ 冶 闪速炉、硫酸主工艺流程
四 结束语
通过本工程的实践 ， 我们认为Ｆ 现 Ｆ
场总线控制技术与Ｆ Ｓ Ｃ 设备已趋于成熟 ，
特别要注意宏周期和控制模块执行时间 的确定 ，至于是否 需要采用 网段 浪涌 保护还是设备浪涌保护应视具体环境而 定，应尽可能选用大容量 的网段供电设 备。另外，在网段设计时，最好把现场 Ｆ 仪表的位号和分配的地址提供给设备 Ｆ 供应商，否则，在实施时Ｆ Ｓ系统读上 Ｃ 来的Ｆ 设备信息全都是设备出厂时的缺 Ｆ
屏蔽接地。
意的问题罗列如下，供同行参考。
（） 设计 １网段
（） ｂ 在开车时由于试车时间紧，管道
清理时间不足，造成开车后总线定位器
排气 口 堵塞较多。对此应予以重视。
网段设计 应充分参考 ｛ Ｆ Ｆ 现场 总 线设计安装指南》 ，相互关联的Ｆ 现场 Ｆ
总线仪表尽可能设置在 同一条网段上，
－
．
—
￣
横 罗蒙 Ａ Ｅ Ｈｅｅ １ｎ 河 斯特 Ｂ Ｂ ＋ ｏｗ ｎｓ Ｈ ｎ ｌ ｖｙ ｖｌ ｅｓ
７ ９ ４ ２
分支电缆的施工。
ｆ 应注意的问题 ４ ） 在回路调试和装置开车过程中，Ｆ Ｆ
＿
—
～
温度 变送 器 流量 变送器
压力变送器
１ ５
７ ０
敷设以及Ｆ仪表设备的安装作以下规定： Ｆ
电导率变送器 பைடு நூலகம்
３
力量完成的，因而积累了一些工程经验 ，
现就 Ｆ 现场总线设计、安装、组态应注 Ｆ
（） ａ故障干扰 （ 网段中分接线盒的终
端电阻未投用） ，造成网段通信不正常。
（） ａ 敷设的电缆两端必须印有电缆标 识 主干和分支电缆的接线遵循橙色线 接正极、浅兰色线接负极 ： 电缆／ 管缆尽 量通过专用桥架敷设 ，最小弯曲半径应 大于Ｆ 电缆外径的１ 倍 ，敷设的距 离 Ｆ ２ 应尽量短、尽量避免高温和高粉尘场所 和大功率电器设备 ，如果不能避开以上 场所 ，则电缆应当穿保护管敷设 ： 所敷 设的Ｆ 电缆不允许有破损以免造成多点 Ｆ
见表 。
系统、烟尘系统、净化系统、转化系统、 吸收 系统、循
环水系统、尾
气脱 硫系统等
构成。贵冶铜 酸装置现场总 线控制系统配 置结构如图所
不 。
为了实现对Ｆ 现场总线设备的在线 Ｆ 监测和动态维护管理 ，本工程引入了工
厂资源管理 ｆＭ ） Ａ Ｓ 系统。
本 系统选
用的是 Ｄｅ ａ ｌＶ ｔ
三 系统设计 、安装和组态
此次铜酸装置使用的Ｄ ｌ Ｖ ｅｔ 总线控 ａ 制系统，尽管是 Ｆ 现场总线技术在贵冶 Ｆ 的首次应用 ，但从系统设计到安装、调 试、投运，主要是依靠贵冶 自己的技术
堂墨堡墨昱宣
６ ・２ＯＯ８
控制系统，采 用以太 网控制 网络结 构，配
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现场总线 与一 业Ｅｈ ｅ Ｔ ｔｅ ｔ
ｆＥ＾ＴＵ 矗 Ｅ
基金会现场总线在闪速炉＼ 硫酸工艺装置上的应用
刘志强 刘湖滨
关键词 ： ｅｔＶＦ 组态 Ｄ ｌ Ｆ ａ
问题
仪表
刘志强先生，江西铜业集团公司贵溪 台 炼厂计控 车 间工程师 ： 刘湖滨先生 ， 工程师
二 Ｆ 现场总线设备具体配置 Ｆ
现场总线控制卡采用３ 对冗余总线 ０ 控制卡和５ 块非冗余总线控制卡。
设置７ 条网段，其中部分网段用作 ０ 备用。 网段结构为鸡爪型。 使用的网段中，
（ 铜酸系统） 中的应用。
线仪表为主 ，传统仪表为辅 的混合式控 制方案。闪速炉、硫酸主工艺流程选用 艾默生公司的Ｄ ｌ Ｖ Ｆ 总线控制系统 ， ｅｔ Ｆ ａ
３
２
１ ５
现场总线回路使用情况正常。Ｆ 总线的 Ｆ
多参量变送器
多路温度变送器 阀门定位器
１
９ ９ ３ ９ １
通信速度完全满足工艺生产需要．Ｆ 总 Ｆ 线设备工作稳定 ，性能良好。但也出现 了一些小问题，如某个网段通信不正常， 设备无法投用等， 具体遇到以下的问题：