FF現(xiàn)場總線在SECCO項目上的應(yīng)用

一、SECCO項目

SECCO(Shanghai Ethylene Cracker Complex Project)是指上海乙烯裂解聯(lián)合裝置，由英國BP公司、中國石化、上海石化共同組建，共包括以下五套工藝裝置。

①90萬噸/年乙烯裝置(采用ABB LUMMUS工藝技術(shù))，20萬噸/年芳烴提取裝置和9萬噸/年丁二烯提取裝置。

②50萬噸/年苯乙烯裝置(采用ABB LUMMUS工藝技術(shù))和30萬噸/年聚苯乙烯裝置(使用BP技術(shù))。

③60萬噸/年聚乙烯裝置(采用BP工藝技術(shù))和25萬噸/年聚丙烯裝置(使用BP技術(shù))。

④26萬噸/年丙烯腈裝置(采用BP工藝技術(shù))。

⑤公用工程和OSBL,包括蒸汽生產(chǎn)、發(fā)電以及罐區(qū)等。

整個聯(lián)合裝置由SECCO ICS(Integrated Con-trol System)來進行監(jiān)視和控制，其中ICS又由DCS、SIS、 F&G、AHP、GPC組成。DCS采用的是FisherRousment公司基于FF現(xiàn)場總線的DeltaV控制系統(tǒng);SIS為儀表安全系統(tǒng);F&G(Fire&Gas)系統(tǒng)通過冗余的Modbus串行線與DCS系統(tǒng)連接，由DCS對火災(zāi)報警、煙氣檢測以及其他與 F&G相關(guān)的信息進行顯示;AHP(Auxiliary Hardwired Panel)輔助硬連線盤上安放有SIS系統(tǒng)的緊急停車按鈕、過載開關(guān)和信號類等部件;GPC(General Purpose PC)用來完成全廠CCTV和LAN的實現(xiàn)。

全部裝置由一個中央控制室(Central Control Room CCR)和十四個外站(Outstation)構(gòu)成，中央控制室用于監(jiān)視管理所有的工藝裝置和公用設(shè)施，是聯(lián)合裝置中最關(guān)鍵的部分。每個裝置會有若干個外站，所有現(xiàn)場儀表信號都先傳送到外站，再從外站送到中央控制室。DCS、SIS、 F&G系統(tǒng)的控制器都放在外站里，每個外站都有一個操作員，平常不設(shè)人員值班，僅僅是用來方便現(xiàn)場操作人員就近使用的，如進行儀表調(diào)試(包括回路測試)等。

二、FF現(xiàn)場總線特點

基金會現(xiàn)場總線(Foundation Fieldbus)通常稱為FF現(xiàn)場總線，它分為H1和H2兩級總線。H1采用符合IEC 61158-2標準的現(xiàn)場總線物理層;H2則采用高速以太網(wǎng)為其物理層。

H1現(xiàn)場總線物理層的主要電氣特性如下：采用位同步數(shù)字化傳輸方式;傳輸波特率為31.25kbit/s;驅(qū)動電壓9~32V DC;信號電流±9mA;電纜型式屏蔽雙絞線;接線拓撲結(jié)構(gòu)可采用線形、樹形、星形或者符合形;電纜長度小于等于1900m(無中繼器時);分支電纜的長度30~120m;掛界設(shè)備數(shù)量小于等于32臺(無中繼器時);可用中繼器小于等于4臺;適用防爆方法有本質(zhì)安全防爆方法等。

三、FF現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

1、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場采用雞爪形(Chickens Foot)拓撲結(jié)構(gòu)，每個段僅有一個雞爪，在SECCO項目中不允許使用復(fù)式雞爪形拓撲結(jié)構(gòu)。

2、總線供電

H1現(xiàn)場總線在一根屏蔽雙絞線電纜上完成對多臺現(xiàn)場儀表的供電和雙向數(shù)字通訊?？刂葡到y(tǒng)所配備的H1網(wǎng)卡通常只負責與現(xiàn)場儀表的雙向通訊。而總線的供電則需由專門的FF配電器完成。

H1總線以段為單位，每塊H1網(wǎng)卡有兩個端口，每個端口連接一個段，而每一段需配一臺FF配電器?？偩€的兩端還需各配一個終端電阻，以消除高頻信號的回聲。

現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)有許多需要外置電源供電的二線制現(xiàn)場設(shè)備，一般工作電壓為9~32V,典型為24V.每臺設(shè)備吸收電流在10~25mA之間。為了確保足夠的電壓維持運行，就必須在現(xiàn)場總線區(qū)域配置時知道每臺設(shè)備的功耗、位置、電纜的阻抗和電源電壓等情況，分別計算出干線、支線上的電壓降，最終得到現(xiàn)場設(shè)備上的電壓。

3、電纜線

現(xiàn)場總線的物理信號、終端、電源、本質(zhì)安全等與常規(guī)儀表不同，兩者使用的電纜必須加以區(qū)別?？晒┑耐ㄓ嵥俾蕿?1.25kb/s的H1現(xiàn)場總線的電纜線類型、規(guī)格、最大長度等，應(yīng)根據(jù)工程需要來選擇電纜。一般首選A型用于新裝置;B型可作為替代器;C 型、D型僅用于改造的裝置。

在工程中，必須注意電纜線的屏蔽與接地，首選A、B型屏蔽電纜。C、D型電纜也可將導(dǎo)線穿于金屬管中進行屏蔽，使用屏蔽電纜后，需將各支線與干線的屏蔽連接起來，然后集中一起進行接地;必須注意電纜線與設(shè)備連接的極性問題，因此，現(xiàn)場總線使用的曼徹斯特信號是交替電壓，每bit改變1次或兩次極性。在非供電網(wǎng)絡(luò)中只存在這種交流電壓。在供電網(wǎng)絡(luò)中交替電壓是疊加在給設(shè)備供電的直流電壓之上。無論那種情況，現(xiàn)場總線接受電路只注意交替電壓。正、負電壓的跳變表示不同的意義。因此，現(xiàn)場總線的信號是有極性的?？偩€的供電設(shè)備也是有極性的。必須相同的極性連接在一起。使用彩色標記的電纜線以方便施工。目前，還有一種網(wǎng)絡(luò)供電的非極性設(shè)備，它能實現(xiàn)自動極性檢測和校正，正確地接受不同極性的信號，使用時可以盲接。

4、短路保護

在FF現(xiàn)場總線的每一個段中掛有多臺設(shè)備，如果在實際使用當中任何一臺的連線短路，都會對整個段產(chǎn)生致命的損害，因此必須充分重視FF總線的短路問題。這是因為：首先，F(xiàn)F總線是在一對屏蔽雙絞線上掛接了多臺現(xiàn)場儀表，其中任何一臺儀表的短路，都會導(dǎo)致整段總線的短路。當在線維護儀表外殼，從而造成短路。即使這種短路是短暫的，也會危害整段總線的正常工作;其次，由于一段總線上任何一點的短路，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臺現(xiàn)場儀表，末尾還有一臺網(wǎng)端。這8臺儀表的安裝位置可能相距30m或3層平臺。當該段總線發(fā)生短路時，儀表維護人員無法直觀地判斷是那臺表發(fā)生短路，也無法判斷是只有一個短路點，還是不止一個。必須做好檢查所有8臺儀表的準備。也許要花一個小時、來回跑幾百米、上下爬幾層平臺，才能找到問題所在。