FF現場總線在沙特MAADEN選礦項目中的應用

周增林(甕福（集團）有限責任公司，貴州 貴陽 550002)

FF現場總線在沙特MAADEN選礦項目中的應用

周增林(甕福（集團）有限責任公司，貴州 貴陽 550002)

介紹沙特阿拉伯MAADEN選礦廠現場總線技術的應用情況

FF現場總線;智能儀表;組態

基金會現場總線（Foundation Fieldbus）通常稱為FF現場總線，以其技術先進而成為一種極具競爭力的總線技術，經過多年的發展，已經形成了一個成熟的、開放的、全數字化的工業通信系統。而FF智能儀表是嵌入微處理器、實時嵌入式操作系統和FF現場總線協議，具有傳感測量、數字通信、自動補償、自動診斷、分散控制、信息存儲等功能的儀表。

1 工藝流程簡介

沙特MAADEN礦業公司年產1200萬噸磷精礦選礦廠裝置由水氣工段（6A00區域）、礦石粗碎工段（6A10區域）、礦石細碎工段（6A20區域）、磨礦工段（6A30區域）、浮選工段（6A40區域）、濕產品堆場（6A50區域）、干燥工段（6A60區域）、成品礦倉工段（6A70區域）、尾礦工段（6A80區域）組成。

2 控制方案

2.1 控制系統結構

現場整個控制系統由3個遠程控制站：分別為粗碎工段控制站、細碎工段控制站、成品倉控制站和1個中央控制站組成；遠程控制站與中央控制站之間通過光纖連接進行通訊；工程師站設在中央控室內。

2.2 控制站

整個系統應用10套支持FFH1接入功能的橫河CS-3000控制站，每套控制站中采用控制器冗余、IO冗余，保障系統安全可靠。FFH1現場總線通訊模塊下帶有4個端口，即4個網段，通過現場總線專用電纜（主干網絡）連接到現場總線接線盒，現場總線專用電纜（分支網絡）從現場總線接線盒連接到現場總線儀表，每個現場總線接線盒最多連接8臺FFH1智能儀表。在現場共分布安裝57個現場總線接線盒。

2.3 控制網絡

工程師站、控制系統之間以高速以太網為通訊介質進行數據交互。控制網絡為冗余配置，為通信提供了安全性和可靠性。

2.4 FF現場總線智能儀表

FF現場總線控制系統采用EMERSON公司、E+H公司、METTLER TOLEDO公司、FISHER公司、P+F公司的FF總線認證產品，包括支持FF總線技術的網絡化控制系統：橫河CS-3000DCS控制系統等組成。

2.5 FF總線網段設計

FF現場總線網段的設計主要考慮了網段總的電流負載、電纜型號、干線長度、支線長度、電壓降和現場總線最大連接設備數量等因素，整個系統由Yokogawa公司ALF111（4 Segment H1 Bus FFModule）42塊（冗余配置）、P+F公司MBHD-FB-4R（FF Mother Board）22塊、P+F公司HD2-FBPS（Isolator Power Supply Module）176塊（冗余配置）、P+F公司 HD2-DM-B（Diagnostic Module Base）22塊、P+F公司R2-SP-N8（Segment Protector）57塊組成；設計按工藝工段配置，整個系統共計設計88個網段，實際使用57個網段，每個網段最多掛接8臺現場總線儀表，共計276臺FFH1現場總線儀表，其中包含60臺分體式電磁流量計變送器、2臺雙法蘭隔膜壓差變送器、35臺雷達液位變送器、9臺普通型壓力變送器、31臺單法蘭隔膜壓力變送器、13臺單法蘭隔膜液位變送器、20臺核子密度計、26臺pH計變送器、17臺熱電阻溫度變送器、2臺熱電偶溫度變送器、1臺質量流量變送器、60臺控制閥。具體如下表所示。

網段分配表：

2.6 總線供電

H1現場總線在一根屏蔽雙絞線電纜上完成對多臺現場儀表的供電和雙向數字通訊。控制系統所配備的H1網卡通常只負責與現場儀表的雙向通訊。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網卡有4個端口，每個端口連接一個段，而每一段需配一臺FF配電器。總線的兩端還需各配一個終端電阻，以消除高頻信號的回聲。

現場總線網絡有許多需要外置電源供電的二線制現場設備，一般工作電壓為9-32V，典型為24V。每臺設備吸收電流在10-25mA之間。為了確保足夠的電壓維持運行，就必須在現場總線區域配置時知道每臺設備的功耗、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，最終得到現場設備上的電壓。

總線電源采用24VDC、2A電源；主干線長度不超過1000米，分支長度不超過30米；將控制回路中的智能儀表設備設計在同一網段中，網段設計為雞腳式拓撲結構。

3 FF現場儀表的組態：

由于所有的控制、算法均在CS-3000 DCS系統中完成，所以安裝在現場的FF總線智能儀表設備的組態就相對簡單些，只需要對通信地址號、RESOURCE BLOCK、TRANSDUCER BLOCK、AIBLOCK的參數項進行正確的組態即可。

組態注意事項:

（1）每次修改儀表功能塊參數時,首先要將功能塊的工作模式更換為OOS狀態(OUTOFSERVICE)后才可以更改參數項,待參數修改完后再把功能塊的工作模式更換為AUTO所需的狀態。

（2）儀表設備是以臨時地址進入系統，如果系統找不到該儀表設備，說明儀表設備與總線上其它設備地址有沖突，只要將其地址更改為沒使用過的且有效的地址即可。

（3）信息提示DD文件不可使用，應是智能儀表固有的DD版本與系統中的DD版本不一致，將二者版本同步后即可。

（4）AIBLOCK工作模式不能從“OOS”狀態更改為“AUTO”狀態并有“POWER UP”報警信息，應是AIBLOCK功能塊沒有成功調用，在ADVANCED功能塊目錄下級菜單SCHEDULE I/OBLOCK SCHEDULE中添加調用AIBLOCK功能塊即可。

4 結語

FF現場總線技術在沙特MAADEN選礦廠項目中如此大規模的工程應用，取得了良好的效果。也體現了FF現場總線技術的一些優勢：節省電纜和安裝材料，減少了工程量；可通過儀表進行標定；功能更好地分散；提高了測量的精度和可靠性。

[1]MAADEN,PHOSPHATE,PROJECT,PIPING&INSTRU -MENTATION DIAGRAM;REV:D01.

[2]375,COMMUNICATOR,OPERATION/INSTALLATION/MAINTENANCE MANUALS.EMERSON PROCESS MANAGEMENT.

[3]IOM LOADING AND ASSIGNMENT REV：CO2；YOKOGAWA.

周增林(1971年),男,貴州省福泉市人,土家族,現在職稱:助理工程師,學歷:大專,研究方向:化工自動化儀表。