FF总线网段设计、组态、安装、调试及常用故障处理
一、 FF现场总线网段设计
要使FF现场总线回路能够正常运行，总线回路的正确设计和组态非常重要。需要考虑如下几方面：
(1)根据装置现场仪表的空间分布，合理布局FF现场总线接线箱，尽量避开一些大型转动设备干扰源。
(2)FF主干和分支电缆采用A 型 单屏蔽双绞线，0.8mm2，18#AWG电缆，实际使用中每根总线电缆长度（干线加各支线总长度之和）不应超过 1200 米，单根支线长度不应超过 120 米，支线电缆长度应尽量短。
(3)FF现场总线网段拓扑结构只能采用单鸡抓型，禁止其他形式的连接方式。
(4) 一个网段不超过8个FF现场设备，每个网段不超过2个FF阀，一个网段不同等级控制阀的数量须遵守：
? Ⅰ 级控制阀：一个总线网段上只允许连接一个 I 级控制阀，该网段只连接与该控制阀直接相关的测量仪表。
? Ⅱ 级控制阀：一个总线网段上允许连接一个 II 级控制阀，该网段还可连接一个 Ⅲ 级控制阀。不允许连接其它 Ⅰ 级或 Ⅱ 级控制阀。
? Ⅲ 级控制阀：一个总线网段上允许连接二个 Ⅲ 级控制阀，或者一个 Ⅲ 级控制阀和一个 Ⅱ 级控制阀。不允许连接 Ⅰ级控制阀。
(5) 冗余过程检测放在不同的网段上，对于一些特定的设备，例如精馏塔，与塔底再沸器有关的 FF总线设备应与塔项冷却器有关的 FF 总线设备尽量放置在不同的总线网段上，对于一些多参数测量的设备，例如多点温度和压力测量的反应器，则 FF 总线设备应均匀地分布在一个以上的网段上。
(6)使用Emerson过程管理公司提供的\现场总线网段设计工具\进行网段的设计和检查，保证FF现场总线网段的设计有据可依。 (7)提供“网段设计回路”文档
二、 FF现场总线组态
为提高FF总线工作效率，在设计和组态时应该尽量减少FF设备在总线上的通信量。 1. 控制策略的组态应遵守：
? 单回路：PID控制模块放在现场阀门定位器中
? 串级控制回路：主单PID控制块放在DCS控制器，串级控制副回路的PID控制块放在智能阀门定位器中
? 比例控制回路控制块放在DCS控制器 ? 超驰控制回路控制块放在DCS控制器
? 其它复杂控制功能时，将 PID 控制模块放在控制器中 ? 一个控制模块中只组态一个控制实体 2. 关于现场总线设备非挥发性储存器 NVM：
写现场总线参数时仅写有变化的参数，节约 NVM 资源将外部参数引入到现场总线设备的数量减到最小，因为跨功能块，跨网段引用数据会增加通讯量现场总线网段的功能块设置规定这样就可减少DCS控制器与现场阀门定位器之间的通信量；写现场总线的静态参数时仅写有变化的参数，节约NVM(易挥发寄存器)资源，否则参数每秒种扫描一次很快就将NVM寄存器写满，使其失去寄存功能，必须调换了；在控制回路中应尽量减少该回路之外的参数引入到该回路的现场总线设备中，因为跨功能块、跨网段的引用数据会增加通信量。 3. FF 总线参数有三类：
（1） 动态数据（D）- 定期刷新，不需写入 NVM 中
（2）挥发性参数（N）- 如 OUT，CAS_IN，RCAS_IN，这些参数约每 1-5 秒钟写入一次，如参数变化频繁，则几个月可以写满储存器。
（3）静态数据（S）- 如 H1_LIM，LO_LIM，GAIN，这些参数由操作员手动设定，所以变化不频繁。所以要特别注意挥发性参数（N）的写入，并组态恰当的宏周期和控制模块执行时间。
三、现场总线的连接结构及相关技术
现场仪表的连接结构、连接器件的功能和连接施工质量对现场总线的应用和维护起着至关重要的作用。因为60%以上的应用问题和通讯故障可能与现场总线仪表的连接有关。
1.
总线供电：
? 当H1选用总线供电时，须计算供电电压。供电电压取决于总线电缆长度及电阻。在网段上如有两线制总线供电设备，应确保有足够电压可驱动它，每个设备至少需要9V。为确保这一点，在配置现场总线网段时需知道以下情况：（1）当前每个设备的功耗情况；（2）设备在网段上的位置；（3）电源在网段上的位置；（4）每段电缆的阻抗；（5）电源电压。
? 现场总线网段电源模块采用MTL F890（with F802），电源模块输出电压 28V，电流 35mA。能热插拔，不影响正常通信，电源发出故障信号，用硬接线连到 DCS 中报警。
2. 主干线和分支：
? 现场总线电缆网络有主干线和分支之分，在FREP中，主干线和分支的电缆长度总和不超过1200米（A型电缆）。
? 在FREP中，FF总线的H1通常挂接不超过8台现场总线仪表。设计现场总线电缆网络时必须充分注意分支电缆长度的限制。 3. 终端器：
? 每个网段有两个终端器，分别接在该网段的两端，一个在FF电源模块中，另一个在现场专用端子块箱内。 由于通信信号是以电流信号发送，以电压信号接收，终端器起到电流/电压转换的作用，将 15-20mA 转换成 0.75-1V。 信号反射会干扰正常数字信号的传输，终端器可以消除信号反射，提高信息传输的可靠性。 4. 现场专用接线箱
? 接线箱采用鸡爪式结构连接方式。由于分支电缆长度有限，接线盒的安装位置需要谨慎选择。 ? 为了防止总线回路受潮，仪表和接线箱与总线电缆连接使用防爆电缆密封接头。
? 采用 FF 总线专用端子块与各 FF 设备连接。每个总线专用端子块有短路保护作用，短路时指示灯亮，保证一个支路短路时不影响其它支路的 FF 总线设备。短路保护器将限制每支路的短路电流不超过60mA。 下图是现场总线电缆的连接图：
5. 现场总线的接地、屏蔽与极性
（1）接地。现场总线网段不允许有任何接地。否则，将会引起这条总线上所有设备失去通信能力。任何一根导线接地或两线接在一起，会导致通信中断。
（2）屏蔽。现场总线电缆最好还是被屏蔽，沿着电缆的整个长度仅在一点接地，且屏蔽线绝对不可用作电源导线。接地点超过1个会导致接地回路的形成，且意外电流会使通信中断。当使用屏蔽电缆时，要把所有分支的屏蔽线与主干的屏蔽线连接起来，最后在同一点接地。 （3）极性。对于有极性的现场总线设备，须考虑信号极性，所有“＋”端必须相互连接，“－”端也必须相互连接，才能得到正确信号，否则将不能进行通信；对于无极性现场总线设备，可在网段上按任何方向连接。
四、FF现场总线安装
现场总线回路故障的主要原因之一是来自网段上的干扰，而干扰的主要原因是现场总线网段和总线设备的不良安装。
1. FF总线仪表安装：
(a) FF总线仪表制造商要提供FF总线仪表的安装说明书。 (b) 施工单位按照安装图纸和厂家提供安装说明书正确安装。 2. FF电缆敷设和接线：
(a) 敷设前的外观检查，有合格的质量检测标志，确认没有运输过程中出现损坏的痕迹。 (b) 敷设前的万用表或兆欧表检查电缆的绝缘性能，确认电缆的绝缘性能符合要求。 (c) 电缆在电缆桥架敷设时保持合适的松紧，尤其是在转弯、穿孔时更要注意这一点。 (d) 电缆所在的槽盒表面不可有槽盒切割对接时留下的毛刺，若有要处理掉。 (e) 电缆穿入接线箱时使用防爆电缆密封接头。
( f ) 支线电缆在由下而上进入现场总线设备表头，支线电缆的屏蔽线要剪断，并要用绝缘带包好，不能与表壳接地螺丝连接。
( g)破线做电缆接头，按照图纸正确标识和连接。在工程中，必须注意电缆线的屏蔽与接地，必须注意电缆线与设备连接的极性问题。现场总线接受电路只注意交替电压。正、负电压的跳变表示不同的意义，现场总的信号是有极性的。总线的供电设备也是有极性的。必须相同的极性连接在一起。使用彩色标记的电缆线以方便施工。目前，还有一种网络供电的非极性设备，它能实现自动极性检测和校正，正确地接收不同极性的信号，使用时可以盲接。
( h)现场总线电缆和现场设备安装之后应该经过严格测试，电缆线间绝缘电阻、对地绝缘、线间
和对地电容以及总线信号的波形测试等应符合FF基金会总线系统工程指南中的技术要求，各端子的连接必须紧固。 3. 总线电缆测试
为了保障敷设后必须进行电缆测试。进行测试程序之前应完成如下步骤：确保现场接线已经完成且终端连接正确，同时所有的现场分支线已经接上（但不包括设备）；在中间端子排处拆下现场总线的网段电缆(+、-和屏蔽线(s)),如图1所示。
FF总线电缆的测试主要包括+、-信号线、屏蔽线、仪表接地棒之间的阻抗和电容检查、直流电压检查、网段检验以及网段诊断。进行FF总线电缆的测试所需的设备及工具有： ① 带阻抗、直流电压和电容测量功能的数字万用表 ② Relcom的FBT-3或FBT-4现场总线监视器 ③ 示波器 ④ 小螺丝刀
⑤ 现场总线网段检验表格；
⑥ 网络/网段检查表，参考表格见“FF总线网络物理状态检查表”
在电缆测试中经常遇到的问题是屏蔽线和仪表接地棒之间的阻抗很小而电容远远大于300nF。常常是屏蔽线的根部用的铜丝隔与屏蔽线的绝缘不好造成的，需要用把屏蔽线的根部用绝缘胶带把铜丝隔离开，从而满足电容的要求以降低干扰。要加强电缆敷设和安装时加强的质量管理，减少返工和提高工作效率。
五、FF现场总线表调试