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[摘 要]现场总线（Fieldbus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了广泛关注并应用到工业现场实际。本文通过总线技术在自动控制系统中的应用，对现场总线技术的施工要求、现场施工存在的问题及处理措施进行归纳总结。
[关键词]现场总线 施工 DP总线 FF总线
中图分类号：TP336 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0087-02
前言
在工程建设中现场总线技术实现数字化电厂控制方案，该技术较常规机组而言施工安装要求较高，设备调试技术性强，许多技术人员及施工人员开始接触时由于对现场总线技术的了解程度不同，再加上现场施工情况复杂，因而导致现场安装不规范、工艺质量差，造成现场总线通讯上存在着一些隐患，如果不能及时发现和处理，将有可能导致系统出现通讯故障，从而影响整个系统的正常运行。
一、现场总线简介
现场总线是一个数字化的、串行、双向传输、多分支结构的通信网络系统，是用于工厂/车间仪表和控制设备的局域网。本文以艾默生的Ovation现场总线控制系统为例进行阐述，目前国内主要采用的是Profibus-DP和FF-H1现场总线协议，其中PROFIBUS DP数据传输速率9.6Kbps～12Mbps，FF-H1传输速率为31.25Kbps。整体网络拓扑结构示意图如下所示：
二、现场总线施工要求
2.1 总线电缆敷设
为确保总线线路通信正常，总线电缆除应与常规电缆一致的要求外，还要特别注意以下要求：
2.2.1 当通信电缆通过复杂电磁环境（如变频器等强干扰源）或离开桥架后应用金属套管保护。
2.2.2 进入控制柜的通信电缆避免在控制柜外与任何动力电缆平行。
2.2.3 站与站之间通信电缆不应出现中间断点。如果电缆长度不够，则应重新敷设；如果是该设备暂时未安装而无法接线，则应使用专用连接器临时接通，而不应简单地扭接。也可不截断通信电缆，留有余地后直接连接下一个总线设备。
2.2.4 带连接头的P通信电缆的敷设应使用保护套管将连接头进行保护以避免其损坏，未连接的光缆插头和插座应用保护罩进行防护。
2.2.5 通信电缆敷设余量不宜过长，不应形成环状。
2.2.6 任意两个相邻PROFIBUS DP从站间的DP电缆长度宜不小于1m。
2.2.7 在PROFIBUS DP网段中，当传输速率超过1.5Mbit/s时，任何分支线路（Spur Lines）都不应存在，在分支线路上不应使用终端电阻，扩展网络应尽量使用中继器，分支线路长度应按照表1的要求敷设。
2.2.8 在FF-H1网段中，网段总长度等于主干线与所有分支线的长度之和。
2.2.9 FF-H1网段中的分支线宜不超过30m，且每个分支线应只连接一个FF-H1设备。
2.2 总线电缆接线
标准PROFIBUS DP电缆
标准PROFIBUS DP电缆一般都是A类电缆，为屏蔽双绞电缆，其中数据线有两根：A-绿色和B-红色，电缆的外部包裹着编织网和铝箔两层屏蔽，最外面是紫色的外皮（图1）。
标准的FF-H1总线电缆其中数据线有两根：+橙色和-蓝色，电缆的外部包裹着铝箔+85%覆盖率镀锡铜丝编织屏蔽，最外面是橙色的阻燃PVC或者PUR（图2）。
电缆接线是安装工序中最重要的一环，接线质量的好坏直接关系到整個系统的安全稳定运行。现场总线电缆接线相对于常规电缆接线施工要求更高，需要我们在施工过程中特别注意以下几个方面的要求：
2.2.1 现场总线网段对绝缘要求高，为了防止总线回路受潮，应采用IP65防护等级接线箱。电缆穿入接线箱时可使用防爆电缆密封接头。可采用总线专用端子块与各总线设备连接，每个总线专用端子块具有短路保护作用。
2.2.2 在FF现场总线设备上，支线电缆的设备端屏蔽线应剪断，并要用绝缘带包好，不应与表壳接地螺丝连接。
2.2.3 如果干线电缆是多芯电缆，则不同总线网段的屏蔽线不应在接线箱内被互相连接在一起，也不应与总屏蔽线连在一起。
2.2.4 机柜、接线盒内无屏蔽的通信线不应与电源线缠绕，没有屏蔽的露出接线部分应尽量短，宜控制在5cm以内。
2.2.5 DP、FF总线电缆进入机柜时将电缆保护层剥去适当长度露出屏蔽层，注意不要破坏其屏蔽层，使用专用EMC电缆卡将其固定在机柜入口，确保其屏蔽层与入口铜排可靠连接。
2.2.6 应确保通信电缆不会被屏蔽接夹头所挤压变形，尽量避免屏蔽连接头有大的外力负荷。
2.2.7 通信电缆在机柜内布线时，应远离干扰源，应避免与高电压、大电流的电缆在同一线槽内走线，不宜在柜内形成“环”，应避免将变频器等干扰源包围在“环”内。
三、施工中典型通讯故障分析及处理
问题一：终端电阻问题
Profibus现场总线网络中，每个网段的末端必须安装匹配的有源终端电阻，且终端电阻不可多也不可少，终端电阻安装的不合适会导致通信信号的反射，造成信号不稳定，终端电阻的阻值应为220Ω，由于首尾均有终端电阻，所以回路中阻值应为110Ω。无源的终端电阻相当于没有安装，所以现场连接现场总线网络时通常在总线末端安装独立的有源终端，而不采用末端设备自身的终端电阻，其目的是防止更换末端设备时，使总线失去终端电阻而导致整条总线通信不稳。
[关键词]现场总线 施工 DP总线 FF总线
中图分类号：TP336 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0087-02
前言
在工程建设中现场总线技术实现数字化电厂控制方案，该技术较常规机组而言施工安装要求较高，设备调试技术性强，许多技术人员及施工人员开始接触时由于对现场总线技术的了解程度不同，再加上现场施工情况复杂，因而导致现场安装不规范、工艺质量差，造成现场总线通讯上存在着一些隐患，如果不能及时发现和处理，将有可能导致系统出现通讯故障，从而影响整个系统的正常运行。
一、现场总线简介
现场总线是一个数字化的、串行、双向传输、多分支结构的通信网络系统，是用于工厂/车间仪表和控制设备的局域网。本文以艾默生的Ovation现场总线控制系统为例进行阐述，目前国内主要采用的是Profibus-DP和FF-H1现场总线协议，其中PROFIBUS DP数据传输速率9.6Kbps～12Mbps，FF-H1传输速率为31.25Kbps。整体网络拓扑结构示意图如下所示：
二、现场总线施工要求
2.1 总线电缆敷设
为确保总线线路通信正常，总线电缆除应与常规电缆一致的要求外，还要特别注意以下要求：
2.2.1 当通信电缆通过复杂电磁环境（如变频器等强干扰源）或离开桥架后应用金属套管保护。
2.2.2 进入控制柜的通信电缆避免在控制柜外与任何动力电缆平行。
2.2.3 站与站之间通信电缆不应出现中间断点。如果电缆长度不够，则应重新敷设；如果是该设备暂时未安装而无法接线，则应使用专用连接器临时接通，而不应简单地扭接。也可不截断通信电缆，留有余地后直接连接下一个总线设备。
2.2.4 带连接头的P通信电缆的敷设应使用保护套管将连接头进行保护以避免其损坏，未连接的光缆插头和插座应用保护罩进行防护。
2.2.5 通信电缆敷设余量不宜过长，不应形成环状。
2.2.6 任意两个相邻PROFIBUS DP从站间的DP电缆长度宜不小于1m。
2.2.7 在PROFIBUS DP网段中，当传输速率超过1.5Mbit/s时，任何分支线路（Spur Lines）都不应存在，在分支线路上不应使用终端电阻，扩展网络应尽量使用中继器，分支线路长度应按照表1的要求敷设。
2.2.8 在FF-H1网段中，网段总长度等于主干线与所有分支线的长度之和。
2.2.9 FF-H1网段中的分支线宜不超过30m，且每个分支线应只连接一个FF-H1设备。
2.2 总线电缆接线
标准PROFIBUS DP电缆
标准PROFIBUS DP电缆一般都是A类电缆，为屏蔽双绞电缆，其中数据线有两根：A-绿色和B-红色，电缆的外部包裹着编织网和铝箔两层屏蔽，最外面是紫色的外皮（图1）。
标准的FF-H1总线电缆其中数据线有两根：+橙色和-蓝色，电缆的外部包裹着铝箔+85%覆盖率镀锡铜丝编织屏蔽，最外面是橙色的阻燃PVC或者PUR（图2）。
电缆接线是安装工序中最重要的一环，接线质量的好坏直接关系到整個系统的安全稳定运行。现场总线电缆接线相对于常规电缆接线施工要求更高，需要我们在施工过程中特别注意以下几个方面的要求：
2.2.1 现场总线网段对绝缘要求高，为了防止总线回路受潮，应采用IP65防护等级接线箱。电缆穿入接线箱时可使用防爆电缆密封接头。可采用总线专用端子块与各总线设备连接，每个总线专用端子块具有短路保护作用。
2.2.2 在FF现场总线设备上，支线电缆的设备端屏蔽线应剪断，并要用绝缘带包好，不应与表壳接地螺丝连接。
2.2.3 如果干线电缆是多芯电缆，则不同总线网段的屏蔽线不应在接线箱内被互相连接在一起，也不应与总屏蔽线连在一起。
2.2.4 机柜、接线盒内无屏蔽的通信线不应与电源线缠绕，没有屏蔽的露出接线部分应尽量短，宜控制在5cm以内。
2.2.5 DP、FF总线电缆进入机柜时将电缆保护层剥去适当长度露出屏蔽层，注意不要破坏其屏蔽层，使用专用EMC电缆卡将其固定在机柜入口，确保其屏蔽层与入口铜排可靠连接。
2.2.6 应确保通信电缆不会被屏蔽接夹头所挤压变形，尽量避免屏蔽连接头有大的外力负荷。
2.2.7 通信电缆在机柜内布线时，应远离干扰源，应避免与高电压、大电流的电缆在同一线槽内走线，不宜在柜内形成“环”，应避免将变频器等干扰源包围在“环”内。
三、施工中典型通讯故障分析及处理
问题一：终端电阻问题
Profibus现场总线网络中，每个网段的末端必须安装匹配的有源终端电阻，且终端电阻不可多也不可少，终端电阻安装的不合适会导致通信信号的反射，造成信号不稳定，终端电阻的阻值应为220Ω，由于首尾均有终端电阻，所以回路中阻值应为110Ω。无源的终端电阻相当于没有安装，所以现场连接现场总线网络时通常在总线末端安装独立的有源终端，而不采用末端设备自身的终端电阻，其目的是防止更换末端设备时，使总线失去终端电阻而导致整条总线通信不稳。