现场总线41775

现场总线仪表基础一．网络（横河现场总线系统）二．安全栅（P+F安全栅）1、从电源部分以下，均采用专用A型电缆。

2、安全栅部分采用FIELDBARRIER方式，型号：D0-FB-Ex4.**。

其主干线设计为增安型防爆，从而获得足够的配电容量，分支输出与主干线隔离，本质安全防爆，并兼容FISCO 和ENTITY 本安规范。

每个分支输出的本安配电为10V/40MA ，足可驱动市场上的所有本安现场仪表。

且FISCO 现场仪表和ENTITY 现场仪表可以挂接在同一台FIELDBARRIER 的不同分支上。

FIELDBARRIER 的每个分支有独立的短路保护，即JUNCTION BOX ，带短路保护功能。

支持带电维护操作。

任何分支回路的故障，如线路的短路和开路、现场仪表的故障等，不会影响其它分支和主干线的正常工作。

危险区Zone 1安全区DCS 系统FF 现场总线H1卡冗余的Power HubFieldbarrie TM-I 雷电浪涌保护器1 Host connection CN1A 11 Segment 1 trunk connection2 Host connection CN1B 12 Segment 2 trunk connection3 Host connection 13 Diagnostics module4 Shield/earth connection clamp 14 Segment 3 trunk connection5 Diagnostic bus connection 15 Segment 4 trunk connection6 Common alarm voltage free contact 16 Motherboard fastening screw7 Primary power connection 17 DIN rail slot8 Secondary power connection9 Power module10 Terminator switch segment 1三．定位器（以萨姆森定位器3787为例）1.设计原理数字式定位器将以下两者进行比较，①基于FOUNDATION TM Fieldbus传递的给定变量。

②调节阀行程和打开角度。

然后传递相应的信号压力，适用于线性和转角两种执行器连接方式。

3787型定位器据FOUNDATION TM Fieldbus标准与现场设备、程序逻辑控制器和过程管理系统相连。

集成的PID功能块允许现场过程变量要求的控制。

调节阀行程被感应位移传感器⑴测得并经转换器传递给微控制器⑵当系统偏差发生时，微控制器比较行程和给定变量来控制双向气路开关阀门（3，4），on-off valves根据相应的系统偏差经相应放大板充气（3）或排气（4）到执行器。

外盖内侧的两个LED显示定位器的操作状态。

定位器配备了标准的二进制输入口使任一FOUNDATION TM Fieldbus标准的过程信息信号化。

写保护开关（6）在盖子内侧，用以防止组态数据被修改。

强制放空：定位器在6～24V信号之间控制，可将相应的信号压力应用于执行器。

如果电压信号下降，信号压力切断，执行器放空。

无论微控制器输出变量是多少，调节阀都将到故障安全位置。

可选的限位开关对于标准的定位器，限位开关可调整。

两开关可使用于故障安全回路去显示阀位终端位置。

2．通信基于E EN20170/A1标准的FOUNDATION TM Fieldbus 规范传递数字信号来控制定位器。

数据在以EN 61158-2 为标准的双绞线内以31.25kbit/s 的速度传递。

3．定位器组态定位器可通过SAMSON组态和操作软件TROVIS-VIEW进行组态。

定位器组态，首先要用接口电缆将定位器的SERIAL INTERFALE 接口与PC 机RS-232接口相连。

定位器适应过程需要情况下，TROVIS-VIEW能使过程实现在线控制。

4. 操作在调节阀投用之前，通过遮住面板上的“手操”孔将调节阀操作到其末端位置。

在此过程中,检验其机械部分是否准确地工作。

如果因为机械部分选择不正确或尺寸不正确引起最大旋转角度超出范围，这个定位器可能被损坏。

4.1 指示灯在定位器盖子内侧有2个灯来监视定位器的起动，操作及显示其可能的错误，通常LEDS的意思如下。

红灯：设备起动或错误,不能操作。

绿灯：检测无错误；控制操作中或故障安全位置(如: 未初始化)。

红和绿:检测错误，控制操作可行。

细节描述见下表4.2 写保护和仿真开关在外壳内侧有2个微型开关，用于激活写保护和允许仿真功能。

当写保护开关是ON，定位器的组态数据将不能被修改。

在通讯后任何组态数据被修改之前，写保护开关必须设定在OFF。

当仿真允许时，AO功能块可利用仿真阀位值作为输出。

4.3 激活/失效强制排气功能1.通过旋开四个定位器内侧的螺丝钉拆下面板。

2.旋开开关板的中心螺丝，推开关板到一侧。

3.设定开关到希望的位置：（1） ENABLED > 允许功能（2） DISABLED > 禁止功能4.4 校验4.4.1 调整机械零位紧推位于定位器外盖内侧的零位开关，按箭头方向推至其能达到的最大位置，黄色的指示点将与面板上白线成一直线。

对于在初始化位置时打开的调节阀，例如：when the actuator’s fail-safe position is “actuator stem retracts”，定位器首先要被供气。

起动manual operation 功能增加气源压力，将阀位移到关闭位置，然后按零位开关。

4.4.2 初始化在气路接好，电路部分连接到总线上之后，必须进行初始化。

整个初始化过程中，定位器调整自己到最佳的摩擦状态和调节阀需要最佳的信号压力。

初始化将花费几分钟完成。

在这过程中，调节阀位将移动。

因此，在生产过程进行中不要初始化，除非一种情况：在起动过程中，现场截止阀被关闭。

操作软件中“start up”来给阀和执行器写数据设定“type of initialization”(初始化类型)为“rated range”(额定范围)，对于三通阀（three-way valves）选择“maximum range”(最大范围)开始初始化进行适合阀类型的组态设定以下:a．故障安全位置“actuator stem extends”:动作方向：inceasing/increasing(>>)给定变量增加，阀门打开给定变量少于1％的最终位置（紧关）给定变量大于125％的最终位置（功能失效）b.故障安全位置：“actuator stem retracts”：动作方向：inceasing/decreasing(<>)给定变量增加，阀门关闭。

给定变量少于-2.5％的最终位置（功能失效）给定变量大于99％的最终位置（紧关）c．设定延迟时间到最小值30秒d．输入位号e．如必要时，其他的一些组态也需要，例如对于旋转阀的独有特性。

调节阀未建立通讯，初始化也可直接进行。

f．给未安装在阀上的定位器供电，按如不能通信，必须使用缺省设置。

g．安装定位器，按使用合适的工具，按定位器外盖内侧的Init/Zero进行初始化。

当定位器出现给定变量对应的位置时，初始化结束。

NOTE:定位器第一次成功初始化后，按Init/Zero仅是零位校验。

通信后执行“Reset to default values”命令可取消已经完成的初始化，之后，Init/Zero键可执行一次新的初始化。

4.4.3 电子零位校验阀操作过程中，机械零位会漂移，这时要执行电子零位校验，按定位器外盖内侧的Init/Zero执行。

注：调节阀阀位要在全关位置紧推位于定位器外盖内侧的零位开关，按箭头方向推至其能达到的最大位置，黄色的指示点将与面板上白线成一直线。

再次按Key键，开始电子校验。

在Key键被按两次之后，将锁定约1分钟。

当定位器出现给定变量对应的位置时，电子校验结束。

四．变送器（以EJA为例）EJA变送器，以PID功能块举例说明现场总线变送器的使用。

1. PID功能块（PID调节器）PID功能块包括输入通道处理，PID调节和模拟输出通道处理。

PID块（PID调节器）的组态与每个自动工作相关联。

单调节回路，反馈调节，串级调节和带限制的串级调节分都能联合一个进一步的调节器块来实行。

下列条件存在的目的是处理PID功能块（PID调节器）内的测量变量。

信号测量，信号限制，模式控制，反馈调节，限制调节，报警探测和传递信号状态。

PID块（PID调节器）用于各种自动策略，这个块通过组态具有可伸缩性的控制算法。

PID块通过其操作模式（MODE_BLK）从CAS_IN,RCAS_IN或SP输入变量中获取设定点。

PV_SCALE,SP_HI_LIM,SP_LO_LIM,SP_RATE_UP和SP_RATE_DN组成了一个内部操作设定点。

块通过IN输入变量获取其设定点。

过程变量PV值由以下组成，要考虑PV_SCALE和第一个命令PV_FTIME的过滤。

这些值反馈到内部PID运算，算法包括一个比例数，一个积分和一个微分部分。

操作变量由设定值SP，过程变量PV （实际值）和系统偏差计算得到。

以下操作变量的运算部分包括PID:比例部分：比例部分对设定点SP或是过程变量PV（实际值）能迅速，直接起作用。

比例要素GAIN能改变操作变量。

相应系统偏差的变化通过增益因素而加倍。

如果调节器仅使用比例部分，则控制回路将会有永久的系统偏差。

积分部分：从使用了比例作用的操作变量的计算中得到了系统偏差，偏差通过调节器的积分部分积分化，直至这个偏差可忽略不计。

积分作用依靠系统偏差的大小和持续时间来矫正操作变量。

如果对积分时间而言RESET值是0，则调节器作为P或PD工作。

当积分时间减少时，积分部分对调节回路的影响增加。

微分时间在带有很长延迟时间的调节系统中，例如：温度控制回路中，使用调节器的微分部分RATE时很清楚的。

使用微分作用RATE，操作变量依靠系统偏差的变化率来计算。

输出值OUT由对应于OUT_SCALE,OUT_HI_LIM和OUT_LO_LIM参数的操作变量计算得到。

输出值传递到与功能块连接的下游去。

输出值OUT的状态受到依靠PID块输入变量状态的STATUS_OPTS参数影响。

这也就允许了例如，激活连接输出块的下游的故障状态。

BYPASS参数允许内部设定点直接转换成修正值。

通过FF_VAL输出变量可以实现反馈。

TRK_IN_D和TRK_VAL允许了直接跟踪输出值。

2. PID功能块参数：五．组态1．工程/FCS、HIS/NODE/ IOM/ALF111卡2. 组态设备（设备位号与现场的要一致，不然无法写入现场设备中，分配设备地址及其他信息）。