基金會現(xiàn)場總線網(wǎng)段設(shè)計(jì)練習(xí)

基金會現(xiàn)場總線網(wǎng)段設(shè)計(jì)練習(xí)內(nèi)容FF拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)網(wǎng)段設(shè)計(jì)計(jì)算練習(xí)現(xiàn)場網(wǎng)段測試練習(xí)FF總線的連接和安裝Designafieldbussegment總線段設(shè)計(jì)DesignateTerminatorlocations終端器位置設(shè)計(jì)Specifycabletyperequirements電纜類型及計(jì)算Specifypowerrequirements電源Specifygroundingpractices接地Specifyshieldingpractices屏蔽H1網(wǎng)段拓?fù)錁?gòu)成主設(shè)備總線設(shè)備可以連接在支線上現(xiàn)場設(shè)備終端器終端器總線現(xiàn)場總線供電電源最長1900M電源調(diào)理器H1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)干線（Trunk）:H1網(wǎng)段中通信主干線，作為其他線路（支線）主要傳輸源，是網(wǎng)絡(luò)中任何兩個(gè)設(shè)備間最長的電纜路徑。支線（Spur）:H1網(wǎng)絡(luò)干線上的分支，每條支線上可接1-4臺現(xiàn)場設(shè)備。長度范圍1-200m。接頭（Splices）:長度小于1m的分支。段：被它的特性阻抗（通過終端器）所終結(jié)的現(xiàn)場總線的一個(gè)部分（終端器連接到總線的H1卡）。

ControlRoomEquipmentJunctionBoxSpursTrunkSplices拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

ControlRoomEquipmentJunctionBoxSpurTrunkCableTypeABCD

H1TotalLength*1900m/6234ft1200m/3937ft400m/1312ft200m/656ft#ofDevices25-3219-2415-1813-142-12

MaxSpurLength**0m/0ft30m/98ft60m/197ft90m/295ft120m/394ftFieldDevices*TOTALlengthincludingallspurs**Maximumlengthofanyspurassumingonedeviceperspur.Subtract30mforeachadditionaldeviceperspur.Spur支線H1傳輸導(dǎo)線的性能參數(shù)電纜類型名稱型號截面積傳輸速率最大傳輸距離TypeA屏蔽雙絞線#18WG0.80mm231.25kbit/s1900mTypeB屏蔽多股雙絞線#22WG0.32mm231.25kbit/s1200mTypeC無屏蔽多股雙絞線#26WG0.13mm231.25kbit/s400mTypeD多芯，非雙絞線全屏蔽#16WG1.25mm231.25kbit/s200m

JunctionBox接線盒Daisy-Chain菊花鏈型BuswithSpurs總線型Point-to-Point單點(diǎn)型ControlNetworkTree樹型H1總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)H1H1H1現(xiàn)場總線接口I/OH1總線物理信號波形與網(wǎng)絡(luò)配置VoltageTimeDCbias9to32Volts0.75to1.0Vp-p現(xiàn)場總線信號DeviceCurrent+0ReceivingTransmitting現(xiàn)場設(shè)備15to20mAp-p100OhmPowerSupply100Ohm現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)CC信號波形31.25Kbit/s

傳統(tǒng)模擬量安裝4-20mA模擬儀表時(shí)，用2條線把一個(gè)信號送至現(xiàn)場或取自現(xiàn)場，該線對中的電流或電壓只代表一個(gè)過程變量.在現(xiàn)場總線安裝時(shí)，這一對線就成為一個(gè)段。+ControlSystemCurrent

ToA/DConverterWirePair+-Analog4-20mAFieldDevice現(xiàn)場總線段H1fieldbusInterfaceTT24VDCBulk+-

PowerSupply++--現(xiàn)場總線設(shè)備現(xiàn)場總線接口終端器這一對線通過以下改變成為現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)：

模擬量接口由現(xiàn)場總線接口

取代.由H1卡取代控制系統(tǒng)的模擬量卡增加24VDC電源和供電由數(shù)字現(xiàn)場設(shè)備取代模擬現(xiàn)場設(shè)備增加終端器網(wǎng)段的擴(kuò)展當(dāng)網(wǎng)段需要擴(kuò)展時(shí)，如增加的設(shè)備都位于在一段展開的長度小于100m的電纜上時(shí)，終端器不需移動，當(dāng)增加設(shè)備的電纜大于100m時(shí)，則移動到最遠(yuǎn)的設(shè)備上。TTNewdevicesH1fieldbusInterface網(wǎng)段的擴(kuò)展終端器設(shè)置的準(zhǔn)則可以靈活掌握.上圖中右端終端器，位于聯(lián)接盒處，我們可以假設(shè)所有現(xiàn)場設(shè)備與聯(lián)接盒距離相等，但如果某一設(shè)備比其它的電纜明顯長很多，就應(yīng)將終端器移到此設(shè)備上去。TTH1fieldbusInterface電纜長度的計(jì)算每段的總長度限制在1900m.其計(jì)算公式為: TotalSegmentLength（總長度）=Trunk（干線）+AllSpurs（支線） TotalSegmentLength=950 Trunk=800（干線） Spurs=50+20+20+60（支線）TT120m280m50m400m20m20m60mH1fieldbusInterface電纜混合使用舉例ExistingdevicesandCableTypeDNewdevicesandCable100m940mMaxlengthA-1900mB-1200mC-400mD-200mH1fieldbusInterface在增加設(shè)備時(shí)，電纜類型可能不同.上圖中,需增加940m

的B型電纜.混用電纜時(shí)，兩種電纜的最大長度由以下公式?jīng)Q定：LX/MAXX+LY/MAXY<1電纜混合使用舉例LX/MAXX+LY/MAXY<1其中: LX=lengthofcableX使用X型電纜的長度 LY=lengthofcableY使用Y型電纜的長度 MAXX=maximumlengthforXaloneX型電纜單獨(dú)使用時(shí)的長度 MAXY=maximumlengthforYaloneY型電纜單獨(dú)使用時(shí)的長度舉例:(100mTypeD)and(940mTypeB) 100/200+940/1200<1 .5+.78<1 1.28<1不推薦使用!舉例:(100mTypeD)and(940mTypeA) 100/200+940/1900<1 .5+.49<1 .99<1允許使用總線供電與網(wǎng)絡(luò)配置兩線制總線設(shè)備(總線供電)需要9-32VDC驅(qū)動.網(wǎng)絡(luò)配置時(shí)應(yīng)考慮下述條件: 每臺設(shè)備耗電量設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的位置電源在網(wǎng)絡(luò)中的位置每段電纜的電阻電源電壓TT+-++--H1fieldbusInterface24VDCBulk

PowerConditioner設(shè)計(jì)分析舉例：網(wǎng)段最大距離計(jì)算假設(shè)：電源位于網(wǎng)段一端，設(shè)備位于另一端；

電源供電電壓Vo=19VDC@350ma

設(shè)備最低工作電壓=9VDC

電纜最大壓降=10VDC

電纜阻抗(TypeA)=22Ohms/kmx2(loop)=44Ohms/km

電流消耗=20ma/Device則：最大距離(km)=允許線路壓降/線路電流/每公里線路阻抗當(dāng)設(shè)備數(shù)為10時(shí)，最大網(wǎng)段距離：

(10Volts/.2Amps)/44Ohms/km=1.136km=1136metersDC電路分析DeltaVH1TT19V1.0kmDevices8-1312.14V9.68V+-++--24VDCBulk

PowerSupplyDevices1-60.6km上圖中，在1km的網(wǎng)段上有13個(gè)設(shè)備。按照上頁表中的數(shù)據(jù)，13個(gè)設(shè)備的網(wǎng)段最大距離是874米，作進(jìn)一步的分析如下：

電壓降應(yīng)小于10VDCVdrop=負(fù)載電流*回路阻抗

在0.6km，13個(gè)設(shè)備的壓降=0.260Ax44Ohms/kmx.6km=6.86V

在延長0.4km到達(dá)7個(gè)設(shè)備處的壓降=0.14Ax44Ohms/kmx.4km=2.46V

在1.0km處，電壓降為=6.86+2.46=

9.32V<10V，可以接受接地要求整個(gè)網(wǎng)段中，不得將雙絞線的任何一根導(dǎo)線接地。網(wǎng)絡(luò)電纜屏蔽層首推單點(diǎn)接地，即網(wǎng)段電纜的屏蔽線應(yīng)在網(wǎng)段主機(jī)處末端接地。其他屏蔽線接地方法參見應(yīng)用指南AG-163Rev.2.0。采用多對屏蔽雙絞線電纜時(shí)，雙絞線的屏蔽線不得與其他網(wǎng)段連接。屏蔽要求屏蔽應(yīng)做到:電纜有屏蔽層。整條電纜（干線和支線）匯集于一點(diǎn)接地?？蛇x擇在現(xiàn)場設(shè)備的接線盒處。TTfieldbusPowerSupply+-

PowerConditioner++--SH1fieldbusInterface

測試設(shè)備連接舉例：MTL電源和網(wǎng)段連接連接舉例：MTL電源和網(wǎng)段連接

連接舉例：MTL電源和網(wǎng)段連接連接舉例：MTL電源和網(wǎng)段連接連接舉例：MTL5995PowerSupply24VdcINPUTfieldbussegmentwiring19Vdc/350ma{NoconnectionDCGroundReferenceMTL5995TOnfieldbusTerminatorfieldbusJunctionBoxNoconnectionSafetyGroundH1CardP1S0S1S2S3S4S5S6連接舉例：MTL5995PowerSupply連接舉例：P+F電源和網(wǎng)段連接KFD2-EB2.R4A.B-Y44151冗余配置電源模塊20-30VDC/4A連接舉例：P+F電源和網(wǎng)段連接MB-FB-4R冗余的FF配電器RedundantFFPSFFPowerHub母板連接舉例：P+F電源和網(wǎng)段連接20-35VDC20-35VDC連接舉例：P+F電源和網(wǎng)段連接危險(xiǎn)區(qū)Zone1危險(xiǎn)區(qū)Zone024-30VDC24-30VDCDCS系統(tǒng)FF現(xiàn)場總線H1卡高可靠性FF配電FieldbarrierTM-IH1主干線EExeIICH1分支EExiaIIC8個(gè)熱電偶、熱電阻、mV、電阻信號DI/DOHSE特點(diǎn)100Mbit(允許10Mbit,1Gbit)WireandFiberOptic雙絞線和光纜StandardEthernetInterfaces標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口StandardEthernetSwitches標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)集線器StandardEthernetwiringpractices標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接線規(guī)則LinkingDevices鏈接設(shè)備(網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)橋）Redundancy冗余高速以太網(wǎng)HSEHighSpeedEthernet(HSE)HSELinkingDevices

100M/1GbpsSwitchesWorkStationH1SegmentsHSEFieldDeviceHSEHostPlantServer連接舉例：NIHSE-H1連接SwitchHSE(Ethernet)H1SegmentH1DevicesHSElinkingdeviceFP-3000HSEFieldDevicePCI-FBUSH1Host10/100Mbps31.25KbpsTraditionalInstruments4-20mANI-FBUSMonitorNI-FBUSConfigurator連接舉例：NIHSE-H1連接High-SpeedEthernetLinkingDeviceEthernetTCP/IPInterface10BaseT(10Mb/s)H1(31.25kb/s)outputinterface2portsFFHSEClass42a-2Runsaslinkmaster網(wǎng)段設(shè)計(jì)練習(xí)-1電壓計(jì)算網(wǎng)段設(shè)計(jì)練習(xí)-1電壓計(jì)算答案1/4網(wǎng)段總電流=20+30+20+15+25=110mA在JB1測試電壓V = 19v- [2(1000ft)(20/1000ft)(0.110a)] = 19- (40)(0.110a) = 19- 4.4 = 14.6v在JB2測試電壓V = 14.6v-[2(700ft)(20/1000ft)(0.065a)] = 14.6- (28)(0.065a) = 14.6- 1.82 = 12.78v網(wǎng)段設(shè)計(jì)練習(xí)-1電壓計(jì)算答案2/4網(wǎng)段總電流=20+30+20+15+25=110mA在設(shè)備A處測試電壓V = 14.6v-[2(200ft)(20/1000ft)(0.020a)] = 14.6- (8)(0.020a) = 14.6- 0.16 = 14.44v在設(shè)備B處測試電壓V = 14.6v-[2(300ft)(20/1000ft)(0.025a)] = 14.6- (12)(0.025a) = 14.6- 0.3 = 14.3v網(wǎng)段設(shè)計(jì)練習(xí)-1電壓計(jì)算答案3/4網(wǎng)段總電流=20+30+20+15+25=110mA在設(shè)備C處測試電壓V = 12.78v-[2(100ft)(20/1000ft)(0.030a)] = 12.78-(4)(0.030a) = 12.78-0.12 = 12.66v在設(shè)備D處測試電壓V = 12.78v-[2(200ft)(20/1000ft)(0.020a)] = 12.78-(8)(0.020a) = 12.78-0.16 = 12.62v網(wǎng)段設(shè)計(jì)練習(xí)-1電壓計(jì)算答案4/4網(wǎng)段總電流=20+30+20+15+25=110mA在設(shè)備E處測試電壓V = 12.78v-[2(400ft)(20/1000ft)(0.015a)] = 12.78-(16)(0.015a) = 12.78-0.24 = 12.54v網(wǎng)段設(shè)計(jì)練習(xí)-2電壓計(jì)算exampleSegment#1TotalSegmentLength 3900ft TotalCurrentDraw 140maTrunkLength 2700ftDevices TT-103 200ft TV-103 100ft LT-101 150ft TT-104 100ft TV-104 250ft LT-102 400ftEstimatedVoltageatJB1-1V = 19v- [2(2700ft)(5/1000ft)(0.140a)] = 19- (27)(0.140a) = 19- 3.78 = 15.22vatJB1-1EstimatedvoltageatLT-102V = 15.22– [2(400)(5/1000)(0.020)] = 15.22– 0.08 = 15.14vatLT-102Segment#2TotalSegmentLength 5150ftTrunkLength 4300ft TotalCurrentDraw 170maDevices LV-202 200ft LT-202 150ft FV-204 100ft FT-204 100ft LT-201 200ft FT-203 50ft LV-201 50ftEstimatedVoltageatJB2-1V = 19v- [2(3800ft)(5/1000ft)(0.170a)] = 12.54vatJB2-1EstimatedvoltageatJB2-2V = 12.54–[2(700)(5/1000)(0.070)] = 12.05vatJB2-2EstimatedvoltageatLT-201V = 12.05–[2(200)(5/1000)(0.020)] = 12.01vatLT-201Segment#3TotalSegmentLength 5950ft TotalCurrentDraw 180maTrunkLength 4450ftDevices LV-301 200ft LV-302 250ft LT-301 350ft LT-302 150ft FV-304 200ft DV-305 300ft FT-