FF现场总线在沙特MAADEN选矿项目中的应用

2022-09-10

基金会现场总线 (Foundation Fieldbus) 通常称为FF现场总线, 以其技术先进而成为一种极具竞争力的总线技术, 经过多年的发展, 已经形成了一个成熟的、开放的、全数字化的工业通信系统。而FF智能仪表是嵌入微处理器、实时嵌入式操作系统和FF现场总线协议, 具有传感测量、数字通信、自动补偿、自动诊断、分散控制、信息存储等功能的仪表。

1 工艺流程简介

沙特MAADEN矿业公司年产1200万吨磷精矿选矿厂装置由水气工段 (6A00区域) 、矿石粗碎工段 (6A10区域) 、矿石细碎工段 (6A20区域) 、磨矿工段 (6A30区域) 、浮选工段 (6A40区域) 、湿产品堆场 (6A50区域) 、干燥工段 (6A60区域) 、成品矿仓工段 (6A70区域) 、尾矿工段 (6A80区域) 组成。

2 控制方案

2.1 控制系统结构

现场整个控制系统由3个远程控制站:分别为粗碎工段控制站、细碎工段控制站、成品仓控制站和1个中央控制站组成;远程控制站与中央控制站之间通过光纤连接进行通讯;工程师站设在中央控室内。

2.2 控制站

整个系统应用10套支持FFH1接入功能的横河CS-3000控制站, 每套控制站中采用控制器冗余、IO冗余, 保障系统安全可靠。FFH1现场总线通讯模块下带有4个端口, 即4个网段, 通过现场总线专用电缆 (主干网络) 连接到现场总线接线盒, 现场总线专用电缆 (分支网络) 从现场总线接线盒连接到现场总线仪表, 每个现场总线接线盒最多连接8台FFH1智能仪表。在现场共分布安装57个现场总线接线盒。

2.3 控制网络

工程师站、控制系统之间以高速以太网为通讯介质进行数据交互。控制网络为冗余配置, 为通信提供了安全性和可靠性。

2.4 FF现场总线智能仪表

FF现场总线控制系统采用EMERSON公司、E+H公司、METTLER TOLEDO公司、FISHER公司、P+F公司的FF总线认证产品, 包括支持FF总线技术的网络化控制系统:横河CS-3000 DCS控制系统等组成。

2.5 FF总线网段设计

FF现场总线网段的设计主要考虑了网段总的电流负载、电缆型号、干线长度、支线长度、电压降和现场总线最大连接设备数量等因素, 整个系统由Yokogawa公司ALF111 (4 Segment H1Bus FF Module) 42块 (冗余配置) 、P+F公司MBHD-FB-4R (FF Mother Board) 22块、P+F公司HD2-FBPS (Isolator Power Supply Module) 176块 (冗余配置) 、P+F公司HD2-DM-B (Diagnostic Module Base) 22块、P+F公司R2-SP-N8 (Segment Protector) 57块组成;设计按工艺工段配置, 整个系统共计设计88个网段, 实际使用57个网段, 每个网段最多挂接8台现场总线仪表, 共计276台FFH1现场总线仪表, 其中包含60台分体式电磁流量计变送器、2台双法兰隔膜压差变送器、35台雷达液位变送器、9台普通型压力变送器、31台单法兰隔膜压力变送器、13台单法兰隔膜液位变送器、20台核子密度计、26台p H计变送器、17台热电阻温度变送器、2台热电偶温度变送器、1台质量流量变送器、60台控制阀。具体如下表所示。

2.6 总线供电

H1现场总线在一根屏蔽双绞线电缆上完成对多台现场仪表的供电和双向数字通讯。控制系统所配备的H1网卡通常只负责与现场仪表的双向通讯。而总线的供电则需由专门的FF配电器完成。

H1总线以段为单位, 每块H1网卡有4个端口, 每个端口连接一个段, 而每一段需配一台FF配电器。总线的两端还需各配一个终端电阻, 以消除高频信号的回声。

现场总线网络有许多需要外置电源供电的二线制现场设备, 一般工作电压为9-32V, 典型为24V。每台设备吸收电流在10-25m A之间。为了确保足够的电压维持运行, 就必须在现场总线区域配置时知道每台设备的功耗、位置、电缆的阻抗和电源电压等情况, 分别计算出干线、支线上的电压降, 最终得到现场设备上的电压。

总线电源采用24VDC、2A电源;主干线长度不超过1000米, 分支长度不超过30米;将控制回路中的智能仪表设备设计在同一网段中, 网段设计为鸡脚式拓扑结构。