过程现场总线安装要点探讨

吴凯

摘要：现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线。本文结合某热电联产工程中采用的西门子过程现场总线，简要地对其安装要点进行探讨。

关键词：过程现场总线；安装；探讨

1 概述

江苏某燃机热电联产工程DCS系统采用SIEMENS T3000系统，部分设备采用SIEMENS总线技术控制，包括两种控制方式：DP和PA。电动门采用冗余DP网段形式环形连接：总线箱-设备-设备-…-总线箱。PA设备（气动门、变送器等）则采用树形连接：总线箱-各个PA盒-各个设备。总线控制与常规控制方式相比，减少了大量控制电缆的敷设，DCS机柜内也减少了卡件的安装，节省了不少成本。总线控制设备的稳定可靠性和现场环境、安装质量紧密相关，这就对安装质量提出了很高的要求。

2总线安装技术要点

2.1总线电缆布线要求

2.1.1防干扰措施

一般来说，电厂的许多电缆都带有高压和大电流，将总线电缆与这样的电缆放置在一起可能造成干扰，从而使数据传输产生错误，可采用以下方法减少干扰：

① 与可能造成干扰的电缆间隔距离尽量远，最好布置于不同桥架，与1kV以上电源

并行时，距离减少30厘米。无屏蔽的通讯线与电源线缠绕是不行的（如图1）。尽量减少与可能造成干扰的电缆并行走线，总线电缆与电源电缆交叉尽量是直角交叉（如图2）。

图1 图2

② 总线电缆不可与60V以上电源电缆或电信电缆共用电缆桥架、平行走线，无法避免时必须用金属隔板分离，当电缆通过复杂电磁环境（如变频器等强干扰源）或离开桥架后必须用金属套管保护。

2.1.2总线电缆的敷设

敷设总线电缆时需注意以下几点：

① 在储存、运输和敷设过程中，总线电缆两端应有热缩套管封闭，这可以避免线芯的氧化以及灰尘和湿气的进入。允许的温度范围为-40℃～+60℃

② 带连接头的总线电缆敷设要用保护套管将连接头进行保护以避免其损坏，总线光缆对灰尘非常敏感，未连接的光缆插头和插座一定要用保护罩进行防护。

③ 总线电缆允许最大拉伸力为100N，最小弯曲半径：单个弯曲，半径≧75mm；多个弯曲，半径≧150mm。若弯曲半径小于此数据，将对总线电缆造成损坏并改变其电气特性。

④ 如果总线电缆打结，不允许直接拉拽电缆，应将打结部分放松后慢慢解开，否则可能造成电缆短路（绝缘层和铜芯对拉力的不同，扭曲后塑料部分压缩，露出的铜芯会造成短路）。

⑤ 由于总线电缆的绝缘层较薄，桥架、金属保护管口极容易刮坏绝缘层，因此要用磨光机进行打磨，最好再用废电缆皮和护口圈进行保护。

⑥ 总线电缆敷完成后，同桥架内还有其它电缆要敷设，不要对先前敷设的电缆造成损坏，如果有可能，尽量最后敷设总线电缆。

2.1.3总线电缆的连接

无论DP或PA电缆，均为两芯专用电缆，分别为红色接正端（B）,绿色接负端（A），在所有连接中不能将两芯交叉连接。

2.2 总线设备的接线

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安装不规范，其主要注意点为：

2.2.1 现场总线网段对绝缘要求很高，为了防止总线回路受潮，规定用增安型（EEx e）接线箱，电缆穿入接线箱时使用防爆电缆密封接头。采用总线专用端子与各总线设备连接，每个总线专业端子块具有短路保护作用，短路时指示灯亮，保证一个支路短路时不影响其它支路的正常工作。

2.2.2 现场总线设备上，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。各段总线电缆的屏蔽线应在接线箱内通过接地端子连接起来，屏蔽线只能在机柜侧的端子接地，中间任何地方对地绝缘要良好，不能有多点接地情况，这样可以起到防止静电感应和低频（50Hz）干扰的作用。

2.3总线电缆及设备的屏蔽、接地要求

2.3.1 Profibus-PA总线采用单点接地原则，Profibus-DP总线采用多点接地原则。

2.3.2 对于多点接地的设备接地，为有效避免干扰的要求，因此要求厂房区域的接地网为等电势接地，系统各类总线设备的接地原则如下：

① 就地现场总线柜的入口安装接地铜条，选用25mm²接地电缆连接至就近的等电势接地系统，进入总线柜的Profibus-DP/PA总线电缆的屏蔽层与机柜入口的铜条可靠连接。

② Profibus-DP电缆屏蔽层与DP设备的屏蔽夹/端子可靠连接，并根据接地电缆长度选用4-8mm²电缆连接至就近的等电势接地系统（如图3），使接地电阻小于4Ω，若就近找不到可靠接地点（接地电阻可能大于4Ω），考虑取消此处的接地。

③ Profibus-PA电缆屏蔽层与PA设备的屏蔽夹(如有)及PA分配盒的电磁兼容接头可靠连接（如图4），PA现场分配盒根据KKS码按位置安装，需注意PA盒进口及出口以及内部接线端子的极性，PA设备及PA分配盒不接地。

图3 图4

3心得体会

3.1

总线接线要求高，用厂家专用的剥线工具，屏蔽线压制很重要；由于接线出现种种问题，调试很不顺利，通讯故障，设备故障，线路接得不对一个个出现，通过排查才一一解决。第一台机组施工相对缓慢，接下来两台机组吸取了之前的教训，接一个设备对一下总的线路，等全部接好差完线路无误后再给设备送电，避免卡件的损坏。短短一个星期内，总线设备全部调试完毕，大大缩短了进度。

3.2

总线设备抗干扰程度差，特别是总线电缆不能和动力电缆同路敷设，否则影响设备通讯和信号的稳定性。在开闭式水泵区域，我们单独安装了两路桥架，直接进总线箱。两侧电动门，变送器等总线设备的电缆走此桥架，与电气高压电缆、动力电缆隔离，避开了开闭式水电机变频器的干扰，保证了系统的稳定性。

3.3

DP型总线为环路连接，这样对接线要求就很高，我们通过现场实际情况专门采购了Y形小压线鼻子，这样不仅保证了不虚接，也方便了日后的检修工作。

3.4

一开始厂家对我们进行了培训，使我们对总线设备的安装有了初步了解。对于现场施工中出现的故障问题，要及时和调试所、设备厂家沟通寻求解决，不要轻视任何一个小问题。总线设备往往一环套一环，会引起整个网段的控制故障。

参 考 文 献

[1]PROFIBUS现场总线设备安装说明。西安热工研究院。

[2] PROFIBUS现场总线安装指导。西门子（中国）有限公司。

[3]卢志，陈勃，朱景刚。现场总线通讯不稳定因素的分析[J]。中国给水排水，2006年7月。