Odgałęzienia, przewody magistralne i terminatory: jak prawidłowo zbudować skrzynkę przyłączeniową Foundation Fieldbus

Przegląd instalacji oparty na artykule instrumentationtools.com „Skrzynka przyłączeniowa 4-20mA a skrzynka przyłączeniowa Fieldbus (FF)”.

P: Czym skrzynka przyłączeniowa FF różni się od skrzynki przyłączeniowej 4-20mA?

Konwencjonalna skrzynka przyłączeniowa zawiera listwę zaciskową, taką jak złączka rozłączna Phoenix Contact MTK, oraz szynę uziemiającą. Pary przewodów polowych są podłączane z jednej strony, kable wieloparowe prowadzące do szafy krosowniczej wychodzą z drugiej, a ekrany są zakańczane zgodnie z przyjętą filozofią projektu. Każda para jest niezależna, więc zwarcie jednej pary zakłóca działanie jednej pętli.

Skrzynka przyłączeniowa Foundation Fieldbus obsługuje segment sieci. Należy spodziewać się płytek odgałęzień z barierami, zespołu zakończenia magistrali głównej, ochrony przeciwprzepięciowej oraz terminatora. Jedno wadliwe połączenie może wyłączyć kilkanaście przyrządów, dlatego instalacje FF powinny być wykonywane przez osoby przeszkolone z zasad działania segmentów, a nie tylko z dokręcania zacisków.

P: Który kabel jest odgałęzieniem, a który magistralą główną?

Kabel biegnący od przyrządu polowego jest odgałęzieniem. Kabel biegnący w stronę systemu sterowania, na przykład do modułu komunikacyjnego Yokogawa ALF111-S50 FOUNDATION Fieldbus lub urządzenia łączącego Allen-Bradley 1788-EN2FFR, jest magistralą główną. W instalacji z magistralą główną o wysokiej mocy magistrala główna nie jest iskrobezpieczna, a odgałęzienia są iskrobezpieczne; ten mieszany układ determinuje rozmieszczenie wszystkich elementów w obudowie.

P: Czy mogę zmienić trasę wewnętrznego okablowania na miejscu?

Nie. Zespół zakończenia magistrali głównej jest odizolowany płytą separacyjną, a obwody iskrobezpieczne i nieiskrobezpieczne nie mogą współdzielić przestrzeni ani zacisków. Dostawca okablowuje skrzynkę w fabryce jako część certyfikowanego zespołu. Inżynier na miejscu podłącza wyłącznie kable odgałęzień i magistrali głównej do płytek.

P: Ilu terminatorów potrzebuje segment?

Dokładnie jednego na każdym fizycznym końcu i tylko na końcach. Foundation Fieldbus jest magistralą z kodowaniem Manchester, a odbicia sygnału powodują jej nieprawidłowe działanie. Dwa terminatory na jednym końcu pogarszają sygnał równie mocno jak ich brak.

P: Dlaczego ochrona przeciwprzepięciowa jest tak ważna?

Odgałęzienie prowadzone na wieżę lub przez obszar zbiorników stwarza ryzyko wystąpienia przepięć indukowanych przez wyładowania atmosferyczne. Urządzenie takie jak ogranicznik przepięć Phoenix Contact TTC-6P-1X2-M-24DC-UT-I jest umieszczane przed wrażliwą elektroniką bariery, taką jak bariera separująca MTL5516c. Skrzynkę należy budować zgodnie z zatwierdzonym schematem segmentu i nigdy nie dodawać odgałęzienia wyłącznie po to, aby dopasować instalację do warunków na miejscu.

P: Czy mogę podłączyć multipleksery temperatury do segmentu Fieldbus?

Tak. Multiplekser montuje się we własnej skrzynce i podłącza do skrzynki przyłączeniowej FF jako jedno odgałęzienie, podobnie jak przetwornik. Każdy segment należy ograniczyć do jednego lub dwóch multiplekserów, ponieważ odpytują one urządzenia powoli, a zbyt duża ich liczba wydłuża czas cyklu. Podczas uruchamiania projektu Yokogawa CENTUM, przy którym pracowałem, trzy skrzynki multiplekserów na jednym segmencie powodowały nierównomierne częstotliwości skanowania. Zmiana konfiguracji do dwóch multiplekserów na segment rozwiązała problem w ciągu jednego popołudnia.

P: Jaka jest prawidłowa kolejność zakańczania?

• Sprawdź schemat segmentu: liczbę odgałęzień, długości kabli, położenie terminatorów i adresy urządzeń.
• Sprawdź płytę separacyjną, aby odgałęzienia iskrobezpieczne i nieiskrobezpieczna magistrala główna pozostały rozdzielone.
• Najpierw podłącz magistralę główną, dokręć dławnice z odpowiednim momentem oraz potwierdź ekranowanie i ciągłość.
• Zamontuj terminator tylko na jednym końcu segmentu, a następnie sprawdź napięcie magistrali.
• Podłącz odgałęzienia do płytek barierowych, zachowaj właściwą polaryzację i nigdy nie mieszaj kanałów barier.
• Przeprowadź uruchomienie za pomocą komunikatora: sprawdź kształt fali, liczbę urządzeń i margines zakłóceń.

P: Jaka konserwacja pozwala utrzymać segmenty w działaniu?

Usterki Fieldbus często mają przyczyny mechaniczne. Luźne dławnice, wnikanie wody i korozja płyty dławnicowej zniekształcają przebieg. W wilgotnych lokalizacjach sprawdzaj korki odpowietrzające i drożność odpływów, upewnij się, że moduły barier są właściwego typu, oraz przechowuj na miejscu zapasową płytkę odgałęzień i zestaw terminatorów. Dokumentuj każdą zmianę, ponieważ dodanie jednego przyrządu zmienia budżet mocy i długość segmentu.

Wnioski i zalecenia dotyczące działań

Skrzynka przyłączeniowa FF to sprzęt sieciowy umieszczony w obudowie. Należy przestrzegać podziału zapewnianego przez płytę separacyjną, zakańczać segment tylko raz na każdym jego końcu, przestrzegać limitu od jednego do dwóch multiplekserów oraz przeprowadzać uruchomienie na podstawie analizy kształtu fali. Informacje dodatkowe można znaleźć w artykule porównawczym na stronie instrumentationtools.com oraz w specyfikacjach Foundation Fieldbus organizacji FieldComm Group.

Autor: He Jingchuan jest inżynierem automatyki przemysłowej z ponad 10-letnim doświadczeniem w zakresie sterowników PLC, systemów DCS i systemów sterowania.