基金會現場總線網段設計練習內容FF拓撲結構及設計網段設計計算練習現場網段測試練習FF總線的連接和安裝Designafieldbussegment總線段設計DesignateTerminatorlocations終端器位置設計Specifycabletyperequirements電纜類型及計算Specifypowerrequirements電源Specifygroundingpractices接地Specifyshieldingpractices屏蔽H1網段拓撲構成主設備總線設備可以連接在支線上現場設備終端器終端器總線現場總線供電電源最長1900M電源調理器H1網絡拓撲結構干線（Trunk）:H1網段中通信主干線，作為其他線路（支線）主要傳輸源，是網絡中任何兩個設備間最長的電纜路徑。支線（Spur）:H1網絡干線上的分支，每條支線上可接1-4臺現場設備。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）所終結的現場總線的一個部分（終端器連接到總線的H1卡）。

ControlRoomEquipmentJunctionBoxSpursTrunkSplices拓撲結構

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傳輸導線的性能參數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單點型ControlNetworkTree樹型H1總線拓撲結構H1H1H1現場總線接口I/OH1總線物理信號波形與網絡配置VoltageTimeDCbias9to32Volts0.75to1.0Vp-p現場總線信號DeviceCurrent+0ReceivingTransmitting現場設備15to20mAp-p100OhmPowerSupply100Ohm現場總線網絡CC信號波形31.25Kbit/s

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

ToA/DConverterWirePair+-Analog4-20mAFieldDevice現場總線段H1fieldbusInterfaceTT24VDCBulk+-

PowerSupply++--現場總線設備現場總線接口終端器這一對線通過以下改變成為現場總線網絡：

模擬量接口由現場總線接口

取代.由H1卡取代控制系統的模擬量卡增加24VDC電源和供電由數字現場設備取代模擬現場設備增加終端器網段的擴展當網段需要擴展時，如增加的設備都位于在一段展開的長度小于100m的電纜上時，終端器不需移動，當增加設備的電纜大于100m時，則移動到最遠的設備上。TTNewdevicesH1fieldbusInterface網段的擴展終端器設置的準則可以靈活掌握.上圖中右端終端器，位于聯接盒處，我們可以假設所有現場設備與聯接盒距離相等，但如果某一設備比其它的電纜明顯長很多，就應將終端器移到此設備上去。TTH1fieldbusInterface電纜長度的計算每段的總長度限制在1900m.其計算公式為: 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在增加設備時，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，兩種電纜的最大長度由以下公式決定：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型電纜單獨使用時的長度 MAXY=maximumlengthforYaloneY型電纜單獨使用時的長度舉例:(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絡配置兩線制總線設備(總線供電)需要9-32VDC驅動.網絡配置時應考慮下述條件: 每臺設備耗電量設備在網絡中的位置電源在網絡中的位置每段電纜的電阻電源電壓TT+-++--H1fieldbusInterface24VDCBulk

PowerConditioner設計分析舉例：網段最大距離計算假設：電源位于網段一端，設備位于另一端；

電源供電電壓Vo=19VDC@350ma

設備最低工作電壓=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/每公里線路阻抗當設備數為10時，最大網段距離：

(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的網段上有13個設備。按照上頁表中的數據，13個設備的網段最大距離是874米，作進一步的分析如下：

電壓降應小于10VDCVdrop=負載電流*回路阻抗

在0.6km，13個設備的壓降=0.260Ax44Ohms/kmx.6km=6.86V

在延長0.4km到達7個設備處的壓降=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網段中，不得將雙絞線的任何一根導線接地。網絡電纜屏蔽層首推單點接地，即網段電纜的屏蔽線應在網段主機處末端接地。其他屏蔽線接地方法參見應用指南AG-163Rev.2.0。采用多對屏蔽雙絞線電纜時，雙絞線的屏蔽線不得與其他網段連接。屏蔽要求屏蔽應做到:電纜有屏蔽層。整條電纜（干線和支線）匯集于一點接地。可選擇在現場設備的接線盒處。TTfieldbusPowerSupply+-

PowerConditioner++--SH1fieldbusInterface

測試設備連接舉例：MTL電源和網段連接連接舉例：MTL電源和網段連接

連接舉例：MTL電源和網段連接連接舉例：MTL電源和網段連接連接舉例：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電源和網段連接20-35VDC20-35VDC連接舉例：P+F電源和網段連接危險區Zone1危險區Zone024-30VDC24-30VDCDCS系統FF現場總線H1卡高可靠性FF配電FieldbarrierTM-IH1主干線EExeIICH1分支EExiaIIC8個熱電偶、熱電阻、mV、電阻信號DI/DOHSE特點100Mbit(允許10Mbit,1Gbit)WireandFiberOptic雙絞線和光纜StandardEthernetInterfaces標準以太網接口StandardEthernetSwitches標準以太網集線器StandardEthernetwiringpractices標準以太網接線規則LinkingDevices鏈接設備(網關和網橋）Redundancy冗余高速以太網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網段設計練習-1電壓計算網段設計練習-1電壓計算答案1/4網段總電流=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網段設計練習-1電壓計算答案2/4網段總電流=20+30+20+15+25=110mA在設備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網段設計練習-1電壓計算答案3/4網段總電流=20+30+20+15+25=110mA在設備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網段設計練習-1電壓計算答案4/4網段總電流=20+30+20+15+25=110mA在設備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網段設計練習-2電壓計算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-