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现场总线H1通讯接口模块FBM220/221

 

现场总线H1通讯接口模块（FBM220/221）提供现场总线标准的现场仪表与I/A系统的通讯功能。FBM220支持一路H1接口，FBM221支持4路隔离的H1接口。

现场总线设计成针对过程测量与控制仪表采用全数字双向通讯方式。其中H1总线设计成即可以数字又可4到20mA标准。采用屏蔽双绞线，现场设备可以安装在距离FBM220/221最多1900米（6270英尺）的地方。

FBM220/221支持标准的现场总线功能块（AI,AO,DI,DO），它经过I/A系列高速冗余以太网总线，传递所有块的参数到I/A控制系统。

H1端口与高速以太网总线隔离，同时彼此亦隔离。电源经过FBM终端板为现场仪表供电。

FBM220/221模块主要特点：

l 遵守现场总线标准，支持所有注册的H1现场总线仪表，允许使用其他制造商的现场总线仪表。

l 支持所有动态变量，这些变量可以是在控制站中组态的某控制策略中的联接值。

l 高级别的应用程序提供对现场仪表中所有变量的存取。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l 集成H1仪表数据到一个I/A系统程序表格，用于对应报警、趋势、以及画面功能的操作员显示，独立的通讯协议总线将用于传递这些数据给系统。

l 接线端子提供总线电源。典型的非内置安全接线端子包含变压器，该变压器为每个H1端口提供最大300mA的电流。

l FBM自动检测和处理在H1端口上联接的所有设备，并提供快速启动和通讯。

l 现场总线端口遵守ANSI/ISA,IEC61158,以及CENELEC EN 50170。

l FBM及其终端板适用于安装在2区的2类1级环境。

见图1,FBM220/221经过FCM和I/A以太网现场总线，与I/A控制站进行通讯。（关于通讯网络的其他信息，参见PSS 21H-2W1 B3中的DIN导轨FBM子系统总貌）参见图1所示，其他几类如使用内置安全保护的设备接入现场终端也是可行的。H1提供电源总是终端组态的一个功能。

 

图1.FBM220/221在典型网络组态中的应用

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

智能现场仪表联接主模块

FBM220/221做为智能现场仪表联接主模块，支持对每个H1端口上仪表的处理（一个端口对应FBM220,四个端口对应FBM221）。FBM220/221与H1现场仪表间一个发送/接收关系保证了各端口按规定的方式通讯。

FBM220/221接收来自现场仪表的数字信息（按工程单位），模拟输入、模拟输出这些可联接的变量被采集并被转变为IEEE标准的32位浮点数格式发给I/A控制系统。安全信息(AI/AO变量的状态)也被提供，做为诊断信息和信息检查。

紧凑、皱折设计

该模块设计紧凑，带有皱面铝壳防电保护。特殊设计的包装提供各种环境下的设备保护，甚至可用于苛刻等级，如ISA标准的S71.04.

该模块可以在线插拔/替换，不需要移动终端电缆、电源和通讯电缆等设备。模块可安装在一个DIN导轨的母板上，该母板最多能容纳8个FBM模块。母板可以是DIN导轨或架式固定的，它包括冗余现场总线的信号联接器，冗余独立的直流电源，以及终端电缆。

模块前端带有多个发光二极管（LED），用以显示模块的运行状态，如某单独H1端口通讯的工作状态等。

I/A系列现场总线通讯

模块与主控制站之间的通讯，借助一条可选择的冗余10Mbp以太网现场总线来完成。现场总线通讯模块（FCM）与FBM以2Mbp协议通讯，以10Mbp协议与以太网总线通讯。FBM220/221模块接收A或B冗余以太网总线之一的信号—只有当一路总线故障或被系统用户切换，否则，模块一直沿一条总线通讯。

现场总线技术

现场总线是一种全数字、串行、两路通讯系统，该系统可联接现场仪表如变送器、执行机构、调节器等。它是一种局域网，并被应用于集散控制系统的通讯网络之中。该技术包括物理层，通讯帧，以及用户应用块等。

物理层

FBM220/221做为一个小的、现场总线仪表的物理层接口，遵守IEC61158-2和ISA S50.02物理层标准。FBM220/221具有以下特性：

l 极性独立

l 最大35Vdc开路电压

l 支持通用H1仪表，经过第三方安全栅的内置安全H1仪表。

现场总线拓扑

图1为基本的现场总线拓扑示意图。此外还可以有其他多种拓扑结构（详见资料AG-140,现场总线应用指南，31.25kb/s接线与安装）。

 

 

 

 

FBM220/221 H1电源接线

表一列出了FBM220/221的各种特性

表1.FBM220/221 H1电源能力

（a） 

经过FOXBORO的接线端子（TA）供电。

（b） 在现场总线上的仪表数量取决于每个设备的电源功率、电缆类型、中继器的使用数量等参数。

性 能 规 范

现场总线通讯

接口

FBM220-1,H1端口隔离

FBM221-4, H1端口隔离

H1 总线特性

综述

非冗余，多结点通讯总线，31.25kbp。树型网络拓扑。每个FBM（及其H1端口）带有自己的联接驱动组态器（LAS）。

最大允许线长（a）

1900m(6270英尺)。其中包括通讯干线长度和所有结点跨接长度。

最大允许跨接长度，每个结点一台仪表

120m（396英尺），1到12台仪表在总线上

90m（297英尺），13到14台仪表在总线上

60m（198英尺），15到18台仪表在总线上

30m（99英尺），19到24台仪表在总线上

120m（396英尺），1到12台仪表在总线上

1m（3.3英尺），25到32台仪表在总线上

FBM220/221到TA的最大电缆长度

30m(99英尺)

总线上的最大仪表数量

FBM220，16

FBM221,32（每口8台）

数量取决于每个设备的电源功率、电缆类型、中继器的使用数量等参数。详见物理层说明。

点联接的最大数量

FBM220，24（c）

FBM221,64(每端口16个)

FBM220/221通道隔离

每个通道电流隔离并接地。模块的任一通道与地，或通道与通道之间可以承受一分钟的600Vac电压而不被损坏。

              注意

这不意味这些通道需要永久接入这样级别的电压。输入电压超过本书规定的限制，可能导致用户被电击。

遵守现场总线标准

现场总线拓扑与通讯在下列资料中说明：

-现场总线在工业控制系统中的应用，第二部分：物理层描述和服务定义，

  ISA S50.02-1992

-工业控制系统中的国际标准，第二部分：物理层描述和服务定义，IEC 61158-2(1993)数字数据

-工业控制系统中的现场总线，第三部分：数据链服务定义；第四部分：数据链协议定义，61158DIS,IEC SC65C/WG6-ISA SP50,1994-1998

 

 

 

遵守现场总线标准（续）

-现场总线定义，现场总线，1994-1998

I/A系列现场总线通讯

FBM220/221同与其相连的FCM经过I/A系列2Mbp模块总线通讯。FCM与控制站之间的通讯经过I/A系列10Mbp以太网总线通讯（见图1）。

总线电源

现场终端板提供总线电源。典型的非内置安全终端板包含变压器，该变压器为每个H1端口提供最大300mA的电流。

H1设备功能块

下列H1设备功能块支持FBM220/221及I/A系列系统的AI,AO,DI,DO。

FBM220/221电源要求

输入电压范围（冗余）

  24Vdc+5%,-10%

功耗

FBM220

  3.5W（最大）

FBM221

  4.0W（最大）

热耗散

FBM220

  3.5W（最大）

FBM221

  4.0W（最大）

信号联接

信号通过终端板(TA)与现场总线相连。详见PSS 21H-2W5 B4。

常规兼容性

常规特性

电磁兼容性（EMC）

欧洲EMC 89/336/EEC

  EN 50081-2辐射标准

  EN 50082-2抗扰标准

IEC 61000-4-2 ESD抗扰性

 

 

 

常规特性（续）

电磁兼容性（EMC）（续）

  FBM220: 触点 ±6 kV，大气8Kv

  FBM221: 触点 +6 Kv/-5.5kV，大气  8Kv

IEC 61000-4-3辐射区抗扰性

  10 V/m，80-1000MHz

IEC 61000-4-4电脉冲抗扰性

  2 kV，直流电源线和I/O电缆，普通方式

IEC 61000-4-5电波动抗扰性

  2 kV，I/O电缆，普通方式

IEC 61000-4-6传导抗扰性

  10V，150kHz到80MHz, 直流电源线和I/O电缆

IEC 61000-4-8电磁场抗扰性

  30 A/m, 50到60Hz

IEC 61000-4-11低电压、瞬间中断、电压波动抗扰性

产品安全

  欧洲低压标准，73/23/EEC

安全认证

用户的现场线路不是直接接入FBM 的。用户的所有接线是接入联合终端接线板的。安全认证仅适用于按美国和加拿大认证机构编写的FBM子系统用户指南（B0400FA）中DIN导轨安装标准使用的FBM，其中，UL/UL-C适用于1级，A-D组，2区，T4，机柜基础的系统。有关UL的详细资料，见PSS 21H-2W2 B3。

CENELEC(DEMKO)

CENELEC认证的EEx nA IIC T4 适用于CENELEC认证的区2机柜基础的系统。有关CENELEC认证的详细资料，见PSS 21H-2W2B3。

欧共体兼容性

满足所有欧共体指标要求，其中包括暴露大气（ATEX）指标94/9/EC，以及CE标准。

 

 

 

环 境 要 求

  工作                                        存放

   温度                                      温度

   -20至70℃(-4至158℉)                      -40至+70℃(-40至+158℉)

  相对湿度                                   相对湿度

   5至95％；无凝结                            5至95％；无凝结 

  海拔                                      海拔

   -300至+3000米(-1000至+10000英尺)       -300至+12000米(-1000至+40000英尺)

                                             环境污染 

                                            由ISA标准S71.04定义的IEC664-1规定

                                            的2级污染等级G3(苛刻)

    (a)安装该组件的机柜不同类型可放宽组件的环境限制。[参阅描述特定所用机柜约产品说明书(PSS)]

 

物 理 规 范

安装

FBM220/221可安装在母板上，该母板可以安装在一个DIN制式导轨上（水平或垂直），还可以通过使用安装工具，水平安装在一个19英寸架上。详见PSS 21H-2X2 B4。

重量

  284g(10oz)

尺寸

高

  102mm(4英寸)

  114mm(4.5英寸)包括联接片

宽

  45mm(1.75英寸)

深

  104mm(4.11英寸)

指示灯（前端）

工作状态

  红、绿；LED

通道通讯状态

  黄色LED，每通道对应一个