位于南卡羅萊納州哥倫比亞市的Eastman Chemical公司在其非危險區域設施中使用了基金會現場總線技術和Emerson公司的DeltaV硬件。此系統工作良好，Eastman公司決定在另一家工廠安裝現場總線技術。所面臨的挑戰是如何將類似于第一家工廠中的基金會現場總線系統安裝在具有完全不同的環境的第二家工廠中。

現場總線電源板載物理層診斷功能

挑戰

我們的第二家工廠具有很多Class I Div. 1和Class I Div. 2危險區域，而且不僅僅是爆炸性危險區域，還具有強烈的腐蝕性。通常本質安全FISCO(現場總線本質安全概念)段由于具有一定數量的信號損耗，所以僅允許最多4臺設備連接在較短的段內。我們希望所安裝的基金會現場總線系統能夠工作于嚴酷的條件下和爆炸性危險環境中，并且具有最高的本質安全段容量。我們還希望我們的員工可以在現場對儀表進行操作。

FISCO在臨界值周圍提供了常規的本質安全解決方案。它允許危險區域內更高的電壓和電流--12.8 V和115 mA。干線長度和支線長度分別是1000m和30m，它可以確保安全性，無需進行系統認證，FISCO不要求在現場接線盒中將帶電部件和非帶電部件隔離。

我一直在猶豫是否將這種對電壓有嚴格要求的現場總線技術應用在工廠中，原因之一就是系統剛投運時是很清潔的，但是我們的工作環境具有強腐蝕性，觸點會變臟，接線盒開始老化。時間一久，鐵銹和腐蝕就會對通訊產生影響，導致網絡不穩定。這些問題還會帶來額外的電阻，進而導致更高的電壓降。隨機和間歇性的通訊故障是很難發現并消除的。通常只有在工廠停機之后才能發現，而我們希望能夠在停機之前就發現這些問題。而且，我不確定12.8V是否足以補償腐蝕所導致的更多的電壓降，因為現場總線設備工作電壓最低為9V。

可能的解決方案

為了尋求最佳的解決方案，以應對我們所面臨的挑戰，我們參加了北卡羅來納州Charlotte市Robert E. Mason舉辦的研討會，會上我們看到了關于高級診斷模塊(ADM)的介紹。Pepperl+Fuchs公司聲稱其ADM不僅能夠節省投建和試運行的時間，還可以檢測到現場總線段上的問題情況和故障。安裝過程中的任何變動都可以在其對工廠性能造成致命影響之前被檢測到，例如那些由腐蝕帶來的影響，或者由于操作人員的忽視所導致的問題。

ADM是Pepperl+Fuchs公司Field- Connex產品線的一員，用于現場總線通訊。FieldConnex允許為你的項目設計專用的現場總線拓撲結構?，F場總線負責傳輸數據，而 FieldConnex提供基礎設施：電源、安裝設備和附件。高功率干線概念(HPT)與FieldBarrier結合，帶來了實現本質安全現場總線段的新方法。FieldConnex電源集線器中集成的ADM可以持續監控整個安裝過程。

高功率干線

HPT并非將現場總線干線上的能量限制在本質安全或者無火花的要求之下，而是限制到每一臺儀表的支線連接的能量。FISCO與HPT概念結合，干線上的能量由115mA提升到500mA，這種提升確保了現場儀表和設備安裝上的一致性，不用考慮危險區域分級。FieldBarrier在現場完成能量限制的任務，而不是在控制室中完成，因此能量更有效率的按需分配至相應的儀表。基于以上原因，段保護設備的安裝對于危險區域和非危險區域應用很類似。HPT對一致性、電纜連接和資金節省都有幫助。

HPT的另一好處是允許用戶使用冗余模塊標準化功率調節系統，使其能夠應用于工廠的所有區域。使用30 V / 500 mA的電源可以獲得最長的電纜長度和最大的負載能力，無需使用中繼器。

FieldBarriers

FieldBarriers是HPT的核心。它們安裝于現場設備附近，提供防爆所要求的短路保護和限能措施。它們能夠確保即使在支線發生故障狀態的時候現場總線段仍舊能夠持續工作。HPT分別考慮每一個支線連接，擴展了FISCO驗證手段。FieldBarrier在干線上環接，現場設備可以帶電操作。它們可以用于FISCO、FNICO、危險區域和非危險區域通用安裝場合。

帶有FISCO支線連接的FieldBarrier

安裝

在以前的工廠系統中安裝設備時，我們使用標準的方法：將干線電纜分開，然后進行電阻和電容檢查，一旦發現問題，技術人員深入現場，查明問題來自于干線系統、支線電纜還是儀表。在設備搭建時候的查錯過程是很耗時的。然而，一旦我們將系統搭建完成并且試運行之后，它就可以正常工作了。基金會現場總線的儀表安裝無需技術人員深入現場完成校準核查、在變送器中設置比例因子、確認4-20mA信號回傳。設備搭建十分快速，僅僅使用一天時間，我們就完成了40臺設備的安裝和試運行。

在我們第二家工廠的設備安裝項目中，我們被告知無需親力親為。不出意料，有了高級診斷功能，我們可以在連接設備之前對網絡進行掃描診斷。設備安裝之后，我們再一次對網絡進行掃描，比較噪聲等級、功率分布和網絡健康狀況。

但是我對此并非深信不疑。我認定安裝經驗對于通訊質量至關重要。所以，為了將系統完美安裝，我們謹小慎微。我們首先安裝了4個段，然后進行了徹底的初裝檢查：檢查了所有的模塊和終端、進行電阻和電容檢查、進行手動示波器掃描、時候手持配置器檢查每一臺設備。然后我們使用ADM驗證所有的信息--結果是完美匹配。

高級診斷監視器

事實上，ADM在一個模塊上發現了一個問題，而我們的手持通訊器并未發現。它被跨接了，但是并不會導致基金會現場總線無法工作。我們的系統仍舊可以工作，所以我們得不到任何通訊錯誤，而實際上網絡是并不安全的。ADM發現了這個問題，在一個模塊上，我們忘記了去除終端電阻。我對于高級診斷功能的信心逐漸建立起來。

我們要搭建的下一個系統具有8個段。這次，我們干線電纜上的所有終端器件都正確連接。在我們確定段安裝沒問題之后，我使用高級診斷監視器來試運行所有 8個段。僅僅用了20分鐘就發現了現場人員的2個失誤：其中一個是他們忘記打開現場的終端器件，另一個是極性反接。10分鐘之后，問題被改正，段重新工作，完全健康。