ECS-700系统控制系统介绍

ECS-700控制系统介绍ECS-700产品经理聂浩ECS-700系统规模系统节点域数量16控制域16操作域控制站数量60/控制域操作站数量60/操作域控制网节点总数250单站容量单控制站IO容量2000控制域容量单控制域IO总量20000操作域容量单操作域位号总量20000高可用性的网络技术链路聚合(Trunking)提高链路可用增加链路容量项目灵活配置负载均衡流量自动系统容错A网B网B网A网FCRCCR控制站过程控制网控制站控制站控制站控制站工程师站操作员站操作员站操作员站实时数据库历史数据库控制网络——对等模式过程信息网I/O层网络——扩展能力距离：2Km、20KmCOM711U7（通用IO）无线传输U3（一体化控制器）COM731GPRSModem固定IP传输速率：100MB/s介质：电缆、光纤COM741U6（RTU）本地64个I/O模块64个I/O模块I/O层网络——扩展能力7个远程节点LAN1LAN2LAN3LAN4LAN5LAN6LAN7LAN8第三方网络AMS网络ODS网络OTS网络所需部件：时钟同步服务器方案：接入控制网对全厂进行时钟同步同步精度：50ms同步协议：SNTP时钟同步方案标准化的柜内布置设计系统控制机柜端子机柜安全栅机柜（底板式）继电器机柜（底板式）交换机柜电源分配机柜配电端子排直流电源模块空气开关

IO机架主控制器

系统机柜系统I/O机架结构设计ECS-700单模块更换，免螺丝，防混插单基座更换模块基座机架模块支持在线插拔模块的接线方式现场线缆现场线缆现场线缆现场线缆现场线缆冗余基座转接基座普通基座现场线缆现场线缆现场线缆控制器FCU711采用美国ATMEL公司32位军工级RISC芯片主频260MHz低功耗设计，小于5W内存36M250页用户程序、2250个自定义变量过程控制网1Gbps/100MbpsI/O网络100Mbps控制周期20ms~5s掉电保持数据时间不小于6个月内置网络防火墙和协议解析、接入设备论证，隔离了网络冲击对控制CPU的影响工业级和商用级区别商用级CPU的优劣（Intel兼容商用处理器）优势1：速度快，品种多优势2：依托通用操作系统（QNX、WINCE），开发周期短劣势1：安全系统标准IEC61508中禁止使用的功能：例如动态内存分配，任务抢权等劣势2：发热大、功耗高浙大中控的控制器（更注重可靠性）自主研发的确定性多相位分时操作系统采用3CPU协作，隔离了网络冲击对控制CPU的影响控制器程序容量FCU711醋酸乙烯装置某控制器控制回路数量:75个程序量：125K用户程序存储空间：8M程序负荷：<5%FCU711加氢精制装置某控制器控制回路数量:29个程序量：54K用户程序存储空间：8M程序负荷：<2%多CPU协同处理与冗余机理分析SCnet通讯CPUIO通讯CPU热备缓冲区控制CPU控制数据区SCnet网络E-BUS总线SCnet通讯CPUIO通讯CPU热备缓冲区控制CPU控制数据区L-BUS总线工作控制器备用控制器CPU控制执行指针下载信息控制执行体映射备份区CRC校验过程比较过程下载更新体组态更新

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下载完毕控制执行指针无扰在线下载专利技术确保在线下载时的生产安全！在线下载全过程控制不间断！控制执行体映射备份区√

数据更新

备用工作单点在线下载监控组态调整修改监控组态工程师站操作域组态发布监控软件不重启操作员站操作员站保存I/O模块一览序号型号模块名称性能及输入/输出点数1AI711模拟信号输入模块8通道、隔离、支持HART、可冗余2AI713模拟信号输入模块16通道、隔离、支持HART、可冗余3AI721热电偶信号输入模块8通道、点点隔离、可冗余4AI731热电阻信号输入模块8通道、点点隔离、可冗余5AO711模拟信号输出模块8通道、点点隔离、可冗余6AO713模拟信号输出模块16通道、点点隔离、可冗余7DI711数字信号输入模块16通道、分组隔离、可冗余8DI715数字信号输入模块32通道、分组隔离、可冗余9DO711数字信号输出模块16通道、分组隔离、可冗余10DO715数字信号输出模块32通道、分组隔离、可冗余11PI711脉冲输入模块6通道、点点隔离I/O模块整体特性模块精度：模拟量输入1‰，模拟量输出2‰所有模块支持带电插拔抗干扰：符合EMC3A级标准，通过CE认证模块工作状态、通讯状态、故障状态LED显示；超电量程输入、输出，电量程可自由设定所有模拟量模块、开关量模块均可1：1冗余配置DO脉宽输出、DI开关量抖动处理、DI短脉冲测量

通过CE认证，达到了EMC3A级指标！系统EMC能力G3环境腐蚀实验报告防腐鉴证试验报告AI模块二线制仪表三线制仪表四线制仪表隔离电源每通道4个接线端子信号+信号-信号+电源+信号-电源-信号+信号-电源+电源-支持二、三、四线制仪表电源+电源-功率>1w如何处理匹配特殊量程、防止阀门泄漏超量程范围默认-10%~110%，可组态每个通道均可独立设置准确识别工艺状况确保阀门完全关闭，防止泄漏系统模拟量模块电量程可组态，并具有最大-25％～125％的超量程测量与输出。举例：4mA~20mA信号可调整为8mA~16mA每个通道均可独立设置利用有效量程提高分辨率自由量程超量程输入、输出故障安全系统设计了最恶劣情况（冗余部件均失效）下的安全状态：输入、输出安全模式均可组态。保持输出设定安全值故障时ttOPOP输入输出主控制器AI通过控制器至AO只需要200msDI通过控制器至DO只需要50msI/O模块响应时间快速新增I/O模块功能在线添加硬件组态扫描一键生成默认位号信息调整参数、在线下载组态E-BUS节点L-BUS节点COM711COM721COM741AM712AI/AO713-HAM716IO连接模块Profibus主站通讯模块串行通讯模块FF接口模块模拟信号输出模块（HART）EPA模块可扩展64个IO模块1个Profibus接口4个Modbus接口包含2个FF网段16通道HART输出包含2个FF网段通讯模块一览支持四重化冗余的串行通讯模块通讯从站COM741通讯主站COM741通讯主站工作备用WebFieldECS-700每对控制器下最多可下挂7个通讯节点4路完全隔离的可编程串行口通讯每路支持不同的通讯方式、协议、波特率等最多带64个设备支持4000个开关量或254个模拟量通讯支持RS232、RS422、RS485等通讯方式支持ModbusRTU/

ModbusPLUS、HOSTLINK、自定义通讯协议、非标准协议编程方便的集成SIS、CCS、FGS、VMS等全厂子系统SIS/PLCFCU711控制器FCU711控制器……最多7个通讯节点E-BUS第三方系统通讯互联案例WebFieldECSICSTRICONBentlyHIMA……..FSC/SM中控在业界集成经验最为丰富化工项目

江苏灵谷化工4580兖矿鲁南化工3052新安迈图10万吨有机硅山西丰喜华瑞1830中石化南化6万吨/年环己酮

……石化项目长岭1000万吨级大炼油联合装置安庆石化800万吨大炼油联合装置塔河石化350万吨炼油联合装置武汉石化500万吨炼油装置宁夏宝塔石化100万吨/年重交沥青广西东油沥青50万吨/年催化裂化……深度的通讯控制方案模板化的通讯参数配置多样化的通讯模式支持“P2P”式的通讯方案优化在线实时网络通讯校验模板化的通讯参数配置预存主流SIS系统参数信息；填报式参数点选，方便快捷。“P2P”式的通讯方案优化“P2P”的好处案例

Szorb清洁化能源在中国大力推广，其主要控制策略闭锁料斗非常难控制，控制不到位的话容易引起料斗磨损，短周期就要停车检修。密闭料斗工艺包一般由Tricon/HIMA等SIL3级安全系统完成顺序控制，DCS完成回路控制。

2家工程公司实施DCS组态SIS组态Step1Step2Step3Step4无互检机制“P2P”式的通讯方案优化“P2P”的好处案例

Szorb清洁化能源在中国大力推广，其主要控制策略闭锁料斗非常难控制，控制不到位的话容易引起料斗磨损，短周期就要停车检修。密闭料斗工艺包一般由Tricon/HIMA等SIL3级安全系统完成顺序控制，DCS完成回路控制。

1家工程公司实施DCS组态SIS组态Step1Step2Step3Step4有互检机制DCS确认SIS确认DCS确认在线实时网络通讯校验01

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00C1F0每包数据末两位为16bitCRC校验位DCS接收到数据包先解析CRC，如果一致，则判断数据正确。不一致，认定为异常数据包。超时判断，自定义设置，及时通讯中断报警01

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2CFF500ms超时现场总线支持FF现场总线PROFIBUS现场总线HARTEPA开放式通讯总线工具第一个完全支持FF,Profibus,HART,EPA四种总线的厂商！可以通过同一个总线组态工具实现组态！使用同一个资源优化管理软件实现四种资源的管理！FF的认证FF接口模块每个机架支持16个FF模块（8对冗余）每个控制器支持64对冗余FF接口模块位于I/O层，安装非常方便机架AM712-SFF接口模块每对AM712-S支持两条FF-H1网段............每条H1网段支持最多16台FF设备每个DCS控制站支持最多1664台FF设备DCS全局控制系统支持最多台1597440台FF设备PROFIBUS接口模块GSDFilesPROFIBUS-PA+PLC®PROCESSFIELDBUSProfibus…控制器Profibus主站模块COM721DP/PA链接器DP/PA耦合器单个耦合器可以带10个非本安PA设备，耦合器和连接器5：1配置中控的HART地位SUPCON是中国目前唯一支持HART-DD技术的DCS制造商！也是全球第9家（Honeywell，Emerson，Yokogawa等）SUPCON是HART基金会（HCF）主站开发团队成员，参与核心代码的共同维护和开发中控每年向HART基金会缴纳的维护费用高达$12,500多个成功案例的使用（鲁南、宜化、灵谷、长岭炼化、上高桥、中石化隐患等）

手持设备定期通讯设备管理系统的即时通讯

仪表调校

故障定位

仪表位号描述

回路测试参数设置

(量程、单位等)使用的是通用DD

或有限DD库0%100%Savings/Benefits

相对价值量（节省的开支或产生的效益）0%100%100%仅用到HART的部份价值差异化庞大DD/EDD库的支持通过仪表的诊断报警,在仪表故障

前及时处置通过对关键变量的状态的监控来提

高系统的稳定性与可靠性帮助确认控制系统的信息实现多变量仪表的完整信息读取与设备台帐的结合与ERP/CMMS系统实现数据集成

价值的增加量

设备管理系统价值70例行检查35%无故障28%仪表校验20%6%零点漂移6%导压管堵5%其他故障1020304050

节约例行检查的时间明确检修计划、精确备件计划设备管理系统价值SAMS设备管理系统架构

AMS中心服务器/AMS客户终端（SAMSEMP）AMS数据采集器/客户终端（SAMSServer）1Gbps高速工业以太网多路转换器RS485转以太网第三方设备DCSFCU711-S01AI713-S01AO713-S01同步组态、系统配置、数据服务DCS网络、硬件组态SAMSServerSAMSEMPDCSSAMS系统软件SAMS自动扫描设备建立工厂视图、自动匹配位号修改参数、调校、诊断SAMS全局管理SAMS设备管理软件工厂视图物理链接节点下设备列表

设备组态列表具体设备组态信息548台智能仪表DD界面SAMS位号自动匹配BeforeAfter设备位号自动匹配功能3分钟内自动匹配2500个设备设备位号HV_1150HV_1150SAMS默认位号资产管理平台通讯服务通讯服务客户端TextFF通讯HART通讯EPA通讯Profibus通讯服务器诊断服务平台接口实时数据诊断数据远程诊断第三方诊断软件具有中国特色的资产管理平台交接班记录日志管理系统配置设备台帐故障、报警、维护查询SAMSPortal具有中国特色的资产管理平台以前填表、资料查找等工作都是手工操作，费时费力现在文档工作是自动和实时完成的。“当上级有关部门例行检查，需要我们提交报告，当拿出设备投运率以及定期维护成本的考核数据。他们对此印象非常深刻，在报告中可以清晰列出每个仪表维护人员的分管仪表目前的情况，具体哪些仪表出了问题，管理透明度非常高。他们对此非常满意。”115SAMS设备接入系统软件结构系统组态管理软件系统结构组态软件系统监控软件根据上位机数量和种类提供软件狗授权不限制I/O种类和点数规模控制分域操作分域控制域操作域权限分配系统结构-域的划分系统结构-域的对应系统结构可配置1231+2+3454+5原料罐区中间罐区产品罐区循环水空压站储运设施给排水及消防1+2+3+4+5多人组态、组态管理1321+2+3组态保存2132+31+21+2+3组态发布主工程师站扩展工程师站便携工程师站扩展工程师站支持离线组态组态主画面控制组态监控组态方便的I/O表导入功能无需网关直接导入位号名最多24位导出工程图纸及数据表趋势数据表测点清单端子板接线图机柜布置图通讯位号清单高效率、高正确率高效的工程工具LDFBDSFCST组态工具的易用性强，开车前EPC能自行轻松完成组态修改组态工具易用性丰富的功能块输入处理：测量值报警输入补偿设定值跟踪设定值限幅及报警设定值回退设定值斜坡作用运算处理：非线性增益偏差死区作用旁路作用偏差处理输出补偿控制输出量程转换积分限幅作用输出处理：预设MV处理输出限幅报警输出速率限幅报警闭锁增减及输出保持脉冲式PI控制功能块

手动设置积分项的PD控制功能块

偏差累积PI控制功能块

比率设定功能块

分程控制功能块模拟量手操器功能块

EPID控制功能块PID控制模块蒸汽-碳比例控制方案图蒸汽-碳比例控制FBD图蒸汽量控制PID模块前加入大量的比值和比较运算碳量控制PID模块前加入大量的比值和比较运算复杂控制程序的编写屏蔽输入强制动作屏蔽输出调试程序在线调试离线调试在线调试及离线调试仿真控制器快速回路控制模块AM715-S现场设备天然气与氧气比例控制AOAIPV

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t0控制回路响应周期50ms；控制需求应用效果氧化炉启动过程要求控制回路能够快速进入平衡状态（t1-t0<10s）；调节过程中能够快速响应天然气流量变化；控制精度要求高，平衡状态控制；精度控制在0.5%；控制回路从开车→正常运行→停车始终处于自动控制状态，不允许手动控制。响应周期50ms精度<0.5%天然气：——氧气：——t1快速回路LD图FBD图ON输出跟