中控ECS-700系统简介

中控ECS-700系统简介2022年12月重视基础理论的学习和操作实践ES-700系统简介1、概述2、控制站3、系统互联4、操作节点5、系统组态与控制方案6、系统监控软件1、ECS-700系统概述ECS-700系统是浙江中控技术股份有限公司WebField系列控制系统之一，是致力于帮助用户实现企业自动化的大型高端控制系统。ECS-700系统按照可靠性原则进行设计，充分保证系统安全可靠；系统所有部件都支持冗余，在任何单一部件故障情况下系统仍能正常工作。ECS-700系统具备故障安全功能，输出模块在网络故障情况下，进入预设的安全状态，保证人员、工艺系统或设备的安全。

ECS-700系统作为大规模联合控制系统，具备完善的工程管理功能，包括多工程师协同工作、组态完整性管理、在线单点组态下载、组态和操作权限管理等，并提供相关操作记录的历史追溯。ECS-700系统融合了最新的现场总线技术和网络技术，支持PROFIBUS、PROFINET、MODBUS、FF、HART、EtherNet/IP等国际标准现场总线的接入和多种异构系统的综合集成。1.1系统特性开放性安全性易用性实时性强大的联合控制高效的多人组态完备的系统监控1.2系统结构ECS-700系统由控制节点（包括控制站及过程控制网上与异构系统连接的通信接口等）、操作节点（包括工程师站、操作员站、组态服务器（主工程师站）、数据服务器等连接在过程信息网和过程控制网上的人机会话接口站点）及系统网络（包括I/O总线、过程控制网、过程信息网、企业管理网等）等构成。企业管理网连接各管理节点，通过管理服务器从过程信息网中获取控制系统信息，对生产过程进行管理或实施远程监控。过程信息网连接控制系统中所有工程师站、操作员站、组态服务器（主工程师站）、数据服务器等操作节点，在操作节点间传输历史数据、报警信息和操作记录等。对于挂在过程信息网上的各应用站点可以通过各操作域的数据服务器访问实时和历史信息、下发操作指令。过程控制网连接工程师站、操作员站、数据服务器等操作节点和控制站，在操作节点和控制站间传输实时数据和各种操作指令。扩展I/O总线和本地I/O总线为控制站内部通信网络。扩展I/O总线连接控制器和各类通信接口模块（如I/O连接模块、PROFIBUS通信模块、串行通信模块等），本地I/O总线连接控制器和I/O模块，或者连接I/O连接模块和I/O模块。扩展I/O总线和本地I/O总线均冗余配置。ECS-700系统可以灵活方便地组建大规模系统以及实行全厂级的分域管理。图1-2简单描述了ECS-700系统中的数据流向，控制网上的实时数据同时送到了操作站和服务器。由于操作站从服务器查询历史数据时需要占用大量的网络带宽，所以ECS-700的历史数据通信通过过程信息网进行，从而极大减小了过程控制网的网络负荷，过程控制网的实时性和稳定性得以提高。1.3分域管理ECS-700系统具有独特的系统分域管理功能，根据实际仪控系统的规模和结构，可以将ECS-700控制系统划分为一个或多个控制域及操作域，每个操作域可以同时监控多个控制域，并对这些控制域进行联合监控。ECS-700系统通过分域管理，有效地减少了系统网络负荷，从而保证了在大规模系统构建下过程控制网的实时性。ECS-700系统通过不同的配置，可以实现历史数据全系统集中存储或多域分布式存储。ECS-700系统除了实现以上的分域操作和管理外，还实现了数据的分组管理。操作员可以根据自身的权限，监视不同的数据分组，工程师则可以按照数据分组进行数据的管理。ECS-700系统分域管理示意图如下图所示。1.4网络连接当ECS-700系统应用于大规模控制系统时，过程信息网、过程控制网以及扩展I/O总线都可采用光纤环网构架，确保大规模的控制系统具备高可靠性。过程信息网可采用总线形结构或星形结构连接所有操作节点，可采用冗余或者单网工作模式。过程控制网使用高速冗余工业以太网，网络拓扑结构为总线形结构或星形结构。扩展I/O总线为冗余网络，拓扑结构为总线形结构或星形结构。扩展I/O总线连接同一控制站内的所有I/O连接模块、通信模块以及控制器。本地I/O总线为冗余网络，拓扑结构为总线形结构。本地I/O总线连接I/O模块与控制器（或I/O连接模块）。1.5系统规模ECS-700系统支持60个控制域和128个操作域，每个控制域支持60个控制站，每个操作域支持60个操作站，单域支持位号数量为65000点。ECS-700系统单工程最大可有16个控制域和16个操作域。每个控制域内最大60个控制节点，操作域内最大60个操作节点。单控制域内位号最大数量为65000个，单操作域内位号的最大数量为65000个。系统可以跨域进行控制站间的通信，每个控制站不仅可以接收本控制域内其它控制站的通信数据还可以接收其它15个控制域内控制站的通信数据。单历史数据服务器最大历史记录20000点，每个操作域内可有多个历史数据服务器，操作站可以透明访问多个历史数据服务器的历史数据。2、控制站控制站是系统中直接从现场采样I/O数据、进行控制运算的核心单元，完成整个工业过程的实时控制功能。2.1控制站结构控制站硬件主要由机柜、机架、I/O总线、供电单元、基座和各类模块（包括控制器模块、I/O连接模块和各种信号输入/输出模块等）组成。2.2控制器控制器是控制站软硬件的核心，协调控制站内软硬件关系，完成各项控制任务。控制器可以自动完成数据采集、信息处理、控制运算等各项功能，通过过程控制网络与数据服务器、操作员站、工程师站相连，接收上层的管理信息，并向上传递工艺装置的特性数据和采集到的实时数据；向下通过扩展I/O总线和I/O连接模块相连（或通过本地I/O总线与I/O模块直接相连），实现与I/O模块的信息交换，完成现场信号的输入采样和输出控制。控制器FCU711-S或FCU712-S最多可扩展7对通信模块，FCU713-S控制器最多可扩展31对通信模块，通信模块包括I/O连接模块、PROFIBUS通信模块、串行通信模块、以太网通信模块、PROFINET通信模块、Ethernet/ip通信模块等。每对I/O连接模块最多可带4个机架，每个机架最多可带16个I/O模块。状态诊断控制器实时检测软硬件状态，并可获取控制柜内温度、风扇运行状态、电源状态等信息。若有故障发生，将在监控软件中触发系统报警，并以声音、闪烁图表等形式提示操作人员。系统报警记录在日志中，可执行历史查询。故障安全AO/DO模块在与控制器断开通信后进入故障安全状态，此时，根据工艺要求的不同，系统可按预先组态选择：输出保持；输出预设安全值。I/O模块进入到故障安全状态后，系统通过监控软件中的“故障安全状态”提示进行相应的维护操作，在故障恢复后，系统通过“故障恢复表”提示用户确认曾发生故障的位号，确保系统故障期间及故障恢复时的安全性。事件记录冗余功能自动同步实时同步无扰切换实时相互诊断在线更换

2.3控制站I/O硬件模块具备冗余功能，其中单个模块还支持供电冗余和通信冗余通道之间及通道与系统之间的电气隔离具备通道级故障自诊断和模块热插拔功能设备管理功能EMC三级抗干扰能力精致外壳封装免螺钉的快速装卸结构模块基座具备防混插组件弱电信号端子、模块一体化，强电信号由分离式端子板预处理模块免跳线设计，通过选择不同的端子接线方式即可方便实现不同信号输入2.4远程机柜I/O连接模块I/O连接模块为远程I/O机柜中的核心单元，是控制器连接远程I/O模块的中间环节。它一方面通过扩展I/O总线和控制器通信，另一方面通过本地I/O总线管理I/O模块。其中扩展I/O总线使用冗余的工业以太网，速率为100Mbps。I/O连接模块可以冗余配置，在冗余配置状态下，任意时刻只有工作模块进行实时数据通信，备用模块通过监听保证实时数据的同步。3、系统互联3.1软件开放接口ECS-700系统支持OPC、DDE、ODBC等方式与其它应用程序交互数据。ECS-700的实时和历史数据库可以方便地将数据传送给通用办公软件如EXCEL、ACCESS等；其它系统可以通过标准接口将数据写到DCS中。3.2硬件互联接口ECS-700系统提供符合MODBUS、HART、FF、PROFIBUS、PROFINET、Ethernet/IP协议的接口模块，能够将第三方的设备无缝的接入到系统中来，同时提供设备管理功能。4、操作节点操作节点是控制系统的人机接口，是工程师站、操作员站、数据服务器和组态服务器（主工程师站）等的总称。ECS-700系统的操作节点充分考虑了大型主控制室的设计要求。在系统规模较小的情况下，可以使用一台计算机同时具备多种站点功能以节省投资。操作员站、工程师站数据服务器、历史数据服务器、组态服务器、域服务器5、系统组态与控制方案5.1系统组态软件系统组态功能由以下控制组态工具软件共同完成：系统结构组态软件——用于完成整个控制系统结构框架的搭建，包括控制域、操作域的划分及功能分配，以及各工程师组态权限分配等；组态管理软件——作为组态的平台软件关联和管理硬件组态软件、位号组态软件、控制方案组态软件和监控组态软件，维护组态数据库，支持用户程序调度设置、在线联机调试、组态上载以及单点组态下载等功能；硬件组态软件——控制站内硬件组态软件，支持控制站硬件参数设置、硬件组态扫描上载以及硬件调试等功能；位号组态软件——控制站内位号组态软件，支持位号参数设置、EXCEL导入导出、位号自动生成、位号参数检查以及位号调试等功能；控制方案组态软件监控组态软件5.2控制方案执行周期每个控制程序的执行周期可以分别设置，周期可设置为快周期或1/2/5/10倍控制周期。在硬件组态中可以设置快周期为20ms或50ms，控制周期为100ms、200ms或500ms。参数管理提供重要工艺参数（功能块、位号）的上载备份和下载还原功能。系统调试可监视所有程序的运行状态，并可对控制程序进行启停。控制程序调试可显示过程实时值，并可在功能块图中进行功能块输入截断和输出截断，保证调试过程中现场安全5.3功能块库ECS-700系统提供丰富的功能块库，包括各种逻辑运算功能块、算术运算功能块、顺控功能块、通讯功能块以及控制功能块等。其中，控制功能块包括PID控制、PI采样控制、比例控制、分程控制等常规控制功能块，以及预测控制（PFC）、模糊控制（FLC）、自整定PID控制（PID_TUN）、SMITH预估器等先进控制功能块。此外，ECS-700系统还支持用户功能块库，可将自定义逻辑程序编写成用户功能块，实现程序逻辑的保密和重用。5.4编译和下载分块编译和分块下载ECS-700系统提供分块编译和分块下载功能，分块最小单位可以为硬件组态中一个硬件模块、位号组态中一个位号以及一幅用户程序。在线下载以单个控制站为单位检查组态正确性，并与控制器中的组态进行比较，检测出需要下载的组态内容，然后由工程师确认后可将更新部分的组态在线下载到控制器。所有的组态下载操作可以进行历史追溯，可查询的历史信息包括下载时间、内容、执行操作的工程师等。在线组态在与控制器联机状态下，可直接修改控制器中单个组态参数的实时值，包括功能块的参数、硬件组态数据和位号的参数。6、系统监控软件6.1实时数据库每个分布式数据服务器上的实时数据库支持最大65000个位号。每个位号可有24个字符长度的位号名和64个字符长度的描述。支持以OPCDataAccess1.0标准接口方式和OPCDataAccess2.0标准接口方式开放实时数据库。实时数据库提供OPC、DDE、Modbus等I/O驱动。实时数据库内置二次计算功能，支持模拟量