中控ECS-700系統(tǒng)簡(jiǎn)介

中控ECS-700系統(tǒng)簡(jiǎn)介2022年12月重視基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)和操作實(shí)踐ES-700系統(tǒng)簡(jiǎn)介1、概述2、控制站3、系統(tǒng)互聯(lián)4、操作節(jié)點(diǎn)5、系統(tǒng)組態(tài)與控制方案6、系統(tǒng)監(jiān)控軟件1、ECS-700系統(tǒng)概述ECS-700系統(tǒng)是浙江中控技術(shù)股份有限公司W(wǎng)ebField系列控制系統(tǒng)之一，是致力于幫助用戶實(shí)現(xiàn)企業(yè)自動(dòng)化的大型高端控制系統(tǒng)。ECS-700系統(tǒng)按照可靠性原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分保證系統(tǒng)安全可靠；系統(tǒng)所有部件都支持冗余，在任何單一部件故障情況下系統(tǒng)仍能正常工作。ECS-700系統(tǒng)具備故障安全功能，輸出模塊在網(wǎng)絡(luò)故障情況下，進(jìn)入預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)，保證人員、工藝系統(tǒng)或設(shè)備的安全。

ECS-700系統(tǒng)作為大規(guī)模聯(lián)合控制系統(tǒng)，具備完善的工程管理功能，包括多工程師協(xié)同工作、組態(tài)完整性管理、在線單點(diǎn)組態(tài)下載、組態(tài)和操作權(quán)限管理等，并提供相關(guān)操作記錄的歷史追溯。ECS-700系統(tǒng)融合了最新的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持PROFIBUS、PROFINET、MODBUS、FF、HART、EtherNet/IP等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線的接入和多種異構(gòu)系統(tǒng)的綜合集成。1.1系統(tǒng)特性開放性安全性易用性實(shí)時(shí)性強(qiáng)大的聯(lián)合控制高效的多人組態(tài)完備的系統(tǒng)監(jiān)控1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ECS-700系統(tǒng)由控制節(jié)點(diǎn)（包括控制站及過(guò)程控制網(wǎng)上與異構(gòu)系統(tǒng)連接的通信接口等）、操作節(jié)點(diǎn)（包括工程師站、操作員站、組態(tài)服務(wù)器（主工程師站）、數(shù)據(jù)服務(wù)器等連接在過(guò)程信息網(wǎng)和過(guò)程控制網(wǎng)上的人機(jī)會(huì)話接口站點(diǎn)）及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（包括I/O總線、過(guò)程控制網(wǎng)、過(guò)程信息網(wǎng)、企業(yè)管理網(wǎng)等）等構(gòu)成。企業(yè)管理網(wǎng)連接各管理節(jié)點(diǎn)，通過(guò)管理服務(wù)器從過(guò)程信息網(wǎng)中獲取控制系統(tǒng)信息，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行管理或?qū)嵤┻h(yuǎn)程監(jiān)控。過(guò)程信息網(wǎng)連接控制系統(tǒng)中所有工程師站、操作員站、組態(tài)服務(wù)器（主工程師站）、數(shù)據(jù)服務(wù)器等操作節(jié)點(diǎn)，在操作節(jié)點(diǎn)間傳輸歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警信息和操作記錄等。對(duì)于掛在過(guò)程信息網(wǎng)上的各應(yīng)用站點(diǎn)可以通過(guò)各操作域的數(shù)據(jù)服務(wù)器訪問(wèn)實(shí)時(shí)和歷史信息、下發(fā)操作指令。過(guò)程控制網(wǎng)連接工程師站、操作員站、數(shù)據(jù)服務(wù)器等操作節(jié)點(diǎn)和控制站，在操作節(jié)點(diǎn)和控制站間傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和各種操作指令。擴(kuò)展I/O總線和本地I/O總線為控制站內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)。擴(kuò)展I/O總線連接控制器和各類通信接口模塊（如I/O連接模塊、PROFIBUS通信模塊、串行通信模塊等），本地I/O總線連接控制器和I/O模塊，或者連接I/O連接模塊和I/O模塊。擴(kuò)展I/O總線和本地I/O總線均冗余配置。ECS-700系統(tǒng)可以靈活方便地組建大規(guī)模系統(tǒng)以及實(shí)行全廠級(jí)的分域管理。圖1-2簡(jiǎn)單描述了ECS-700系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流向，控制網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同時(shí)送到了操作站和服務(wù)器。由于操作站從服務(wù)器查詢歷史數(shù)據(jù)時(shí)需要占用大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，所以ECS-700的歷史數(shù)據(jù)通信通過(guò)過(guò)程信息網(wǎng)進(jìn)行，從而極大減小了過(guò)程控制網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，過(guò)程控制網(wǎng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性得以提高。1.3分域管理ECS-700系統(tǒng)具有獨(dú)特的系統(tǒng)分域管理功能，根據(jù)實(shí)際儀控系統(tǒng)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)，可以將ECS-700控制系統(tǒng)劃分為一個(gè)或多個(gè)控制域及操作域，每個(gè)操作域可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)控制域，并對(duì)這些控制域進(jìn)行聯(lián)合監(jiān)控。ECS-700系統(tǒng)通過(guò)分域管理，有效地減少了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，從而保證了在大規(guī)模系統(tǒng)構(gòu)建下過(guò)程控制網(wǎng)的實(shí)時(shí)性。ECS-700系統(tǒng)通過(guò)不同的配置，可以實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)全系統(tǒng)集中存儲(chǔ)或多域分布式存儲(chǔ)。ECS-700系統(tǒng)除了實(shí)現(xiàn)以上的分域操作和管理外，還實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分組管理。操作員可以根據(jù)自身的權(quán)限，監(jiān)視不同的數(shù)據(jù)分組，工程師則可以按照數(shù)據(jù)分組進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理。ECS-700系統(tǒng)分域管理示意圖如下圖所示。1.4網(wǎng)絡(luò)連接當(dāng)ECS-700系統(tǒng)應(yīng)用于大規(guī)模控制系統(tǒng)時(shí)，過(guò)程信息網(wǎng)、過(guò)程控制網(wǎng)以及擴(kuò)展I/O總線都可采用光纖環(huán)網(wǎng)構(gòu)架，確保大規(guī)模的控制系統(tǒng)具備高可靠性。過(guò)程信息網(wǎng)可采用總線形結(jié)構(gòu)或星形結(jié)構(gòu)連接所有操作節(jié)點(diǎn)，可采用冗余或者單網(wǎng)工作模式。過(guò)程控制網(wǎng)使用高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線形結(jié)構(gòu)或星形結(jié)構(gòu)。擴(kuò)展I/O總線為冗余網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線形結(jié)構(gòu)或星形結(jié)構(gòu)。擴(kuò)展I/O總線連接同一控制站內(nèi)的所有I/O連接模塊、通信模塊以及控制器。本地I/O總線為冗余網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線形結(jié)構(gòu)。本地I/O總線連接I/O模塊與控制器（或I/O連接模塊）。1.5系統(tǒng)規(guī)模ECS-700系統(tǒng)支持60個(gè)控制域和128個(gè)操作域，每個(gè)控制域支持60個(gè)控制站，每個(gè)操作域支持60個(gè)操作站，單域支持位號(hào)數(shù)量為65000點(diǎn)。ECS-700系統(tǒng)單工程最大可有16個(gè)控制域和16個(gè)操作域。每個(gè)控制域內(nèi)最大60個(gè)控制節(jié)點(diǎn)，操作域內(nèi)最大60個(gè)操作節(jié)點(diǎn)。單控制域內(nèi)位號(hào)最大數(shù)量為65000個(gè)，單操作域內(nèi)位號(hào)的最大數(shù)量為65000個(gè)。系統(tǒng)可以跨域進(jìn)行控制站間的通信，每個(gè)控制站不僅可以接收本控制域內(nèi)其它控制站的通信數(shù)據(jù)還可以接收其它15個(gè)控制域內(nèi)控制站的通信數(shù)據(jù)。單歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器最大歷史記錄20000點(diǎn)，每個(gè)操作域內(nèi)可有多個(gè)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，操作站可以透明訪問(wèn)多個(gè)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器的歷史數(shù)據(jù)。2、控制站控制站是系統(tǒng)中直接從現(xiàn)場(chǎng)采樣I/O數(shù)據(jù)、進(jìn)行控制運(yùn)算的核心單元，完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制功能。2.1控制站結(jié)構(gòu)控制站硬件主要由機(jī)柜、機(jī)架、I/O總線、供電單元、基座和各類模塊（包括控制器模塊、I/O連接模塊和各種信號(hào)輸入/輸出模塊等）組成。2.2控制器控制器是控制站軟硬件的核心，協(xié)調(diào)控制站內(nèi)軟硬件關(guān)系，完成各項(xiàng)控制任務(wù)?？刂破骺梢宰詣?dòng)完成數(shù)據(jù)采集、信息處理、控制運(yùn)算等各項(xiàng)功能，通過(guò)過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作員站、工程師站相連，接收上層的管理信息，并向上傳遞工藝裝置的特性數(shù)據(jù)和采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；向下通過(guò)擴(kuò)展I/O總線和I/O連接模塊相連（或通過(guò)本地I/O總線與I/O模塊直接相連），實(shí)現(xiàn)與I/O模塊的信息交換，完成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的輸入采樣和輸出控制。控制器FCU711-S或FCU712-S最多可擴(kuò)展7對(duì)通信模塊，F(xiàn)CU713-S控制器最多可擴(kuò)展31對(duì)通信模塊，通信模塊包括I/O連接模塊、PROFIBUS通信模塊、串行通信模塊、以太網(wǎng)通信模塊、PROFINET通信模塊、Ethernet/ip通信模塊等。每對(duì)I/O連接模塊最多可帶4個(gè)機(jī)架，每個(gè)機(jī)架最多可帶16個(gè)I/O模塊。狀態(tài)診斷控制器實(shí)時(shí)檢測(cè)軟硬件狀態(tài)，并可獲取控制柜內(nèi)溫度、風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)、電源狀態(tài)等信息。若有故障發(fā)生，將在監(jiān)控軟件中觸發(fā)系統(tǒng)報(bào)警，并以聲音、閃爍圖表等形式提示操作人員。系統(tǒng)報(bào)警記錄在日志中，可執(zhí)行歷史查詢。故障安全AO/DO模塊在與控制器斷開通信后進(jìn)入故障安全狀態(tài)，此時(shí)，根據(jù)工藝要求的不同，系統(tǒng)可按預(yù)先組態(tài)選擇：輸出保持；輸出預(yù)設(shè)安全值。I/O模塊進(jìn)入到故障安全狀態(tài)后，系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控軟件中的“故障安全狀態(tài)”提示進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)操作，在故障恢復(fù)后，系統(tǒng)通過(guò)“故障恢復(fù)表”提示用戶確認(rèn)曾發(fā)生故障的位號(hào)，確保系統(tǒng)故障期間及故障恢復(fù)時(shí)的安全性。事件記錄冗余功能自動(dòng)同步實(shí)時(shí)同步無(wú)擾切換實(shí)時(shí)相互診斷在線更換

2.3控制站I/O硬件模塊具備冗余功能，其中單個(gè)模塊還支持供電冗余和通信冗余通道之間及通道與系統(tǒng)之間的電氣隔離具備通道級(jí)故障自診斷和模塊熱插拔功能設(shè)備管理功能EMC三級(jí)抗干擾能力精致外殼封裝免螺釘?shù)目焖傺b卸結(jié)構(gòu)模塊基座具備防混插組件弱電信號(hào)端子、模塊一體化，強(qiáng)電信號(hào)由分離式端子板預(yù)處理模塊免跳線設(shè)計(jì)，通過(guò)選擇不同的端子接線方式即可方便實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)輸入2.4遠(yuǎn)程機(jī)柜I/O連接模塊I/O連接模塊為遠(yuǎn)程I/O機(jī)柜中的核心單元，是控制器連接遠(yuǎn)程I/O模塊的中間環(huán)節(jié)。它一方面通過(guò)擴(kuò)展I/O總線和控制器通信，另一方面通過(guò)本地I/O總線管理I/O模塊。其中擴(kuò)展I/O總線使用冗余的工業(yè)以太網(wǎng)，速率為100Mbps。I/O連接模塊可以冗余配置，在冗余配置狀態(tài)下，任意時(shí)刻只有工作模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，備用模塊通過(guò)監(jiān)聽保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的同步。3、系統(tǒng)互聯(lián)3.1軟件開放接口ECS-700系統(tǒng)支持OPC、DDE、ODBC等方式與其它應(yīng)用程序交互數(shù)據(jù)。ECS-700的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)可以方便地將數(shù)據(jù)傳送給通用辦公軟件如EXCEL、ACCESS等；其它系統(tǒng)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口將數(shù)據(jù)寫到DCS中。3.2硬件互聯(lián)接口ECS-700系統(tǒng)提供符合MODBUS、HART、FF、PROFIBUS、PROFINET、Ethernet/IP協(xié)議的接口模塊，能夠?qū)⒌谌降脑O(shè)備無(wú)縫的接入到系統(tǒng)中來(lái)，同時(shí)提供設(shè)備管理功能。4、操作節(jié)點(diǎn)操作節(jié)點(diǎn)是控制系統(tǒng)的人機(jī)接口，是工程師站、操作員站、數(shù)據(jù)服務(wù)器和組態(tài)服務(wù)器（主工程師站）等的總稱。ECS-700系統(tǒng)的操作節(jié)點(diǎn)充分考慮了大型主控制室的設(shè)計(jì)要求。在系統(tǒng)規(guī)模較小的情況下，可以使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)具備多種站點(diǎn)功能以節(jié)省投資。操作員站、工程師站數(shù)據(jù)服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、組態(tài)服務(wù)器、域服務(wù)器5、系統(tǒng)組態(tài)與控制方案5.1系統(tǒng)組態(tài)軟件系統(tǒng)組態(tài)功能由以下控制組態(tài)工具軟件共同完成：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組態(tài)軟件——用于完成整個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架的搭建，包括控制域、操作域的劃分及功能分配，以及各工程師組態(tài)權(quán)限分配等；組態(tài)管理軟件——作為組態(tài)的平臺(tái)軟件關(guān)聯(lián)和管理硬件組態(tài)軟件、位號(hào)組態(tài)軟件、控制方案組態(tài)軟件和監(jiān)控組態(tài)軟件，維護(hù)組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，支持用戶程序調(diào)度設(shè)置、在線聯(lián)機(jī)調(diào)試、組態(tài)上載以及單點(diǎn)組態(tài)下載等功能；硬件組態(tài)軟件——控制站內(nèi)硬件組態(tài)軟件，支持控制站硬件參數(shù)設(shè)置、硬件組態(tài)掃描上載以及硬件調(diào)試等功能；位號(hào)組態(tài)軟件——控制站內(nèi)位號(hào)組態(tài)軟件，支持位號(hào)參數(shù)設(shè)置、EXCEL導(dǎo)入導(dǎo)出、位號(hào)自動(dòng)生成、位號(hào)參數(shù)檢查以及位號(hào)調(diào)試等功能；控制方案組態(tài)軟件監(jiān)控組態(tài)軟件5.2控制方案執(zhí)行周期每個(gè)控制程序的執(zhí)行周期可以分別設(shè)置，周期可設(shè)置為快周期或1/2/5/10倍控制周期。在硬件組態(tài)中可以設(shè)置快周期為20ms或50ms，控制周期為100ms、200ms或500ms。參數(shù)管理提供重要工藝參數(shù)（功能塊、位號(hào)）的上載備份和下載還原功能。系統(tǒng)調(diào)試可監(jiān)視所有程序的運(yùn)行狀態(tài)，并可對(duì)控制程序進(jìn)行啟停?？刂瞥绦蛘{(diào)試可顯示過(guò)程實(shí)時(shí)值，并可在功能塊圖中進(jìn)行功能塊輸入截?cái)嗪洼敵鼋財(cái)?，保證調(diào)試過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)安全5.3功能塊庫(kù)ECS-700系統(tǒng)提供豐富的功能塊庫(kù)，包括各種邏輯運(yùn)算功能塊、算術(shù)運(yùn)算功能塊、順控功能塊、通訊功能塊以及控制功能塊等。其中，控制功能塊包括PID控制、PI采樣控制、比例控制、分程控制等常規(guī)控制功能塊，以及預(yù)測(cè)控制（PFC）、模糊控制（FLC）、自整定PID控制（PID_TUN）、SMITH預(yù)估器等先進(jìn)控制功能塊。此外，ECS-700系統(tǒng)還支持用戶功能塊庫(kù)，可將自定義邏輯程序編寫成用戶功能塊，實(shí)現(xiàn)程序邏輯的保密和重用。5.4編譯和下載分塊編譯和分塊下載ECS-700系統(tǒng)提供分塊編譯和分塊下載功能，分塊最小單位可以為硬件組態(tài)中一個(gè)硬件模塊、位號(hào)組態(tài)中一個(gè)位號(hào)以及一幅用戶程序。在線下載以單個(gè)控制站為單位檢查組態(tài)正確性，并與控制器中的組態(tài)進(jìn)行比較，檢測(cè)出需要下載的組態(tài)內(nèi)容，然后由工程師確認(rèn)后可將更新部分的組態(tài)在線下載到控制器。所有的組態(tài)下載操作可以進(jìn)行歷史追溯，可查詢的歷史信息包括下載時(shí)間、內(nèi)容、執(zhí)行操作的工程師等。在線組態(tài)在與控制器聯(lián)機(jī)狀態(tài)下，可直接修改控制器中單個(gè)組態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)值，包括功能塊的參數(shù)、硬件組態(tài)數(shù)據(jù)和位號(hào)的參數(shù)。6、系統(tǒng)監(jiān)控軟件6.1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)每個(gè)分布式數(shù)據(jù)服務(wù)器上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)支持最大65000個(gè)位號(hào)。每個(gè)位號(hào)可有24個(gè)字符長(zhǎng)度的位號(hào)名和64個(gè)字符長(zhǎng)度的描述。支持以O(shè)PCDataAccess1.0標(biāo)準(zhǔn)接口方式和OPCDataAccess2.0標(biāo)準(zhǔn)接口方式開放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供OPC、DDE、Modbus等I/O驅(qū)動(dòng)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)置二次計(jì)算功能，支持模擬量