中控ECS-700系統(tǒng)簡介

中控ECS-700系統(tǒng)簡介2022年12月重視基礎理論的學習和操作實踐ES-700系統(tǒng)簡介1、概述2、控制站3、系統(tǒng)互聯(lián)4、操作節(jié)點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現(xiàn)企業(yè)自動化的大型高端控制系統(tǒng)。ECS-700系統(tǒng)按照可靠性原則進行設計，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)絡故障情況下，進入預設的安全狀態(tài)，保證人員、工藝系統(tǒng)或設備的安全。

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、在線單點組態(tài)下載、組態(tài)和操作權限管理等，并提供相關操作記錄的歷史追溯。ECS-700系統(tǒng)融合了最新的現(xiàn)場總線技術和網(wǎng)絡技術，支持PROFIBUS、PROFINET、MODBUS、FF、HART、EtherNet/IP等國際標準現(xiàn)場總線的接入和多種異構系統(tǒng)的綜合集成。1.1系統(tǒng)特性開放性安全性易用性實時性強大的聯(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)結構ECS-700系統(tǒng)由控制節(jié)點（包括控制站及過程控制網(wǎng)上與異構系統(tǒng)連接的通信接口等）、操作節(jié)點（包括工程師站、操作員站、組態(tài)服務器（主工程師站）、數(shù)據(jù)服務器等連接在過程信息網(wǎng)和過程控制網(wǎng)上的人機會話接口站點）及系統(tǒng)網(wǎng)絡（包括I/O總線、過程控制網(wǎng)、過程信息網(wǎng)、企業(yè)管理網(wǎng)等）等構成。企業(yè)管理網(wǎng)連接各管理節(jié)點，通過管理服務器從過程信息網(wǎng)中獲取控制系統(tǒng)信息，對生產(chǎn)過程進行管理或實施遠程監(jiān)控。過程信息網(wǎng)連接控制系統(tǒng)中所有工程師站、操作員站、組態(tài)服務器（主工程師站）、數(shù)據(jù)服務器等操作節(jié)點，在操作節(jié)點間傳輸歷史數(shù)據(jù)、報警信息和操作記錄等。對于掛在過程信息網(wǎng)上的各應用站點可以通過各操作域的數(shù)據(jù)服務器訪問實時和歷史信息、下發(fā)操作指令。過程控制網(wǎng)連接工程師站、操作員站、數(shù)據(jù)服務器等操作節(jié)點和控制站，在操作節(jié)點和控制站間傳輸實時數(shù)據(jù)和各種操作指令。擴展I/O總線和本地I/O總線為控制站內(nèi)部通信網(wǎng)絡。擴展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)以及實行全廠級的分域管理。圖1-2簡單描述了ECS-700系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流向，控制網(wǎng)上的實時數(shù)據(jù)同時送到了操作站和服務器。由于操作站從服務器查詢歷史數(shù)據(jù)時需要占用大量的網(wǎng)絡帶寬，所以ECS-700的歷史數(shù)據(jù)通信通過過程信息網(wǎng)進行，從而極大減小了過程控制網(wǎng)的網(wǎng)絡負荷，過程控制網(wǎng)的實時性和穩(wěn)定性得以提高。1.3分域管理ECS-700系統(tǒng)具有獨特的系統(tǒng)分域管理功能，根據(jù)實際儀控系統(tǒng)的規(guī)模和結構，可以將ECS-700控制系統(tǒng)劃分為一個或多個控制域及操作域，每個操作域可以同時監(jiān)控多個控制域，并對這些控制域進行聯(lián)合監(jiān)控。ECS-700系統(tǒng)通過分域管理，有效地減少了系統(tǒng)網(wǎng)絡負荷，從而保證了在大規(guī)模系統(tǒng)構建下過程控制網(wǎng)的實時性。ECS-700系統(tǒng)通過不同的配置，可以實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)全系統(tǒng)集中存儲或多域分布式存儲。ECS-700系統(tǒng)除了實現(xiàn)以上的分域操作和管理外，還實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分組管理。操作員可以根據(jù)自身的權限，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)絡連接當ECS-700系統(tǒng)應用于大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)時，過程信息網(wǎng)、過程控制網(wǎng)以及擴展I/O總線都可采用光纖環(huán)網(wǎng)構架，確保大規(guī)模的控制系統(tǒng)具備高可靠性。過程信息網(wǎng)可采用總線形結構或星形結構連接所有操作節(jié)點，可采用冗余或者單網(wǎng)工作模式。過程控制網(wǎng)使用高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡拓撲結構為總線形結構或星形結構。擴展I/O總線為冗余網(wǎng)絡，拓撲結構為總線形結構或星形結構。擴展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，拓撲結構為總線形結構。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個控制域和128個操作域，每個控制域支持60個控制站，每個操作域支持60個操作站，單域支持位號數(shù)量為65000點。ECS-700系統(tǒng)單工程最大可有16個控制域和16個操作域。每個控制域內(nèi)最大60個控制節(jié)點，操作域內(nèi)最大60個操作節(jié)點。單控制域內(nèi)位號最大數(shù)量為65000個，單操作域內(nèi)位號的最大數(shù)量為65000個。系統(tǒng)可以跨域進行控制站間的通信，每個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個控制域內(nèi)控制站的通信數(shù)據(jù)。單歷史數(shù)據(jù)服務器最大歷史記錄20000點，每個操作域內(nèi)可有多個歷史數(shù)據(jù)服務器，操作站可以透明訪問多個歷史數(shù)據(jù)服務器的歷史數(shù)據(jù)。2、控制站控制站是系統(tǒng)中直接從現(xiàn)場采樣I/O數(shù)據(jù)、進行控制運算的核心單元，完成整個工業(yè)過程的實時控制功能。2.1控制站結構控制站硬件主要由機柜、機架、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)調控制站內(nèi)軟硬件關系，完成各項控制任務?？刂破骺梢宰詣油瓿蓴?shù)據(jù)采集、信息處理、控制運算等各項功能，通過過程控制網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)服務器、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)和采集到的實時數(shù)據(jù)；向下通過擴展I/O總線和I/O連接模塊相連（或通過本地I/O總線與I/O模塊直接相連），實現(xiàn)與I/O模塊的信息交換，完成現(xiàn)場信號的輸入采樣和輸出控制?？刂破鱂CU711-S或FCU712-S最多可擴展7對通信模塊，F(xiàn)CU713-S控制器最多可擴展31對通信模塊，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I/O連接模塊最多可帶4個機架，每個機架最多可帶16個I/O模塊。狀態(tài)診斷控制器實時檢測軟硬件狀態(tài)，并可獲取控制柜內(nèi)溫度、風扇運行狀態(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)報警，并以聲音、閃爍圖表等形式提示操作人員。系統(tǒng)報警記錄在日志中，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入故障安全狀態(tài)，此時，根據(jù)工藝要求的不同，系統(tǒng)可按預先組態(tài)選擇：輸出保持；輸出預設安全值。I/O模塊進入到故障安全狀態(tài)后，系統(tǒng)通過監(jiān)控軟件中的“故障安全狀態(tài)”提示進行相應的維護操作，在故障恢復后，系統(tǒng)通過“故障恢復表”提示用戶確認曾發(fā)生故障的位號，確保系統(tǒng)故障期間及故障恢復時的安全性。事件記錄冗余功能自動同步實時同步無擾切換實時相互診斷在線更換

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故障自診斷和模塊熱插拔功能設備管理功能EMC三級抗干擾能力精致外殼封裝免螺釘?shù)目焖傺b卸結構模塊基座具備防混插組件弱電信號端子、模塊一體化，強電信號由分離式端子板預處理模塊免跳線設計，通過選擇不同的端子接線方式即可方便實現(xiàn)不同信號輸入2.4遠程機柜I/O連接模塊I/O連接模塊為遠程I/O機柜中的核心單元，是控制器連接遠程I/O模塊的中間環(huán)節(jié)。它一方面通過擴展I/O總線和控制器通信，另一方面通過本地I/O總線管理I/O模塊。其中擴展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，任意時刻只有工作模塊進行實時數(shù)據(jù)通信，備用模塊通過監(jiān)聽保證實時數(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等方式與其它應用程序交互數(shù)據(jù)。ECS-700的實時和歷史數(shù)據(jù)庫可以方便地將數(shù)據(jù)傳送給通用辦公軟件如EXCEL、ACCESS等；其它系統(tǒng)可以通過標準接口將數(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，能夠將第三方的設備無縫的接入到系統(tǒng)中來，同時提供設備管理功能。4、操作節(jié)點操作節(jié)點是控制系統(tǒng)的人機接口，是工程師站、操作員站、數(shù)據(jù)服務器和組態(tài)服務器（主工程師站）等的總稱。ECS-700系統(tǒng)的操作節(jié)點充分考慮了大型主控制室的設計要求。在系統(tǒng)規(guī)模較小的情況下，可以使用一臺計算機同時具備多種站點功能以節(jié)省投資。操作員站、工程師站數(shù)據(jù)服務器、歷史數(shù)據(jù)服務器、組態(tài)服務器、域服務器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)結構組態(tài)軟件——用于完成整個控制系統(tǒng)結構框架的搭建，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)權限分配等；組態(tài)管理軟件——作為組態(tài)的平臺軟件關聯(lián)和管理硬件組態(tài)軟件、位號組態(tài)軟件、控制方案組態(tài)軟件和監(jiān)控組態(tài)軟件，維護組態(tài)數(shù)據(jù)庫，支持用戶程序調度設置、在線聯(lián)機調試、組態(tài)上載以及單點組態(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)設置、硬件組態(tài)掃描上載以及硬件調試等功能；位號組態(tài)軟件——控制站內(nèi)位號組態(tài)軟件，支持位號參數(shù)設置、EXCEL導入導出、位號自動生成、位號參數(shù)檢查以及位號調試等功能；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)行周期每個控制程序的執(zhí)行周期可以分別設置，周期可設置為快周期或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）的上載備份和下載還原功能。系統(tǒng)調試可監(jiān)視所有程序的運行狀態(tài)，并可對控制程序進行啟停?？刂瞥绦蛘{試可顯示過程實時值，并可在功能塊圖中進行功能塊輸入截斷和輸出截斷，保證調試過程中現(xiàn)場安全5.3功能塊庫ECS-700系統(tǒng)提供豐富的功能塊庫，包括各種邏輯運算功能塊、算術運算功能塊、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，以及預測控制（PFC）、模糊控制（FLC）、自整定PID控制（PID_TUN）、SMITH預估器等先進控制功能塊。此外，ECS-700系統(tǒng)還支持用戶功能塊庫，可將自定義邏輯程序編寫成用戶功能塊，實現(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)中一個硬件模塊、位號組態(tài)中一個位號以及一幅用戶程序。在線下載以單個控制站為單位檢查組態(tài)正確性，并與控制器中的組態(tài)進行比較，檢測出需要下載的組態(tài)內(nèi)容，然后由工程師確認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)下載操作可以進行歷史追溯，可查詢的歷史信息包括下載時間、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)機狀態(tài)下，可直接修改控制器中單個組態(tài)參數(shù)的實時值，包括功能塊的參數(shù)、硬件組態(tài)數(shù)據(jù)和位號的參數(shù)。6、系統(tǒng)監(jiān)控軟件6.1實時數(shù)據(jù)庫每個分布式數(shù)據(jù)服務器上的實時數(shù)據(jù)庫支持最大65000個位號。每個位號可有24個字符長度的位號名和64個字符長度的描述。支持以OPCDataAccess1.0標準接口方式和OPCDataAccess2.0標準接口方式開放實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫提供OPC、DDE、Modbus等I/O驅動。實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)置二次計算功能，支持模擬量