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(chǔ)理論的學(xué)習(xí)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(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(jìn)行設(shè)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(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)場總線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持PROFIBUS、PROFINET、MODBUS、FF、HART、EtherNet/IP等國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場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(jié)構(gòu)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(gòu)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(wù)器（主工程師站）、數(shù)據(jù)服務(wù)器等連接在過程信息網(wǎng)和過程控制網(wǎng)上的人機(jī)會話接口站點）及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（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(gòu)成。企業(yè)管理網(wǎng)連接各管理節(jié)點，通過管理服務(wù)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(jìn)行管理或?qū)嵤┻h(yuǎn)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(wù)器（主工程師站）、數(shù)據(jù)服務(wù)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(yīng)用站點可以通過各操作域的數(shù)據(jù)服務(wù)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(wù)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(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(wù)器。由于操作站從服務(wù)器查詢歷史數(shù)據(jù)時需要占用大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，所以ECS-700的歷史數(shù)據(jù)通信通過過程信息網(wǎng)進(jìn)行，從而極大減小了過程控制網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)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(jié)構(gòu)，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(jìn)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(luò)負(fù)荷，從而保證了在大規(guī)模系統(tǒng)構(gòu)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(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)?？刂葡到y(tǒng)時，過程信息網(wǎng)、過程控制網(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，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(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(jìn)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(wù)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(wù)器，操作站可以透明訪問多個歷史數(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)場采樣I/O數(shù)據(jù)、進(jìn)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(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，完成各項控制任務(wù)?？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(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)和采集到的實時數(shù)據(jù)；向下通過擴(kuò)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。控制器FCU711-S或FCU712-S最多可擴(kuò)展7對通信模塊，F(xiàn)CU713-S控制器最多可擴(kuò)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(jī)架，每個機(jī)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(fēng)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(jìn)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(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“故障恢復(fù)表”提示用戶確認(rèn)曾發(fā)生故障的位號，確保系統(tǒng)故障期間及故障恢復(fù)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(shè)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(jié)構(gòu)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(yù)處理模塊免跳線設(shè)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(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)。它一方面通過擴(kuò)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(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，任意時刻只有工作模塊進(jìn)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(yīng)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(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)備無縫的接入到系統(tǒng)中來，同時提供設(shè)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(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)點充分考慮了大型主控制室的設(shè)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(jī)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(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)的平臺軟件關(guān)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(hù)組態(tài)數(shù)據(jù)庫，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(shè)置、EXCEL導(dǎo)入導(dǎo)出、位號自動生成、位號參數(shù)檢查以及位號調(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）的上載備份和下載還原功能。系統(tǒng)調(diào)試可監(jiān)視所有程序的運行狀態(tài)，并可對控制程序進(jìn)行啟停。控制程序調(diào)試可顯示過程實時值，并可在功能塊圖中進(jìn)行功能塊輸入截斷和輸出截斷，保證調(diào)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(shù)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(yù)測控制（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，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(jìn)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(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(wù)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)接口方式開放實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫提供OPC、DDE、Modbus等I/O驅(qū)動。實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)置二次計算功能，支持模擬量