中控ECS-700系統簡介2022年12月重視基礎理論的學習和操作實踐ES-700系統簡介1、概述2、控制站3、系統互聯4、操作節點5、系統組態與控制方案6、系統監控軟件1、ECS-700系統概述ECS-700系統是浙江中控技術股份有限公司WebField系列控制系統之一，是致力于幫助用戶實現企業自動化的大型高端控制系統。ECS-700系統按照可靠性原則進行設計，充分保證系統安全可靠；系統所有部件都支持冗余，在任何單一部件故障情況下系統仍能正常工作。ECS-700系統具備故障安全功能，輸出模塊在網絡故障情況下，進入預設的安全狀態，保證人員、工藝系統或設備的安全。

ECS-700系統作為大規模聯合控制系統，具備完善的工程管理功能，包括多工程師協同工作、組態完整性管理、在線單點組態下載、組態和操作權限管理等，并提供相關操作記錄的歷史追溯。ECS-700系統融合了最新的現場總線技術和網絡技術，支持PROFIBUS、PROFINET、MODBUS、FF、HART、EtherNet/IP等國際標準現場總線的接入和多種異構系統的綜合集成。1.1系統特性開放性安全性易用性實時性強大的聯合控制高效的多人組態完備的系統監控1.2系統結構ECS-700系統由控制節點（包括控制站及過程控制網上與異構系統連接的通信接口等）、操作節點（包括工程師站、操作員站、組態服務器（主工程師站）、數據服務器等連接在過程信息網和過程控制網上的人機會話接口站點）及系統網絡（包括I/O總線、過程控制網、過程信息網、企業管理網等）等構成。企業管理網連接各管理節點，通過管理服務器從過程信息網中獲取控制系統信息，對生產過程進行管理或實施遠程監控。過程信息網連接控制系統中所有工程師站、操作員站、組態服務器（主工程師站）、數據服務器等操作節點，在操作節點間傳輸歷史數據、報警信息和操作記錄等。對于掛在過程信息網上的各應用站點可以通過各操作域的數據服務器訪問實時和歷史信息、下發操作指令。過程控制網連接工程師站、操作員站、數據服務器等操作節點和控制站，在操作節點和控制站間傳輸實時數據和各種操作指令。擴展I/O總線和本地I/O總線為控制站內部通信網絡。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系統可以靈活方便地組建大規模系統以及實行全廠級的分域管理。圖1-2簡單描述了ECS-700系統中的數據流向，控制網上的實時數據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據時需要占用大量的網絡帶寬，所以ECS-700的歷史數據通信通過過程信息網進行，從而極大減小了過程控制網的網絡負荷，過程控制網的實時性和穩定性得以提高。1.3分域管理ECS-700系統具有獨特的系統分域管理功能，根據實際儀控系統的規模和結構，可以將ECS-700控制系統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控多個控制域，并對這些控制域進行聯合監控。ECS-700系統通過分域管理，有效地減少了系統網絡負荷，從而保證了在大規模系統構建下過程控制網的實時性。ECS-700系統通過不同的配置，可以實現歷史數據全系統集中存儲或多域分布式存儲。ECS-700系統除了實現以上的分域操作和管理外，還實現了數據的分組管理。操作員可以根據自身的權限，監視不同的數據分組，工程師則可以按照數據分組進行數據的管理。ECS-700系統分域管理示意圖如下圖所示。1.4網絡連接當ECS-700系統應用于大規模控制系統時，過程信息網、過程控制網以及擴展I/O總線都可采用光纖環網構架，確保大規模的控制系統具備高可靠性。過程信息網可采用總線形結構或星形結構連接所有操作節點，可采用冗余或者單網工作模式。過程控制網使用高速冗余工業以太網，網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系統規模ECS-700系統支持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，單域支持位號數量為65000點。ECS-700系統單工程最大可有16個控制域和16個操作域。每個控制域內最大60個控制節點，操作域內最大60個操作節點。單控制域內位號最大數量為65000個，單操作域內位號的最大數量為65000個。系統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其它控制站的通信數據還可以接收其它15個控制域內控制站的通信數據。單歷史數據服務器最大歷史記錄20000點，每個操作域內可有多個歷史數據服務器，操作站可以透明訪問多個歷史數據服務器的歷史數據。2、控制站控制站是系統中直接從現場采樣I/O數據、進行控制運算的核心單元，完成整個工業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，協調控制站內軟硬件關系，完成各項控制任務。控制器可以自動完成數據采集、信息處理、控制運算等各項功能，通過過程控制網絡與數據服務器、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據和采集到的實時數據；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），實現與I/O模塊的信息交換，完成現場信號的輸入采樣和輸出控制。控制器FCU711-S或FCU712-S最多可擴展7對通信模塊，FCU713-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。狀態診斷控制器實時檢測軟硬件狀態，并可獲取控制柜內溫度、風扇運行狀態、電源狀態等信息。若有故障發生，將在監控軟件中觸發系統報警，并以聲音、閃爍圖表等形式提示操作人員。系統報警記錄在日志中，可執行歷史查詢。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，此時，根據工藝要求的不同，系統可按預先組態選擇：輸出保持；輸出預設安全值。I/O模塊進入到故障安全狀態后，系統通過監控軟件中的“故障安全狀態”提示進行相應的維護操作，在故障恢復后，系統通過“故障恢復表”提示用戶確認曾發生故障的位號，確保系統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的快速裝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模塊的中間環節。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以太網，速率為100Mbps。I/O連接模塊可以冗余配置，在冗余配置狀態下，任意時刻只有工作模塊進行實時數據通信，備用模塊通過監聽保證實時數據的同步。3、系統互聯3.1軟件開放接口ECS-700系統支持OPC、DDE、ODBC等方式與其它應用程序交互數據。ECS-700的實時和歷史數據庫可以方便地將數據傳送給通用辦公軟件如EXCEL、ACCESS等；其它系統可以通過標準接口將數據寫到DCS中。3.2硬件互聯接口ECS-700系統提供符合MODBUS、HART、FF、PROFIBUS、PROFINET、Ethernet/IP協議的接口模塊，能夠將第三方的設備無縫的接入到系統中來，同時提供設備管理功能。4、操作節點操作節點是控制系統的人機接口，是工程師站、操作員站、數據服務器和組態服務器（主工程師站）等的總稱。ECS-700系統的操作節點充分考慮了大型主控制室的設計要求。在系統規模較小的情況下，可以使用一臺計算機同時具備多種站點功能以節省投資。操作員站、工程師站數據服務器、歷史數據服務器、組態服務器、域服務器5、系統組態與控制方案5.1系統組態軟件系統組態功能由以下控制組態工具軟件共同完成：系統結構組態軟件——用于完成整個控制系統結構框架的搭建，包括控制域、操作域的劃分及功能分配，以及各工程師組態權限分配等；組態管理軟件——作為組態的平臺軟件關聯和管理硬件組態軟件、位號組態軟件、控制方案組態軟件和監控組態軟件，維護組態數據庫，支持用戶程序調度設置、在線聯機調試、組態上載以及單點組態下載等功能；硬件組態軟件——控制站內硬件組態軟件，支持控制站硬件參數設置、硬件組態掃描上載以及硬件調試等功能；位號組態軟件——控制站內位號組態軟件，支持位號參數設置、EXCEL導入導出、位號自動生成、位號參數檢查以及位號調試等功能；控制方案組態軟件監控組態軟件5.2控制方案執行周期每個控制程序的執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。在硬件組態中可以設置快周期為20ms或50ms，控制周期為100ms、200ms或500ms。參數管理提供重要工藝參數（功能塊、位號）的上載備份和下載還原功能。系統調試可監視所有程序的運行狀態，并可對控制程序進行啟停。控制程序調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，保證調試過程中現場安全5.3功能塊庫ECS-700系統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中一個硬件模塊、位號組態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正確性，并與控制器中的組態進行比較，檢測出需要下載的組態內容，然后由工程師確認后可將更新部分的組態在線下載到控制器。所有的組態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、內容、執行操作的工程師等。在線組態在與控制器聯機狀態下，可直接修改控制器中單個組態參數的實時值，包括功能塊的參數、硬件組態數據和位號的參數。6、系統監控軟件6.1實時數據庫每個分布式數據服務器上的實時數據庫支持最大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據庫。實時數據庫提供OPC、DDE、Modbus等I/O驅動。實時數據庫內置二次計算功能，支持模擬量