ECS-100系統(tǒng)控制站硬件配置及使用

張?zhí)?李江濤 李軍收

摘要：本文以ECS-100控制系統(tǒng)為例，著重介紹了ECS-100控制系統(tǒng)中控制站的硬件配置及硬件的組成，對(duì)有關(guān)硬件的技術(shù)性能和在工程使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：控制站、主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡件

ECS-100控制系統(tǒng)是浙江中控SUPCON Webfield系列控制系統(tǒng)之一。ECS-100控制系統(tǒng)基本構(gòu)架由操作站、通訊網(wǎng)絡(luò)、控制站三部分組成。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如下圖：

在這里主要對(duì)ECS-100控制系統(tǒng)中操作站的硬件組成及使用說(shuō)明作一介紹?？刂普臼强刂葡到y(tǒng)中直接與現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行I/O數(shù)據(jù)采集、信息交流、控制運(yùn)算、邏輯控制的核心裝置，完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制?？刂普镜暮诵氖侵骺刂瓶?。主控制卡通過(guò)過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)（SCnetⅡ）與過(guò)程控制級(jí)（操作站、工程師站）相連，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的輸入輸出，同時(shí)完成過(guò)程控制中的數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制以及優(yōu)化控制等各種控制算法。

控制站硬件

控制站硬件主要包括機(jī)柜、機(jī)籠、供電、各類(lèi)卡件和端子板。

一、機(jī)柜

機(jī)柜是用來(lái)安裝控制站各部件的主體，主要放置機(jī)籠、端子板、交換機(jī)、電源模塊和配電箱等。機(jī)柜包括系統(tǒng)柜、繼電器柜、端子柜、安全柵柜、交換機(jī)柜

二、機(jī)籠

機(jī)籠分為卡件機(jī)籠和電源機(jī)籠，電源機(jī)籠主要用來(lái)放置電源模塊和主控制器模塊，卡件機(jī)籠主要放置各類(lèi)卡件。

1、電源機(jī)籠

本文選用FW253電源機(jī)籠，在機(jī)籠的內(nèi)部有6個(gè)槽位。左邊兩個(gè)槽位保留（使用FW243X主控制卡）;中間兩個(gè)槽位放置FW252-03A電源模塊，其輸出電壓為5V;右邊兩個(gè)槽位放置FW252-04A電源模塊，其輸出電壓為24V。

2、卡件機(jī)籠

本文選用FW212卡件機(jī)籠，在機(jī)籠的內(nèi)部有20個(gè)槽位，從左至右放置2塊主控制卡（FW243X）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡2塊、16塊I/O卡。當(dāng)I/O槽位未安裝I/O卡件時(shí)，應(yīng)有空位槽位保護(hù)卡填充。

三、控制站各類(lèi)卡件

控制站各類(lèi)卡件包括主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡件

1、主控制卡

主控制卡是ECS-100控制系統(tǒng)的核心單元，具有控制運(yùn)算、數(shù)據(jù)采集和通訊處理等功能。主控制卡通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡與I/O卡件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，利用信號(hào)輸入卡周期性的采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)過(guò)程信息，在主控制卡內(nèi)執(zhí)行綜合運(yùn)算處理后，通過(guò)信號(hào)輸出卡輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制對(duì)象的實(shí)時(shí)控制。

1.1主控卡IP地址設(shè)置

主控制卡上的地址撥碼開(kāi)關(guān)SW1用來(lái)設(shè)置主控制卡在SCneⅡ網(wǎng)絡(luò)中的IP地址，設(shè)置IP地址時(shí)，主控制卡的主機(jī)地址不可設(shè)置為0和1;卡件的網(wǎng)絡(luò)地址必須遵循以下格式：

主控卡FW243X的地址撥號(hào)范圍：2—127;

當(dāng)冗余工作是，地址設(shè)置為I、I+1，I為偶數(shù);

當(dāng)單卡工作時(shí)，地址設(shè)置為I，I為偶數(shù);

在主控制卡的前面板上有兩個(gè)互為冗余的SCneⅡ網(wǎng)絡(luò)端口，分別標(biāo)志為A和B;

A端口：SCneⅡ通信端口A，與冗余網(wǎng)絡(luò)SCneⅡ的A#網(wǎng)絡(luò)相連;

B端口：SCneⅡ通信端口B，與冗余網(wǎng)絡(luò)SCneⅡ的B#網(wǎng)絡(luò)相連;

2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡是ECS-100控制系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換的核心單元，是主控制卡連接I/O卡件的中間環(huán)節(jié)，它一方面和主控制卡進(jìn)行通信，另一方面管理本機(jī)籠的I/O卡件。通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡，一塊主控制卡可擴(kuò)展1到8個(gè)機(jī)籠，即可以擴(kuò)展最多128塊不同功能的I/O卡件。實(shí)現(xiàn)主控卡與I/O卡件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡地址設(shè)置

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡背板J02是FW233數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡的地址跳線，地址跳線必須遵循以下格式：

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡的地址設(shè)置范圍為：1—15;

當(dāng)冗余工作是，地址設(shè)置為I、I+1，I為偶數(shù);

當(dāng)單卡工作時(shí)，地址設(shè)置為I，I為偶數(shù);

注意：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡的地址在同一控制站內(nèi)不可重復(fù)。

3、控制站I/O卡件

控制站I/O卡件包括電流信號(hào)輸入卡、電壓信號(hào)輸入卡、熱電阻信號(hào)輸入卡、電流信號(hào)輸出卡、數(shù)字信號(hào)輸入卡、數(shù)字信號(hào)輸出卡。

3.1電流信號(hào)輸入卡

本文以標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸入卡FW351（B）為例，F(xiàn)W351（B）為8路點(diǎn)點(diǎn)隔離的標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)輸入卡，該卡可調(diào)理的信號(hào)有標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ、Ⅲ型電壓信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ、Ⅲ型電流信號(hào)。卡件可按1：1冗余配置使用。

在采樣Ⅲ型信號(hào)時(shí)，F(xiàn)W351（B）具有斷線檢測(cè)功能，一旦檢測(cè)到某一路斷線，即上送當(dāng)路的“斷線”標(biāo)志位。

應(yīng)用注意事項(xiàng)：

a 、當(dāng)FW351（B）卡處于上電狀態(tài)時(shí)，若需對(duì)其對(duì)應(yīng)的DB線進(jìn)行拔插造作，應(yīng)先將FW351（B）卡從機(jī)籠中拔出（確保其未帶電），完成對(duì)應(yīng)DB25線的拔插操作后，再將卡件插回機(jī)籠。

b、在對(duì)端子板進(jìn)行調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，需注意相關(guān)的造作順序：接線時(shí)，先連接端子板上的電源短接線，再用DB25線與FW351（B）相連;拆線時(shí)，應(yīng)先拆下與FW351（B）連接的DB25線，再拆除端子板上的短接線。

c、FW351（B）卡即可用于測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，也用于測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)應(yīng)不同的信號(hào)類(lèi)型，有兩處地方需要注意：第一，在工程組態(tài)時(shí)，在I/O點(diǎn)參數(shù)設(shè)置中應(yīng)選擇正確的信號(hào)類(lèi)型;第二，正確選擇匹配的端子板。

3.2熱電偶信號(hào)輸入卡

以標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)輸入卡FW352（B）為例，F(xiàn)W352（B）時(shí)一塊智能的、帶有模擬信號(hào)調(diào)理的8路熱電偶信號(hào)采集卡?？刹杉鞣N信號(hào)的熱電偶信號(hào)即毫伏信號(hào)。采集熱電偶信號(hào)時(shí)，可配合端子板，完成冷端溫度補(bǔ)償功能。單卡使用時(shí)可任意放置槽位，而冗余使用時(shí)2塊件必須放置冗余槽位，即I、I+1的槽位，I為偶數(shù)。

應(yīng)用注意事項(xiàng)：

FW352（B）卡既可用于測(cè)量熱電偶信號(hào)，也可用于測(cè)量毫伏電壓信號(hào)。在應(yīng)用中，對(duì)應(yīng)不同的信號(hào)類(lèi)型，有兩處地方需要注意：第一，工程組態(tài)時(shí)，在I/O點(diǎn)差數(shù)設(shè)置中應(yīng)選擇正確的信號(hào)類(lèi)型，如果選擇使用遠(yuǎn)程冷端補(bǔ)償?shù)姆绞?，需要選擇冷端補(bǔ)償位號(hào);第二，正確選擇匹配的端子板。

3.3熱電阻信號(hào)輸入卡

以熱電阻信號(hào)輸入卡FW353（B）為例。熱電阻信號(hào)輸入卡FW353（B）是一塊專(zhuān)用于采集熱電阻信號(hào)的8路點(diǎn)點(diǎn)隔離信號(hào)輸入卡，可單卡方式工作也可以冗余方式工作。每一路可單獨(dú)設(shè)置接受PT100或Cu50熱電阻信號(hào)，將信號(hào)調(diào)理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)上送給主控制卡進(jìn)行處理。在各采樣通道之間采用PHOTOMOS管隔離（隔離電壓為250VAC、250VDC）?？谝粋€(gè)采樣更新周期內(nèi)可以完成所有8通道的采樣與斷線檢測(cè)。

應(yīng)用注意事項(xiàng)：

FW353（B）熱電阻輸入卡支持兩種信號(hào)類(lèi)型：Pt100和Cu50，采用三線制測(cè)量方法。在工程應(yīng)用中，需要注意：第一，根據(jù)信號(hào)類(lèi)型組態(tài)，F(xiàn)W353（B）有三種組態(tài)類(lèi)型，Pt100、Cu50、Pt100小量程。Pt100小量程應(yīng)用在量程范圍比較小，精度要求比較高的場(chǎng)所;第二，正確選擇匹配的端子板。

3.4模擬信號(hào)輸出卡

本文以模擬信號(hào)輸出卡FW372（B）為例。模擬信號(hào)輸出卡FW372（B）是一塊帶CPU的高精度智能化卡件，他具有實(shí)時(shí)檢測(cè)輸出狀況功能，并允許主控制卡監(jiān)控正常的輸出電流?？瑟?dú)立運(yùn)行，自行故障診斷，檢測(cè)到故障后，在冗余的方式工作下，可進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換。當(dāng)SCnetⅡ網(wǎng)絡(luò)通信中斷時(shí)，卡件接受主控制卡的數(shù)據(jù)命令，維持正常工作;當(dāng)卡件與主控制卡通信中斷時(shí)，可保持原輸出狀態(tài)。

應(yīng)用注意事項(xiàng)：

FW372（B）輸出信號(hào)類(lèi)型為Ⅱ型、Ⅲ型兩種電流信號(hào)，用于配合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用。在工程應(yīng)用中，工程組態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)不同的信號(hào)類(lèi)型，有兩處地方需要注意：第一，在組態(tài)中需要正確選擇信號(hào)類(lèi)型（Ⅱ型、Ⅲ型）及輸出特征（正輸出、反輸出）;第二，正確選擇匹配的端子板。

3.5數(shù)字信號(hào)輸入卡FW366（B）

本文以數(shù)字信號(hào)輸入卡FW366（B）為例。FW366（B）是16路數(shù)字信號(hào)輸入卡，它能夠快速響應(yīng)干觸點(diǎn)信號(hào)和電平信號(hào)的輸入，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量信號(hào)的準(zhǔn)確采集。該卡為智能型卡件，具有軟硬件在線檢測(cè)功能，能對(duì)CPU、配電電源進(jìn)行檢測(cè)，以保證卡件的可靠運(yùn)行。支持冗余工作模式或單卡工作模式。

應(yīng)用注意事項(xiàng)：

當(dāng)FW366（B）卡件在冗余配置的情況下，用戶可以在線更換卡件或DB25線，但需要注意操作步驟。首先要確定被更換的卡件或DB25線的狀態(tài)，如果時(shí)工作狀態(tài)，需要通過(guò)手動(dòng)切換成備用狀態(tài)后才能更換卡件或DB線;如果所要更換的卡件或DB25線處于備用狀態(tài)，則可以直接更換。

3.6數(shù)字信號(hào)輸出卡FW367（B）

本文以數(shù)字信號(hào)輸出卡FW367（B）為例。FW367（B）卡提供16個(gè)MOS管觸點(diǎn)作為16路輸出，可通過(guò)中間繼電器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)控制裝置，也可以直接驅(qū)動(dòng)電流較小的電磁閥?？o(wú)源通道每點(diǎn)負(fù)載電流5A，有源通道每點(diǎn)負(fù)載電流1A。卡件的14V供電由外部經(jīng)端子板配電，并具有外配電檢測(cè)和通道自檢功能。外配電范圍（22—28V），當(dāng)卡件檢測(cè)到的電壓不在此范圍內(nèi)或者卡件的通道出現(xiàn)故障時(shí)，將點(diǎn)亮FALL燈報(bào)警，如果卡件是冗余方式工作，則切換成備用卡工作。FW367（B）支持單卡和冗余工作。

應(yīng)用注意事項(xiàng)：

當(dāng)FW367（B）卡件在冗余配置的情況下，用戶可以在線更換卡件或DB25線，但需要注意操作步驟。首先要確定被更換的卡件或DB25線的狀態(tài)，如果時(shí)工作狀態(tài)，需要通過(guò)手動(dòng)切換成備用狀態(tài)后才能更換卡件或DB線;如果所要更換的卡件或DB25線處于備用狀態(tài)，則可以直接更換。

四、總結(jié)：

本文首先介紹了ECS-100控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，然后對(duì)系統(tǒng)中控制站的硬件包括主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、各類(lèi)型I/O卡件的技術(shù)性能和在工程使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)做了分析。通過(guò)對(duì)控制站硬件的使用說(shuō)明，對(duì)今后在實(shí)際工程應(yīng)用中控制站的硬件組態(tài)具有一定的指導(dǎo)意義和使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

1、《WebField ECS-100教程》? ? ?浙江中控技術(shù)股份有限公司

2、《綜合試驗(yàn)手冊(cè)》? ? ? ? ? ? ?浙江中控技術(shù)股份有限公司

3、《ECS-100使用手冊(cè)》? ? ? ? ?浙江中控技術(shù)股份有限公司