ECS-100系統控制站硬件配置及使用

張太林 李江濤 李軍收

摘要：本文以ECS-100控制系統為例，著重介紹了ECS-100控制系統中控制站的硬件配置及硬件的組成，對有關硬件的技術性能和在工程使用中應注意的事項進行了介紹。

關鍵詞：控制站、主控制卡、數據轉發卡、I/O卡件

ECS-100控制系統是浙江中控SUPCON Webfield系列控制系統之一。ECS-100控制系統基本構架由操作站、通訊網絡、控制站三部分組成。系統整體結構如下圖：

在這里主要對ECS-100控制系統中操作站的硬件組成及使用說明作一介紹?？刂普臼强刂葡到y中直接與現場進行I/O數據采集、信息交流、控制運算、邏輯控制的核心裝置，完成整個工業過程的實時控制?？刂普镜暮诵氖侵骺刂瓶āＶ骺刂瓶ㄍㄟ^過程控制網絡（SCnetⅡ）與過程控制級（操作站、工程師站）相連，實現現場信號的輸入輸出，同時完成過程控制中的數據采集、回路控制、順序控制以及優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柜、機籠、供電、各類卡件和端子板。

一、機柜

機柜是用來安裝控制站各部件的主體，主要放置機籠、端子板、交換機、電源模塊和配電箱等。機柜包括系統柜、繼電器柜、端子柜、安全柵柜、交換機柜

二、機籠

機籠分為卡件機籠和電源機籠，電源機籠主要用來放置電源模塊和主控制器模塊，卡件機籠主要放置各類卡件。

1、電源機籠

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

2、卡件機籠

本文選用FW212卡件機籠，在機籠的內部有20個槽位，從左至右放置2塊主控制卡（FW243X）、數據轉發卡2塊、16塊I/O卡。當I/O槽位未安裝I/O卡件時，應有空位槽位保護卡填充。

三、控制站各類卡件

控制站各類卡件包括主控卡、數據轉發卡、I/O卡件

1、主控制卡

主控制卡是ECS-100控制系統的核心單元，具有控制運算、數據采集和通訊處理等功能。主控制卡通過數據轉發卡與I/O卡件進行數據交換，利用信號輸入卡周期性的采集現場實時過程信息，在主控制卡內執行綜合運算處理后，通過信號輸出卡輸出控制信號，實現對現場控制對象的實時控制。

1.1主控卡IP地址設置

主控制卡上的地址撥碼開關SW1用來設置主控制卡在SCneⅡ網絡中的IP地址，設置IP地址時，主控制卡的主機地址不可設置為0和1;卡件的網絡地址必須遵循以下格式：

主控卡FW243X的地址撥號范圍：2—127;

當冗余工作是，地址設置為I、I+1，I為偶數;

當單卡工作時，地址設置為I，I為偶數;

在主控制卡的前面板上有兩個互為冗余的SCneⅡ網絡端口，分別標志為A和B;

A端口：SCneⅡ通信端口A，與冗余網絡SCneⅡ的A#網絡相連;

B端口：SCneⅡ通信端口B，與冗余網絡SCneⅡ的B#網絡相連;

2、數據轉發卡

數據轉發卡是ECS-100控制系統內部數據交換的核心單元，是主控制卡連接I/O卡件的中間環節，它一方面和主控制卡進行通信，另一方面管理本機籠的I/O卡件。通過數據轉發卡，一塊主控制卡可擴展1到8個機籠，即可以擴展最多128塊不同功能的I/O卡件。實現主控卡與I/O卡件進行數據交換。

2.1數據轉發卡地址設置

數據轉發卡背板J02是FW233數據轉發卡的地址跳線，地址跳線必須遵循以下格式：

數據轉發卡的地址設置范圍為：1—15;

當冗余工作是，地址設置為I、I+1，I為偶數;

當單卡工作時，地址設置為I，I為偶數;

注意：數據轉發卡的地址在同一控制站內不可重復。

3、控制站I/O卡件

控制站I/O卡件包括電流信號輸入卡、電壓信號輸入卡、熱電阻信號輸入卡、電流信號輸出卡、數字信號輸入卡、數字信號輸出卡。

3.1電流信號輸入卡

本文以標準電流信號輸入卡FW351（B）為例，FW351（B）為8路點點隔離的標準電壓、電流信號輸入卡，該卡可調理的信號有標準Ⅱ、Ⅲ型電壓信號和標準Ⅱ、Ⅲ型電流信號。卡件可按1：1冗余配置使用。

在采樣Ⅲ型信號時，FW351（B）具有斷線檢測功能，一旦檢測到某一路斷線，即上送當路的“斷線”標志位。

應用注意事項：

a 、當FW351（B）卡處于上電狀態時，若需對其對應的DB線進行拔插造作，應先將FW351（B）卡從機籠中拔出（確保其未帶電），完成對應DB25線的拔插操作后，再將卡件插回機籠。

b、在對端子板進行調試和現場操作時，需注意相關的造作順序：接線時，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，應先拆下與FW351（B）連接的DB25線，再拆除端子板上的短接線。

c、FW351（B）卡即可用于測量標準電壓信號，也用于測量標準電流信號。在實際應用中，對應不同的信號類型，有兩處地方需要注意：第一，在工程組態時，在I/O點參數設置中應選擇正確的信號類型;第二，正確選擇匹配的端子板。

3.2熱電偶信號輸入卡

以標準電壓信號輸入卡FW352（B）為例，FW352（B）時一塊智能的、帶有模擬信號調理的8路熱電偶信號采集卡?？刹杉鞣N信號的熱電偶信號即毫伏信號。采集熱電偶信號時，可配合端子板，完成冷端溫度補償功能。單卡使用時可任意放置槽位，而冗余使用時2塊件必須放置冗余槽位，即I、I+1的槽位，I為偶數。

應用注意事項：

FW352（B）卡既可用于測量熱電偶信號，也可用于測量毫伏電壓信號。在應用中，對應不同的信號類型，有兩處地方需要注意：第一，工程組態時，在I/O點差數設置中應選擇正確的信號類型，如果選擇使用遠程冷端補償的方式，需要選擇冷端補償位號;第二，正確選擇匹配的端子板。

3.3熱電阻信號輸入卡

以熱電阻信號輸入卡FW353（B）為例。熱電阻信號輸入卡FW353（B）是一塊專用于采集熱電阻信號的8路點點隔離信號輸入卡，可單卡方式工作也可以冗余方式工作。每一路可單獨設置接受PT100或Cu50熱電阻信號，將信號調理后轉換成數字信號上送給主控制卡進行處理。在各采樣通道之間采用PHOTOMOS管隔離（隔離電壓為250VAC、250VDC）。卡件在一個采樣更新周期內可以完成所有8通道的采樣與斷線檢測。

應用注意事項：

FW353（B）熱電阻輸入卡支持兩種信號類型：Pt100和Cu50，采用三線制測量方法。在工程應用中，需要注意：第一，根據信號類型組態，FW353（B）有三種組態類型，Pt100、Cu50、Pt100小量程。Pt100小量程應用在量程范圍比較小，精度要求比較高的場所;第二，正確選擇匹配的端子板。

3.4模擬信號輸出卡

本文以模擬信號輸出卡FW372（B）為例。模擬信號輸出卡FW372（B）是一塊帶CPU的高精度智能化卡件，他具有實時檢測輸出狀況功能，并允許主控制卡監控正常的輸出電流。卡件可獨立運行，自行故障診斷，檢測到故障后，在冗余的方式工作下，可進行無擾動切換。當SCnetⅡ網絡通信中斷時，卡件接受主控制卡的數據命令，維持正常工作;當卡件與主控制卡通信中斷時，可保持原輸出狀態。

應用注意事項：

FW372（B）輸出信號類型為Ⅱ型、Ⅲ型兩種電流信號，用于配合現場設備使用。在工程應用中，工程組態時對應不同的信號類型，有兩處地方需要注意：第一，在組態中需要正確選擇信號類型（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數字信號輸入卡FW366（B）

本文以數字信號輸入卡FW366（B）為例。FW366（B）是16路數字信號輸入卡，它能夠快速響應干觸點信號和電平信號的輸入，實現數字量信號的準確采集。該卡為智能型卡件，具有軟硬件在線檢測功能，能對CPU、配電電源進行檢測，以保證卡件的可靠運行。支持冗余工作模式或單卡工作模式。

應用注意事項：

當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，如果時工作狀態，需要通過手動切換成備用狀態后才能更換卡件或DB線;如果所要更換的卡件或DB25線處于備用狀態，則可以直接更換。

3.6數字信號輸出卡FW367（B）

本文以數字信號輸出卡FW367（B）為例。FW367（B）卡提供16個MOS管觸點作為16路輸出，可通過中間繼電器驅動電動控制裝置，也可以直接驅動電流較小的電磁閥?？o源通道每點負載電流5A，有源通道每點負載電流1A?？?4V供電由外部經端子板配電，并具有外配電檢測和通道自檢功能。外配電范圍（22—28V），當卡件檢測到的電壓不在此范圍內或者卡件的通道出現故障時，將點亮FALL燈報警，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。

應用注意事項：

當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，如果時工作狀態，需要通過手動切換成備用狀態后才能更換卡件或DB線;如果所要更換的卡件或DB25線處于備用狀態，則可以直接更換。

四、總結：

本文首先介紹了ECS-100控制系統的系統結構，然后對系統中控制站的硬件包括主控制卡、數據轉發卡、各類型I/O卡件的技術性能和在工程使用中應注意的事項做了分析。通過對控制站硬件的使用說明，對今后在實際工程應用中控制站的硬件組態具有一定的指導意義和使用價值。

參考文獻：

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

2、《綜合試驗手冊》? ? ? ? ? ? ?浙江中控技術股份有限公司

3、《ECS-100使用手冊》? ? ? ? ?浙江中控技術股份有限公司