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)注意的事項進行了介紹。

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ECS-100控制系統(tǒng)中操作站的硬件組成及使用說明作一介紹。控制站是控制系統(tǒng)中直接與現(xiàn)場進行I/O數(shù)據(jù)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(yè)過程的實時控制?？刂普镜暮诵氖侵骺刂瓶?。主控制卡通過過程控制網(wǎng)絡(luò)（SCnetⅡ）與過程控制級（操作站、工程師站）相連，實現(xiàn)現(xiàn)場信號的輸入輸出，同時完成過程控制中的數(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(tǒng)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(nèi)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(nèi)部有20個槽位，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，應(yīng)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(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，具有控制運算、數(shù)據(jù)采集和通訊處理等功能。主控制卡通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡與I/O卡件進行數(shù)據(jù)交換，利用信號輸入卡周期性的采集現(xiàn)場實時過程信息，在主控制卡內(nèi)執(zhí)行綜合運算處理后，通過信號輸出卡輸出控制信號，實現(xiàn)對現(xiàn)場控制對象的實時控制。

1.1主控卡IP地址設(shè)置

主控制卡上的地址撥碼開關(guān)SW1用來設(shè)置主控制卡在SCneⅡ網(wǎng)絡(luò)中的IP地址，設(shè)置IP地址時，主控制卡的主機地址不可設(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，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互為冗余的SCneⅡ網(wǎng)絡(luò)端口，分別標志為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行通信，另一方面管理本機籠的I/O卡件。通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)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(xiàn)主控卡與I/O卡件進行數(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，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(shù)字信號輸入卡、數(shù)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，F(xiàn)W351（B）為8路點點隔離的標準電壓、電流信號輸入卡，該卡可調(diào)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，F(xiàn)W351（B）具有斷線檢測功能，一旦檢測到某一路斷線，即上送當(dāng)路的“斷線”標志位。

應(yīng)用注意事項：

a 、當(dāng)FW351（B）卡處于上電狀態(tài)時，若需對其對應(yīng)的DB線進行拔插造作，應(yīng)先將FW351（B）卡從機籠中拔出（確保其未帶電），完成對應(yīng)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(diào)試和現(xiàn)場操作時，需注意相關(guān)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(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）卡即可用于測量標準電壓信號，也用于測量標準電流信號。在實際應(yīng)用中，對應(yīng)不同的信號類型，有兩處地方需要注意：第一，在工程組態(tài)時，在I/O點參數(shù)設(shè)置中應(yīng)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，F(xiàn)W352（B）時一塊智能的、帶有模擬信號調(diào)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(shù)。

應(yīng)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(yīng)用中，對應(yīng)不同的信號類型，有兩處地方需要注意：第一，工程組態(tài)時，在I/O點差數(shù)設(shè)置中應(yīng)選擇正確的信號類型，如果選擇使用遠程冷端補償?shù)姆绞剑枰x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(shè)置接受PT100或Cu50熱電阻信號，將信號調(diào)理后轉(zhuǎn)換成數(shù)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(nèi)可以完成所有8通道的采樣與斷線檢測。

應(yīng)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(yīng)用中，需要注意：第一，根據(jù)信號類型組態(tài)，F(xiàn)W353（B）有三種組態(tài)類型，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(jiān)控正常的輸出電流?？瑟毩⑦\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(dāng)SCnetⅡ網(wǎng)絡(luò)通信中斷時，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，可保持原輸出狀態(tài)。

應(yīng)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(xiàn)場設(shè)備使用。在工程應(yīng)用中，工程組態(tài)時對應(yīng)不同的信號類型，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(shù)字信號輸入卡FW366（B）

本文以數(shù)字信號輸入卡FW366（B）為例。FW366（B）是16路數(shù)字信號輸入卡，它能夠快速響應(yīng)干觸點信號和電平信號的輸入，實現(xiàn)數(shù)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(yīng)用注意事項：

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)，如果時工作狀態(tài)，需要通過手動切換成備用狀態(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)字信號輸出卡FW367（B）

本文以數(shù)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(qū)動電動控制裝置，也可以直接驅(qū)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(jīng)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(dāng)卡件檢測到的電壓不在此范圍內(nèi)或者卡件的通道出現(xiàn)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(yīng)用注意事項：

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)，如果時工作狀態(tài)，需要通過手動切換成備用狀態(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(yīng)用中控制站的硬件組態(tài)具有一定的指導(dǎo)意義和使用價值。

參考文獻：

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

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

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