ECS-100控制系统是浙江中控SUPCON Webfield系列控制系统之一。ECS-100控制系统基本构架由操作站、通讯网络、控制站三部分组成。系统整体结构如下图：
在这里主要对ECS-100控制系统中操作站的硬件组成及使用说明作一介绍。控制站是控制系统中直接与现场进行I/O数据采集、信息交流、控制运算、逻辑控制的核心装置，完成整个工业过程的实时控制。控制站的核心是主控制卡。主控制卡通过过程控制网络（SCnetⅡ)与过程控制级（操作站、工程师站）相连，实现现场信号的输入输出，同时完成过程控制中的数据采集、回路控制、顺序控制以及优化控制等各种控制算法。
控制站硬件
控制站硬件主要包括机柜、机笼、供电、各类卡件和端子板。
一、机柜
机柜是用来安装控制站各部件的主体，主要放置机笼、端子板、交换机、电源模块和配电箱等。机柜包括系统柜、继电器柜、端子柜、安全栅柜、交换机柜
二、机笼
机笼分为卡件机笼和电源机笼，电源机笼主要用来放置电源模块和主控制器模块，卡件机笼主要放置各类卡件。
1、电源机笼
本文选用FW253电源机笼，在机笼的内部有6个槽位。左边两个槽位保留（使用FW243X主控制卡）；中间两个槽位放置FW252-03A电源模块，其输出电压为5V；右边两个槽位放置FW252-04A电源模块，其输出电压为24V。
2、卡件机笼
本文选用FW212卡件机笼，在机笼的内部有20个槽位，从左至右放置2块主控制卡（FW243X）、数据转发卡2块、16块I/O卡。当I/O槽位未安装I/O卡件时，应有空位槽位保护卡填充。
三、控制站各类卡件
控制站各类卡件包括主控卡、数据转发卡、I/O卡件
1、主控制卡
主控制卡是ECS-100控制系统的核心单元，具有控制运算、数据采集和通讯处理等功能。主控制卡通过数据转发卡与I/O卡件进行数据交换，利用信号输入卡周期性的采集现场实时过程信息，在主控制卡内执行综合运算处理后，通过信号输出卡输出控制信号，实现对现场控制对象的实时控制。
1.1主控卡IP地址设置
主控制卡上的地址拨码开关SW1用来设置主控制卡在SCneⅡ网络中的IP地址，设置IP地址时，主控制卡的主机地址不可设置为0和1；卡件的网络地址必须遵循以下格式：
在主控制卡的前面板上有两个互为冗余的SCneⅡ网络端口，分别标志为A和B；
A端口：SCneⅡ通信端口A，与冗余网络SCneⅡ的A#网络相连；
B端口：SCneⅡ通信端口B，与冗余网络SCneⅡ的B#网络相连；
2、数据转发卡
数据转发卡是ECS-100控制系统内部数据交换的核心单元，是主控制卡连接I/O卡件的中间环节，它一方面和主控制卡进行通信，另一方面管理本机笼的I/O卡件。通过数据转发卡，一块主控制卡可扩展1到8个机笼，即可以扩展最多128块不同功能的I/O卡件。实现主控卡与I/O卡件进行数据交换。
2.1数据转发卡地址设置
数据转发卡背板J02是FW233数据转发卡的地址跳线，地址跳线必须遵循以下格式：
数据转发卡的地址设置范围为：1—15；
3、控制站I/O卡件
控制站I/O卡件包括电流信号输入卡、电压信号输入卡、热电阻信号输入卡、电流信号输出卡、数字信号输入卡、数字信号输出卡。
3.1电流信号输入卡
本文以标准电流信号输入卡FW351(B)为例，FW351(B)为8路点点隔离的标准电压、电流信号输入卡，该卡可调理的信号有标准Ⅱ、Ⅲ型电压信号和标准Ⅱ、Ⅲ型电流信号。卡件可按1：1冗余配置使用。
在采样Ⅲ型信号时，FW351(B)具有断线检测功能，一旦检测到某一路断线，即上送当路的“断线”标志位。
应用注意事项：
a 、当FW351(B)卡处于上电状态时，若需对其对应的DB线进行拔插造作，应先将FW351(B)卡从机笼中拔出（确保其未带电），完成对应DB25线的拔插操作后，再将卡件插回机笼。
b、在对端子板进行调试和现场操作时，需注意相关的造作顺序：接线时，先连接端子板上的电源短接线，再用DB25线与FW351(B)相连；拆线时，应先拆下与FW351(B)连接的DB25线，再拆除端子板上的短接线。
c、FW351(B)卡即可用于测量标准电压信号，也用于测量标准电流信号。在实际应用中，对应不同的信号类型，有两处地方需要注意：第一，在工程组态时，在I/O点参数设置中应选择正确的信号类型；第二，正确选择匹配的端子板。
3.2热电偶信号输入卡
以标准电压信号输入卡FW352(B)为例，FW352(B)时一块智能的、带有模拟信号调理的8路热电偶信号采集卡。卡件可采集各种信号的热电偶信号即毫伏信号。采集热电偶信号时，可配合端子板，完成冷端温度补偿功能。单卡使用时可任意放置槽位，而冗余使用时2块件必须放置冗余槽位，即I、I+1的槽位，I为偶数。
应用注意事项：
FW352(B)卡既可用于测量热电偶信号，也可用于测量毫伏电压信号。在应用中，对应不同的信号类型，有两处地方需要注意：第一，工程组态时，在I/O点差数设置中应选择正确的信号类型，如果选择使用远程冷端补偿的方式，需要选择冷端补偿位号；第二，正确选择匹配的端子板。
3.3热电阻信号输入卡
以热电阻信号输入卡FW353(B)为例。热电阻信号输入卡FW353(B）是一块专用于采集热电阻信号的8路点点隔离信号输入卡，可单卡方式工作也可以冗余方式工作。每一路可单独设置接受PT100或Cu50热电阻信号，将信号调理后转换成数字信号上送给主控制卡进行处理。在各采样通道之间采用PHOTOMOS管隔离（隔离电压为250VAC、250VDC）。卡件在一个采样更新周期内可以完成所有8通道的采样与断线检测。
应用注意事项：
FW353(B）热电阻输入卡支持两种信号类型：Pt100和Cu50，采用三线制测量方法。在工程应用中，需要注意：第一，根据信号类型组态，FW353(B）有三种组态类型，Pt100、Cu50、Pt100小量程。Pt100小量程应用在量程范围比较小，精度要求比较高的场所；第二，正确选择匹配的端子板。
3.4模拟信号输出卡
本文以模拟信号输出卡FW372(B)为例。模拟信号输出卡FW372(B)是一块带CPU的高精度智能化卡件，他具有实时检测输出状况功能，并允许主控制卡监控正常的输出电流。卡件可独立运行，自行故障诊断，检测到故障后，在冗余的方式工作下，可进行无扰动切换。当SCnetⅡ网络通信中断时，卡件接受主控制卡的数据命令，维持正常工作；当卡件与主控制卡通信中断时，可保持原输出状态。
应用注意事项：
FW372(B)输出信号类型为Ⅱ型、Ⅲ型两种电流信号，用于配合现场设备使用。在工程应用中，工程组态时对应不同的信号类型，有两处地方需要注意：第一，在组态中需要正确选择信号类型（Ⅱ型、Ⅲ型）及输出特征（正输出、反输出）；第二，正确选择匹配的端子板。
3.5数字信号输入卡FW366(B)
本文以数字信号输入卡FW366(B)为例。FW366(B)是16路数字信号输入卡，它能够快速响应干触点信号和电平信号的输入，实现数字量信号的准确采集。该卡为智能型卡件，具有软硬件在线检测功能，能对CPU、配电电源进行检测，以保证卡件的可靠运行。支持冗余工作模式或单卡工作模式。
应用注意事项：
当FW366(B)卡件在冗余配置的情况下，用户可以在线更换卡件或DB25线，但需要注意操作步骤。首先要确定被更换的卡件或DB25线的状态，如果时工作状态，需要通过手动切换成备用状态后才能更换卡件或DB线；如果所要更换的卡件或DB25线处于备用状态，则可以直接更换。
3.6数字信号输出卡FW367(B)
本文以数字信号输出卡FW367(B)为例。FW367(B)卡提供16个MOS管触点作为16路输出，可通过中间继电器驱动电动控制装置，也可以直接驱动电流较小的电磁阀。卡件无源通道每点负载电流5A，有源通道每点负载电流1A。卡件的14V供电由外部经端子板配电，并具有外配电检测和通道自检功能。外配电范围（22—28V），当卡件检测到的电压不在此范围内或者卡件的通道出现故障时，将点亮FALL灯报警，如果卡件是冗余方式工作，则切换成备用卡工作。FW367(B)支持单卡和冗余工作。
应用注意事项：
当FW367(B)卡件在冗余配置的情况下，用户可以在线更换卡件或DB25线，但需要注意操作步骤。首先要确定被更换的卡件或DB25线的状态，如果时工作状态，需要通过手动切换成备用状态后才能更换卡件或DB线；如果所要更换的卡件或DB25线处于备用状态，则可以直接更换。
四、总结：
本文首先介绍了ECS-100控制系统的系统结构，然后对系统中控制站的硬件包括主控制卡、数据转发卡、各类型I/O卡件的技术性能和在工程使用中应注意的事项做了分析。通过对控制站硬件的使用说明，对今后在实际工程应用中控制站的硬件组态具有一定的指导意义和使用价值。
参考文献：
1、《WebField ECS-100教程》 浙江中控技术股份有限公司
2、《综合试验手册》 浙江中控技术股份有限公司
3、《ECS-100使用手册》 浙江中控技术股份有限公司
论文作者:张太林 李江涛 李军收
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/11
标签：信号论文; 制卡论文; 冗余论文; 信号输入论文; 电流论文; 热电阻论文; 组态论文; 《中国电气工程学报》2019年第4期论文;