中控 WebField ECS-100 基于网络技术的控制系统

一．系统简介
WebField ECS-100控制系统是中控WebField控制系统家族的最新成员。是中控为适应网络技术的发展，特别是Internet、Web技术的发展而推出的基于网络技术的控制系统。该系统融合了最新的现场总线技术、嵌入式软件技术、先进控制技术与网络技术，实现了多种总线兼容和异构系统综合集成。各种国内外DCS、PLC及现场智能设备都可以接入到ECS-100系统中，实现企业内过程控制设备信息的共享。
该系统主要应用在电力行业等大、中型过程控制现场。
系统网络由I/O控制总线、现场控制网、操作网、信息管理网组成。操作网在网络策略和数据分组的基础上采用了对等C/S架构，在操作网上实现操作站节点之间包括实时数据，实时报警，历史趋势，历史报警，操作日志等的实时数据通信和历史数据查询。
WebFieldECS-100系统采用了基于更高性能芯片的全封装主控制卡以及高速I/O处理卡件，提高了系统的运算速度与处理能力。

二．系统特点
ECS-100系统具有以下鲜明的特点：
1、安 全 性 系统安全性和抗干扰性符合工业使用环境下的国际标准。
2、兼 容 性 符合现场总线标准的数字信号和传统的模拟信号在系统中并存，使企业现行的工业自动化方案和现场总线技术的实施变得简单易行。
3、开 放 性 融合各种标准化的软、硬件接口，方便地接入最先进的现场总线设备和第三方集散控制系统、逻辑控制器等。
4、集 成 性 作为一个开放的可扩展系统，可以方便地进行扩展和集成，利用数据站、OPCServer或网关卡，可实现与异构系统的互联。
5、设备管理 增加先进的设备管理功能（SAMS），用户可对符合现场总线标准的智能变送器进行组态校准，方便智能设备的自动管理，实现了设备管理和过程控制的完美结合。
6、故障诊断 具有从网络I/O卡件、主控制器到现场变送器和传感器的全方位故障诊断功能，智能化程度高，轻松排除热电偶断线等故障。
7、数据管理 收集、管理、储存数据，并将之传到公共数据库，也可以将数据分散到不同的报表中，从而保证过程在最佳的状态运行。
8、图形界面 提供集成化图形界面组态工具，可以方便、快捷地生成图形画面，提供多种预定义图库对象。
9、报 警 采用分布式报警管理系统，可以管理无限报警区域的报警、基于事件的报警、报警优先权、报警过滤以及通过拨号输入/输出管理设备的远程报警。
10、实时仿真 系统具有离线的实时调试和仿真功能，缩短系统在现场的调试周期并降低了方案实施的风险。
11、系统容量 系统规模灵活可变，可满足从几个控制回路、几十个I/O信息量到几千个控制回路、20000个I/O信息量的用户应用要求。
12、信号配置 提供4点、8点和16点系列I/O卡件，为用户提供了多种选择，优化了系统的配置。
13、信号精度 I/O卡件采用国际上最新推出的高精度A/D采样技术（∑-△A/D）、先进的信号隔离技术、严格测试下的带电插拔技术、以及多层板和贴片技术，使信号的采集精度更高、卡件的稳定性更好。
14、控制组态 系统控制组态采用了符合IEC61131-3标准的组态工具FBD、LD、SFC、ST等，使原熟悉PLC编程的用户方便过渡到DCS的使用中来。
15、远程服务 能够通过远程通信媒体实现远程监控、故障诊断、系统维护、操作指导、系统升级等。
16、快速I/O 提供快速AI和AO，AI采样周期可达50ms。
17、在线下载 系统支持在线下载。
三．系统结构
ECS-100控制系统由控制站、操作站节点（操作站节点一般包括工程师站、操作员站、服务器站、数据管理站、时间同步服务器等）及系统网络（过程控制网、操作网）等构成。系统整体结构如下图所示。

工程师站是为专业工程技术人员设计的，内装有相应的组态平台和系统维护工具。
操作员站是由工业PC机、显示器、键盘、鼠标、打印机等组成的人机系统，是操作人员完成过程监控管理任务的人机界面。
服务器站可与企业管理计算机网（ERP或MIS）交换信息，实现企业网络环境下的实时数据和历史数据采集，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。
数据管理站用于实现系统与外部数据源的通信，从而实现过程控制数据的统一管理。
时间同步服务器用于实现系统的时间同步。
控制站是系统中直接与工业现场进行信息交互的I/O处理单元，由主控卡、数据转发卡、I/O卡、接线端子板及内部I/O总线网络组成，完成整个工业过程的实时监控功能。
过程控制网络实现操作站节点及控制站的连接，完成信息、控制命令的传输与发送，过程控制网采用双重化冗余设计，使得信息传输可靠、高速。
操作网采用快速以太网技术，实现C/S模式下服务器与客户端的数据通讯及操作网节点的时间同步。
四．系统规模
ECS-100系统站点容量最高可达31个冗余的控制站和32个操作站节点，每个控制站可处理192个控制回路，系统容量达到20000点。
五．系统硬件
1、控制站：
控制站是系统中直接与现场进行I/O数据采样、信息交互、控制运算、逻辑控制的核心单元，完成整个工业过程的实时控制功能。通过软件设置和硬件的不同配置可构成不同功能的控制结构，如过程控制站、逻辑控制站、数据采集站。
控制站的核心是主控制卡，主控制卡通过系统内高速数据网络——SBUS总线扩充各种功能，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、以及包括优化控制等各种控制算法。
控制站主要由机柜、机笼、供电单元、端子板和各类卡件（包括主控制卡、数据转发卡和各种信号输入/输出卡）组成。
2、操作站节点
操作站节点是控制系统的人机接口站，是工程师站、操作员站、数据管理站和服务器站的总称。
ECS-100系统可根据实际情况设置成常规工作模式或C/S工作模式，并选择相应的网络策略。
在ECS-100系统中，可以设置专用服务器站，也可以通过网络策略设置，将某个工程师站或操作员站设置为专门的单项服务器。
数据站可以专门配置，也可以用其它操作站节点兼作数据站。
3、系统网络
ECS-100系统采用成熟的计算机网络通讯技术，构成高速的冗余数据传输网络，实现过程控制实时数据及历史数据的及时传送。
ECS-100系统通信网络共有四层，分别是：信息管理网、操作网、过程控制网和I/O总线。
信息管理网
信息管理网采用通用的以太网技术，用于工厂级的信息传送和管理，是实现全厂综合管理的信息通道。
操作网
AdvanTrol-Pro在网络策略和数据分组的基础上实现了具有对等C/S特征的操作网，在该操作网上实现操作站节点之间包括实时数据，实时报警，历史趋势，历史报警，操作日志等的实时数据通信和历史数据查询。操作站节点之间的时间同步也是通过操作网实现。
过程控制网（SCnetII网）
系统采用了100M高速冗余工业以太网SCnet Ⅱ作为其过程控制网络，具有很高的实时性和可靠性。
I/O总线（SBUS总线）
I/O总线是控制站内部通信网络，称为系统的SBUS总线。
六．系统软件
ECS-100系统采用中控自主开发的AdvanTrol-Pro软件包，完成系统组态、数据服务和实时监控功能。
系统软件功能特点及性能指标
1、在网络策略和数据分组的基础上实现了具有对等C/S模式特征的操作网络服务
2、采用大容量、高吞吐量的实时数据库和两级分层（分组分区）的数据结构
3、采用多任务、多线程，32位代码
4、良好的开放性、兼容性，方便实现与第三方智能设备相互通讯
5、提供基于API接口的多种数据访问接口
6、系统组态结构清晰，界面操作方便
7、控制算法组态采用国际标准，实现图形组态与语言组态结合，功能强大
8、实时和历史趋势操作灵活，支持历史数据离线浏览
9、流程图功能强大，使用方便
10、报表功能灵活，应用简捷，并具有二次计算能力
11、强大的报警管理功能，可以分区分级设置报警，支持语音报警
12、操作站节点数据更新周期1秒，动态参数刷新周期1秒
13、流程图完整显示时间≤1秒
14、命令响应时间≤0.5秒
15、按键响应时间≤0.2秒
16、系统安全、可靠，长期运行稳定
系统软件构成介绍
AdvanTrol-Pro软件包可分成两大部分：
系统组态软件，包括：用户授权管理软件、系统组态软件、图形化编程软件、流程图制作软件、报表制作软件、二次计算组态软件、等等。
系统运行监控软件，包括：实时监控软件、数据服务软件、数据通信软件、报警记录软件、趋势记录软件、OPC数据通信软件、OPC服务器软件、网络管理和实时数据传输软件、历史数据传输软件等。
系统组态软件通常安装在工程师站，各功能软件之间通过对象链接与嵌入技术，动态地实现模块间各种数据、信息的通讯、控制和管理。
系统运行监控软件安装在操作员站和运行的服务器、工程师站中，通过各软件的相互配合，实现控制系统的数据显示、数据通信及数据保存。

用户授权操作界面

SCKey组态软件界面