14. Разновидности архитектуры микропроцессорных систем управления: система с общей шиной, многоуровневая архитектура.

Распределенные системы состоят из множества территориально раз­несенных контроллеров и модулей ввода-вывода. Каждый контроллер работает со своей группой устройств ввода-вывода и обслуживает определенную часть объекта управления. Распределенную систему управления можно определить как систему, состоящую из множества устройств, разнесенных в пространстве, каждое из которых не зависит от остальных, но взаимодействует с ними для выполнения общей задачи.

Архитектура распределен­ной системы промышленной автоматизации на основе общей шины:

Для того чтобы получить данные из модуля или контроллера, компьютер (или контроллер) посылает в шину его адрес и команду запроса данных. Микропроцессор, входящий в состав каждого модуля или контроллера, сверяет адрес на шине с его собственным адресом, записанным в ПЗУ, и, если адреса совпадают, исполняет следующую за адресом команду. Команда позволяет считать данные, поступающие на вход устройства, или установить необходимые данные на его выходе.

Недостатки: необходимость адресации устройств и необходимость ожидания в очереди, когда шина станет свободной - это замедляет скорость передачи данных. Задержка в сетях с большим ко­личеством устройств становится существенным ограничением на применение топологии с общей шиной, а есть процессы, в которых задержки недопустимы.

Связь отдельных устройств в распределенной системе может осуществлять­ся с помощью любой промышленной сети.

При увеличении сети, ее масштабности сеть с общей шиной не подходит, то применяют многоуровневую архитектуру, в которой много уровней и каждая имеет свою сеть:

Такая архитектура автоматизированной системы удобна при коллективной работе с системой ав­томатизации или для связи технологического уровня АСУ с управленческим.

Доступ любого компьютера сети к устройствам ввода-вывода или контрол­лерам осуществляется с помощью ОРС-сервера(сервер управления процессом). Основой программного обеспечения, установленного на компьютерах сети, являются SCADA-пакеты — программные средства диспетчерского управле­ния и сбора данных(наглядность).

Системы управления с многоуровневой архитектурой обычно строятся по объектному принципу, когда структура системы выбирается подобной струк­туре объекта автоматизации, а каждая подсистема является локальной, Объектный принцип построения позволяет упро­стить проектирование многоуровневой системы и обеспечить ее структурную (архитектурную) надежность.

15. Уровни иерархии современных АСУ. Применение Интернет-технологий в микропроцессорных системах управления.

Открытой называется модульная система, которая допускает замену лю­бого модуля на аналогичный модуль другого производителя, имеющийся в сво­бодной продаже по конкурентоспособным ценам, а интеграция системы с други­ми системами выполняется без преодоления чрез­мерных проблем. Средства достижения открытости: промышленные сети и протоколы, интерфейсы, программные интерфейсы, интерфейсы пользователя:

Низший (нулевой) уровень включает в себя датчики и исполнительные устройства:

В настоящее время наметилась тенденция к использованию интеллектуальных датчиков, которые имеют цифровой интерфейс, встроенный микроконтроллер, память, сетевой адрес.

Первый уровень состоит из программируемых логических контроллеров и модулей аналого-цифрового и дискретного ввода-вывода, которые обменивают­ся информацией по промышленной сети (Fieldbus) типа Моdbus RTU, Моdbus ТСР, Profibus и др. Иногда модули ввода-вывода выделяют в отдельный уро­вень иерархии.

Второй (диспетчерский) уровень состоит из рабочих станций — ком­пьютеров с человеко-машинным интерфейсом (ЧМИ, НМI — Нuman Масhine Interface), наиболее распространенными вариантами которого являются SCADA -пакеты. Диспетчер (оператор) осуществляет наблюдение за ходом техно­логического процесса или управление им с помощью мнемосхемы на экране монитора компьютера. Права опе­раторов устанавливаются средствами ограничения доступа сетевого сервера. Важной частью второго уровня являются также базы данных реального вре­мени, являющиеся хранилищами информации и средством обмена с третьим уровнем иерархии системы управления.

Третий уровень (уровень управления цехом) появляется как средство инте­грации системы АСУ ТП с АСУП — автоматизированной системой управления предприятием. АСУП в зависимости от размеров корпорации может включать еще более высокий (четвертый) уровень и обеспечивать интеграцию с высшим руководством, которое может быть расположено в различных странах и на разных континентах земного шара.

В последние годы большой интерес вызывало использование Интернет-технологий в задачах управления, причем не только на уровне корпоративного управления, но даже на уровне технологического оборудования. Для этих це­лей используются Web-серверы, которые могут быть расположены как на обыч­ных персональных компьютерах, так и непосредственно в контроллерах или мо­дулях

ввода-вывода (так называемые микро-web-серверы). С помощью любого web-браузера можно управлять технологическими процессами, открыв на микро-web-сервере Интернет-страничку с мнемосхемой технологического процесса.

1) Когда часть компонентов системы автоматизации выходит за границы LAN и переходит на уровень глобальной сети WAN, стоимость каналов связи резко возрастает вследствие высоких тарифов на дальнюю телефонную связь. В этих условиях наиболее экономически выгодным оказывается применение Интернета. Стоимость его ниже благодаря коммутации пакетов, а не каналов - улучшить эффективность использования пропускной способности сети связи.

2) Применения Интернет-технологий в АСУ ТП является возможность использования на компьютере диспетчера любого веб-браузера.

3) Управление и мониторинг через Интернет могут осуществляться из любой точки земного шара с помощью компьютера или мобильного телефона (коммуникатора). (для высшего руководства, которое часто бывает в командировках, а также корпораций, имеющих подразделения в разных городах или странах.)