5.1.3. Централизованная система автоматизации с применением промышленной сети и распределенных усо
Краткое описание структуры
Характерной отличительной чертой систем автоматизации с такой структурой является применение распределенных УСО (устройств связи с объектом), которые устанавливаются в непосредственной близости от объекта управления и выполняют функции ввода-вывода.
В данной структуре построения систем автоматизации все сигналы с датчиков и на исполнительные механизмы поступают через распределенные УСО, которые в свою очередь общаются по сети с узлом управления. Функции обработки этих сигналов и управления несет на себе узел управления, который может быть представлен одной рабочей станцией или программируемым контроллером. Помимо вышеупомянутых функций на управляющий узел также должны возлагаться функции визуализации (отображения) параметров хода технологического процесса, архивации, документирования и др.
Такая конфигурация управляющей системы по принципу работы почти ничем не отличается от централизованной системы с локальными УСО. Один и тот же процессор здесь также отвечает и за управление, и за интерфейс с оператором.
Данная структура является идеальным решением для систем сбора и отображения данных. Построение систем автоматизации, имеющих большое количество контуров управления на базе такой структуры является нежелательным из-за непостоянства времени циклоопроса и растущим количеством возможных коллизий в сети.
Плюсы:
возможность работы с большим по сравнению с централизованной системой и локальными УСО количеством каналов ввода-вывода.
Преимущество, которое появляется с применением распределенных УСО - это освобождение процессора от задач ввода-вывода (обслуживание прерываний, необходимость работы с драйверами устройств и т.п.)
возможность максимально приблизить УСО к собственно объекту контроля, за счет этого становится возможным практически безболезненно увеличивать количество каналов ввода-вывода.
низкая удельная стоимость монтажа.
Применение распределенных УСО позволяет исключить затраты, которые бы потребовались на монтаж системы с локальными УСО. При этом уменьшается вероятность ошибки при монтаже.
возможность работы с удаленными объектами.
Минусы:
плохие временные характеристики системы (время циклоопроса, время реакции и т.п.)
повышенная вероятность аварий и отказов
5.1.4. Распределенная система асу на базе промышленных сетей, удаленных контроллеров и локальных усо
Распределённые структуры базируются на двух видах децентрализации:
функционально-целевой, т.е. разделение сложного объекта или процесса на меньшие части по функциональному признаку, например: установки сепарации, установки обезвоживания, установки нагрева и т.д.
т
ехнологической
децентрализации, т.е. использование
территориального или пространственного
разделения процесса на отдельные
подпроцессы или подобъекты, например:
насосные агрегаты, резервуарные парки,
очистные сооружения и т.п.
ЛСТ – локальные технологические станции.
ЦУС – центральное устройство связи и сопряжения.
ОпС – операторная станция.
Краткое описание структуры
Данная структура является наиболее популярной на данный момент. Все функциональные возможности системы четко разделены на два уровня. Первый уровень представлен контроллерами и локальными УСО, работающими на шине контроллера. Второй уровень - пульт оператора - может быть представлен рабочей станцией или промышленным компьютером.
С точки зрения сетевой топологии рабочая станция является ведущей в сети, а контроллеры - ведомыми. Все устройства ввода-вывода в данном случае являются локальными. Контроллеры, с одной стороны, выполняют ввод-вывод из локальных устройств, производят необходимые расчеты, осуществляют управление исполнительными устройствами, а с другой - публикую все необходимые данные в сети. Ведущему (пульту оператора) остается собрать данные с контроллеров, передать им необходимые управляющие воздействия и организовать взаимодействие с оператором и архивом.
Обмен данными с объектом управления обеспечивается посредством локальных УСО (устройств связи с объектом), установленных на локальной шине контроллера. Применение локальных УСО обеспечивает управление объектом с лучшими временными характеристиками, т.е. работу контура управления в реальном времени.
Уровень контроллеров в такой системе выполняет следующие функции:
сбор сигналов от датчиков, установленных на объектах управления
обработка сигналов и приведение диапазона измерения к инженерным единицам
формирование управляющих сигналов на исполнительные механизмы объекта управления
реализация в реальном времени алгоритмов управления объектом
передача и прием данных из сети
На верхнем уровне системы - пульте оператора – реализуются следующие функции:
формирование сетевых запросов к контроллерам нижнего уровня
задание всех необходимых входных параметров для алгоритмов и контуров регулирования нижнего уровня, определяющих цели управления
получение от контроллеров оперативной информации о ходе технологического процесса
реализация пользовательского интерфейса в удобной для оператора форме
ведение архивов и отчета тревог
подготовка и печать отчетов о ходе технологического процесса за заданный промежуток времени
публикация данных в Intranet, Internet
Основные признаки распределенной сети:
наличие интеллектуальных устройств с применением микропроцессорной техники;
наличие цифровой связи между компонентами системы с помощью промышленных сетей;
приближение вычислительных средств к объекту автоматизации и, как следствие, повышение надежности и эффективности;
независимость контуров контроля и управления от системы отображения на ЭВМ на верхнем уровне (SCADA).
С внедрением микропроцессорных систем автоматизации с распределенной структурой связаны следующие преимущества:
1) Повышение надежности работы технологического оборудования
2) Возможность изменения алгоритмов работы автоматики при изменении состава оборудования за счет программирования
3) Расширенные диагностические функции, как технологического оборудования, так и самих компонентов системы
4) Качественно новый уровень работы оперативного персонала с предоставлением оператору большЕй информации об объекте и протекании процесса.