6.2.3. Распределение интеллекта

Сегодня, когда микропроцессорные контролеры стали достаточно дешевыми, стало целесообразным выделять в АСУ ТП отдельные локальные задачи, решение которых можно поручать отдельным локальным контроллерам. Контур управления замыкается на нижнем уровне. Сеть позволяет контроллерам в качестве аргументов для вычисления вектора управления использовать переменные других контроллеров, обеспечивая связанность системы управления в целом. Такая архитектура существенно увеличивает производительность, надежность и масштабируемость систем.

6.2.4. Коммуникативность

Одним из основополагающих принципов организации интеллектуальных систем является принцип коммуникативности. Его реализация предполагает наличие взаимодействия между управляющей системой и реальным внешним миром с использованием информационных каналов связи. Полевая шина обеспечивает сбор и передачу информации по цифровым каналам связи между объектом управления и системой управления

6.2.5. Методы реализации технологии

ПШ-технология реализуется совокупностью разных методов.

Новые технологии управления открывают новые структуры систем управления. Традиционная система имеет в своем составе полевое оборудование с аналоговыми связями между полем и центром управления. Новая технология предполагает распределение функций и их приближение к технологическому процессу. Ключевой характеристикой технологии ПШ является допуск конечного пользователя к получению всех преимуществ использования открытых стандартов. Это позволяет выбирать в каждом конкретном случае наиболее подходящее устройство, что, естественно, более предпочтительно, чем предложения закрытых производителей, которые поставляют закрытые системы. Типичная структура распределенной системы представлена на рис . Основой АСУ ТП является HSE, который объединяет все компоненты полевого уровня и оперативного контура системы автоматизации (Рис ). Ключевым элементом системы является устройство, которое, с одной стороны, выполняет функции связи нижнего – полевого – уровня системы с верхним уровнем и при этом называется LinkingDevice – элемент связи, с другой стороны, выполняет функции управления сетью Н1 и называется LAS – активный планировщик канала. Кроме того, этот же элемент обеспечивает автономную работоспособность полевого уровня при потере связи между верхом и низом системы

6.2.6. Конфигурирование

Конфигурирование системы с ПШ-технологией аналогично конфигурированию системы, например, построенной на КВИНТе. Все типы применяемых устройств вводятся в систему с помощью файлов их описаний, хранящихся в библиотеке проекта. Для того чтобы ввести в систему новое устройство, достаточно поместить его в список. Каждый сегмент Н1 может быть создан графически с использованием редактора аппаратных средств. Одновременно редактор расписаний подсчитывает время, необходимое для выполнения собираемой программы. Настройки каждого функционального блока вводятся индивидуально

6.2.7. Типы полевых шин

По международной классификации полевые сети не выделяются в отдельный класс, а входят в общий класс промышленных сетей. В 1999 году был принят международный стандарт на промышленные сети IEC 61158. Однако в этом стандарте не удалось добиться согласования мнения разных стран и ведущих в области средств автоматизации фирм, и поэтому в нем признаны стандартными восемь независимых и несовместимых коммуникационных технологий. Типы полевых шин в первую очередь характеризуются протоколом.

В настоящее время на рынке присутствует около 50 различных шин, однако главенствуют из них только 4. Это:

• CAN;

• LON;

• PROFIbus;

• Foundation Fieldbus.

Протоколы CAN и LON используют доступ к каналу с коллизиями, что позволяет эффективно использовать пропускную способность канала и предоставлять доступ в сеть нескольким активным узлам.

Протокол CAN изначально разрабатывался для автомобильной промышленности, однако в настоящее время используется и в распределенных системах управления.

Протокол LON первоначально разрабатывался для систем автоматизации интеллектуальных зданий. Однако сейчас он используется и в промышленных системах автоматизации. Шина LON предназначена для поддержки распределенного интеллекта. Каждый узел этой сети содержит по три микропроцессора, один из которых специально выделен для поддержания коммуникационного протокола.

Протоколы FF и PB имеют детерминированный способ доступа к каналу по принципу «запрос-ответ» или с помощью передачи маркера.

Самой широко используемой в Европе и США промышленной шиной является PROFIBUS:

Интерфейс Рrofibus объединяет в стандартную сеть так называемую интеллектуальную периферию или стандартные модули УСО. Интерфейс Рrofibus базируется на европейском стандарте ЕN 50170 Volume 2, согласно которому к шине можно подключать одновременно до 127 станций с модулями УСО. Средой передачи является экранированная витая пара (максимальной длиной до 9600 м) или оптоволоконный кабель (оптический или пластиковый) длиной до 90 км, обеспечивающие всевозможные типы соединений (линия, дерево, кольцо, звезда). Такой интерфейс удовлетворяет практически любым требованиям пользователей, так как поддерживает три вида протокола:

- Рrofibus DP — для децентрализованного соединения и быстрой коммутации контроллеров с удаленными блоками ввода/вывода и интеллектуальными приборами; Протокол PB DP – быстpый, одномастеpный, хорошо подходит для построения быстрых детерминированных распределенных систем сбора данных и управления с одним ведущим узлом.

- Рrofibus FMS — для решения достаточно сложных коммутационных задач на нижнем уровне в многоуровневых системах управления различными ТП; Протокол PB FMS позволяет организовать в одной сети pабoту нескольких активных cтанций; удовлетворяет повышенным требованиям к безопасности.

- Рrofibus PA - для решения сложных многоуровневых задач автоматизации и управления непрерывными производствами с повышенными требованиями к безопасности. Протокол PB PA может применяться для постpоения сети, соединяющей исполнительные устpойства, датчики и контроллеpы, расположенные непосpедственно во взрывоопасной зоне.

FF - самый молодой и быстрорастущий стандарт на промышленную сеть. Представляет собой двухуровневый сетевой протокол, объединяющей в себе черты мощной информационной магистрали для объединения компьютеров верхнего уровня и управляющей сети, объединяющей контроллеры, управляющие компьютеры, датчики и исполнительные механизмы. Протокол предоставляет полный сервис, от передачи файлов и больших объемов информации до замыкания контуров управления контроллеров, включая обеспечение загрузки в контроллеры управляющих программ и доступ к пассивному оборудованию. Практически стандарт определяет два уровня сети. Скорость передачи на нижнем уровне Н1 составляет 31,25 Кбит/с, на верхнем уровне HSE – 100 Мбит/c. Шина FF ориентирована на непрерывное управление в опасных производствах и поэтому должна проектироваться на база низковольтной аппаратуры.

Промышленный интерфейс Еthernet пока не является полевой шиной. Он базируется на стандарте IЕЕ 802.3, достаточно широко внедрен и хорошо зарекомендовал себя. Средой передачи является коаксиальный кабель с двойным экраном, витая пара или оптоволоконный кабель со скоростью передачи до 10 Мбит/с, длиной соответственно 1,5 и 4,3 км, с максимальным числом соединений до 1024 в виде линии, дерева или звезды. В настоящее время промышленный Еthernet является общепринятым сетевым стандартом с широкими возможностями по обеспечению различных производственных участков как с помощью коаксильного кабеля с дополнительной оплеткой, так и витой пары и оптоволоконного кабеля (промышленный Еthernet-FO), обладающего высокой степенью помехозащищенности. Последний служит идеальным средством для создания надежных коммуникационных систем большой протяженности, работающих в условиях повышенных электромагнитных помех.