10 Распределенные асутп. Виды топологическо-пространственной декомпозиции тоу. Устройства сопряжения

Распределенные АСУТП характеризуются разделением функций контроля, обработки информации и управления между несколькими территориально рассредоточенными УСО и вычислительными устройст­вами (УВМ, микропроцессоры, микроЭВМ), соединенными каналами связи (сетями) для передачи цифровой информации и программ.

Такие АСУТП применяют для автоматизации сложных ТОУ, нуждающихся в топологически-пространственной или функционально-целевой деком­позиции управления.

В случае топологически-пространственной декомпо­зиции ТОУ условно делится на ряд более простых локальных объек­тов с компактным территориальным размещением датчиков и регули­рующих органов.

Это позволит приближать УСО и УВМ к локальным объектам управления и уменьшать суммарную длину линий связи для передачи контрольной и командной информации, что снижает стои­мость всей распределенной АСУТП.

В случае функционально-целевой декомпозиции сложный ТОУ подразделяют на ряд более простых локальных объектов, каждый из которых имеет меньшее число управлений и собственный локальный критерий качества, аддитивно входящий в общий критерий оптимальности.

При этих условиях задача оптимизации работы всего ТОУ может быть декомпозирована на ряд более простых задач оптимального управления локальными объектами и задачу координа­ции (согласования).

При использовании распределенной АСУТП появ­ляется возможность одновременного решения на разных УВМ задач управления локальными объектами и координационной задачи.

Такая целевая декомпозиция задачи управления ТОУ во многих случаях существенно ускоряет процесс нахождения оптимальных управлений.

Применение в АСУТП большого числа УВМ повышает ее надежность и живучесть.

В распределенных АСУТП обмен информацией между вычислитель­ными устройствами, удаленными друг от друга на несколько сот мет­ров, осуществляется с помощью локальных управляющих вычисли­тельных сетей (ЛУВС).

Такая сеть представляет собой совокупность физического канала связи, устройств сопряже­ния и сетевого программного обеспечения (ПО).

Устройства сопряжения служат для подсоединения к сети абонентов или станций, представляющих собой конструктивно само­стоятельные наборы вычислительных устройств

В зависимости от состава ТСА и ЛУВС и требований к надежности системы управления различают три структуры распределенных АСУТП:

1. Радиальную (рис. а)

2. магистральную (шинную) (рис. б)

3. Кольцевую (рис. в)

10 Понятие локальных управляющих вычислительных сетей

В распределенных АСУТП обмен информацией между вычислитель­ными устройствами, удаленными друг от друга на несколько сот мет­ров, осуществляется с помощью локальных управляющих вычисли­тельных сетей (ЛУВС).

Такая сеть представляет собой совокупность физического канала связи (коаксиальный кабель, витые пары телефон­ных проводов, оптоволоконный кабель), устройств (узлов) сопряже­ния и сетевого программного обеспечения (ПО).

Устройства сопряжения служат для подсоединения к сети абонентов или станций, представляющих собой конструктивно само­стоятельные наборы вычислительных устройств.

Каждая УВМ, входящая в состав станции, имеет свою операционную систему, управляющую процессом решения задач в машине.

Работой всей ЛУВС управляет единая сетевая ОС, являющаяся расширением операционных систем станций. В ее функ­ции входят: хранение информации в памяти ЭВМ, передача информа­ции по сети, координация работы станций, диагностика состояния сете­вого оборудования.

Для хранения информации в ЛУВС применяют локальные базы данных (ЛБД), расположенные в запоминающих устройствах станций или УВМ. Каждая ЛБД имеет собственную систему управления базой данных (СУБД), которая обслуживает заявки только той УВМ, в памяти которой она расположена.

В зависимости от состава ТСА и ЛУВС и требований к надежности системы управления различают три структуры распределенных АСУТП:

4. Радиальную (рис. а)

5. магистральную (шинную) (рис. б)

6. Кольцевую (рис. в)

Радиальная (звездообразная) структура Здесь имеется центральный узел (ЦУ) или УВМ и цент­ральное устройство связи (Ц У С), позволяющее подсоединять с помощью сетевых средств локальные узлы или техноло­гические станции (ЛТС). В качестве ЛТС выступают локальные АСР или САУ, микроУВМ с собственным УСО, микроконтроллеры и т.п. В АСУТП с радиальной структурой отдельные ЛТС не имеют прямых информационных связей между собой - любые сообщения от одной станции к другой проходят через ЦУ. Надежность и живучесть такой АСУТП определяется надежностью ЦУ. Характеристики надежности ЛTC и каналов связи сравнительно слабо влияют на живучесть АСУТП.

Распределенные АСУТП с радиальной структурой удобно применять.

Магистральная структура представляет со­бой единую линию связи или шину, к которой с помощью устройств сопряжения (УС) параллельно подсоединяются различные або­ненты (А) - станции, микропроцессоры, микроУВМ, запоминающие устройства, У СО и т.п.

В некоторых ЛУВС магистраль состоит из отрезков шин, связанных между собой повторителями сигналов; это позволяет увеличить длину сети и повысить надежность передачи данных. В любой момент времени по шине передается инфор­мация только от одного абонента, получателем которой может быть любое число станций. Управление сеансами передачи информации осуществляет сетевое ПО.

Надежность и живучесть распределенной АСУТП с магистральной структурой определяется характеристиками надежности шины. Для повышения надежности магистральной ЛУВС применяют резервирова­ние физических каналов между повторителями сигналов.

Кольцевая структура - каждый абонент (А) подключен к устройству сопряжения (УС), а последние соединены друг с другом шинами. Информация в форме кадров циркулирует в кольцевой сети только в одном направлении. Каждое устройство сопряжения является ретранс­лятором поступающего кадра независимо от его адреса. В кольцевой шине могут находиться одновременно несколько кадров, передвигаю­щихся с одинаковой скоростью от одного УС к другому. Управление передачей информации осуществляется сетевым ПО, хранящимся в специальном контроллере или на станциях.

Надежность распределенной АСУТП с кольцевой структурой су­щественно зависит от надежности шин и устройств сопряжения. Для повышения живучести ЛУВС применяют аппаратное резервирование шин между устройствами сопряжения.

12 Системотехнические принципы создания средств автоматизации. Типовые средства автоматизации. Понятие технических средств автоматизации (ТСА), программно-технических средств автоматизации, общесистемных средств автоматизации.