9. Промышленные сети асутп
9.1. Развитие магистрально-модульного принципа
В проектах создания различных АСУТП технические требования, предъявляемые к УСО, определяются особенностями автоматизации конк-ретных ТОУ. При этом одним из главных отличий в составе требований к автоматизации даже однотипных ТОУ – это объем автоматизируемых фун-кций, определяющий состав и количество каналов ввода-вывода. При воз-растании требований к количеству подключаемых средств измерения, сиг-нализации и управления проектировщик вынужден увеличивать количес-тво МВВ в магистральной структуре УСО по рис.8.1. Понятно, что такое увеличение не может осуществляться до бесконечности. Поэтому для ре-шения задач большой размерности в дополнение к магистральному ИК УСО по рис.8.1, назовем его «контроллерным», был добавлен «сетевой» ИК-С по рис.9.1, в котором ПБ-С – системный программный блок, а УСО, включенные в ИК-С через БП, являются его модулями ввода-вывода. Та-ким образом, на рис.9.1 представлена двухуровневая магистрально-моду-льная структура: ИК-С / (ИК УСО1), (ИК УСО2) и т.д.
УСО1
ПБ МВВ МВВ МВВ УСО2
ПБ-С ИК-С ИК ИК
ПБ МВВ МВВ МВВ
Рис.
9.1. Структура системы с интерфейсным
каналом
Промышленная
сеть
В двухуровневой структуре задача автоматизации объектов с боль-шим количеством каналов ввода-вывода решается уже не только выбором количества МВВ в составе контроллерного ИК одного УСО, но и количес-твом УСО в составе сетевого интерфейсного канала ИК-С. При этом сразу выявились достоинства двухуровневого подхода применительно к автома-тизации пространственно - рассредоточенных объектов, например, в пре-делах длинного цеха, в котором общее количество каналов ввода-вывода может быть велико, но они рассредоточены по длине ТОУ небольшими группами в пределах потребности автоматизации технологических опера-ций.
Разработки ИК-С оказались весьма перспективными и на их основе получило развитие новое техническое направление – Fieldbus, «промыш-ленная сеть», «промышленная шина». (Обозначения «сеть» и «шина» далее используются как синонимы.) [15]. Отличительной особенностью промыш-ленной сети ИК-С от контроллерного ИК состоит в том, что в ИК-С мини-мизируется количество шин интерфейса до четырех, трех или двух путем перехода к последовательной передаче сигналов. Логические требования, предъявляемые к организации интерфейсного канала, при этом формиру-ются в виде протокола передачи сообщений, реализуемого последова-тельной передачей сигналов.
Понятие сети предполагает ее разветвленность и многоуровневость, направленность на решение задач любой размерности: от больших до са-мых маленьких. Примерами сетевых УСО с небольшим количеством функ-ций являются модули АDAM 4000 фирмы Advantech (рис. 9.2). В них ре-ализована минимальная структура УСО: ПБ+1МВВ. ПБ непосредственно решает функции поддержки работы в составе промышленной сети и взаи-модействия с МВВ. Минимальное количество функций МВВ (каналов): 1 измерения, 1 сигнализации, 1 управления. В других модулях АDAM реа-лиизованы однородные функции. Например, - до 8 каналов ввода аналого-вых сигналов, до 16 каналов ввода дискретных сигналов до 8 каналов вывода дискретных сигналов и др.
.
Рис. 9.2. Сетевое устройство ADAM4000.
В многофункциональном УСО по рис.9.1 ПБ должны поддерживать работу в составе сети и выполнять «внутренние» функции УСО в исполне-ниях:
- чтения установленной в УСО конфигурации МВВ и взаимодействия с МВВ в объеме предусмотренных в них стандартных функций;
- чтения установленной в УСО конфигурации МВВ, взаимодействия с МВВ в объеме стандартных функций, а также возможности программиро-вания совместной работы МВВ для реализации алгоритмов логического управления или регулирования с использованием стандартных языков про-граммирования.
В составе сетевого УСО в ряду с МВВ, реализующими типовые фун-кции взаимодействия с объектом (измерение, сигнализация, управление), могут быть установлены специализированные МВВ-С, выполняющие фун-кции управления шиной более низкого уровня, к которой подключаются устройства ввода-вывода УВВ (рис.9.3).
Принципиальных ограничений на количество в составе одного УСО сетевых модулей ввода-вывода МВВ-С нет. Понятно, что МВВ-С могут ус-танавливаться в любом сетевом УСО. Кроме того, УВВ, подключенные к шине нижнего уровня, могут быть также, как и УСО, выполнены по магистрально-модульному принципу и, следовательно, в их составе могут быть свои МВВ-С. Таким образом, магистрально-модульный принцип по-строения УСО обеспечивает самые широкие возможности в реализации многоуровневых разветвленных промышленных сетей.