1.3. Розподілені системи автоматизації.
Розподілену систему управління (РСУ, DCS — Distributed Control System) можна визначити як систему, що складається з безлічі пристроїв, рознесених в просторі, кожен з яких не залежить від останніх, але взаємодіє з ними для виконання загального завдання. У граничному випадку елементи системи можуть знаходитися на різних континентах земної кулі, а зв'язок між ними може виконуватися через Інтернет.
Розподілена система має наступні характеристики, що відрізняють її від зосередженої:
більша швидкодія завдяки розподілу завдань між паралельно працюючими процесорами;
підвищена надійність (відмова одного з контролерів не впливає на працездатність інших);
значна стійкість до збоїв;
простіше нарощування або реконфігурування системи;
спрощена процедура модернізації;
велика простота проектування, налаштування, діагностики і обслуговування завдяки відповідності архітектури системи архітектурі об'єкту управління, а також відносній простоті кожного з модулів системи;
покращувану перешкодостійкість і точність завдяки зменшенню довжини ліній передачі аналогових сигналів від датчиків до пристроїв введення;
менший об'єм кабельної продукції, знижені вимоги до кабелю і нижча його вартість;
менші витрати на монтаж і обслуговування кабельного господарства.
Модель розподіленої системи автоматизації відповідно до стандарту МЕК 61499 може бути представлена як набір фізичних пристроїв (наприклад, ПЛК), що взаємодіють між собою за допомогою однієї або декількох промислових мереж (рис. 1.2). Мережі можуть мати ієрархічну структуру.
Рис. 1.2. Модель розподіленої системи автоматизації відповідно до стандарту МЕК 61499
Кожен фізичний пристрій в розподіленій системі повинен містити принаймні один інтерфейс до об'єкту управління або до промислової мережі і може містити декілька (зокрема нуль) ресурсів (рис. 1.3). При цьому пристрій за МЕК 61499 розглядається як конкретний екземпляр певного типу пристроїв, по аналогії з об'єктно-орієнтованим програмуванням. Інтерфейс з об'єктом управління забезпечує відображення даних і подій фізичного процесу (наприклад, аналогових або дискретних сигналів) у ресурси і назад.
В одному пристрої може бути декілька ресурсів і декілька програмних додатків. Кожен додаток може виконуватися на декількох пристроях (рис. 1.2) і може займати частину ресурсів в одному пристрої (рис. 1.3).
Комунікаційні інтерфейси виконують взаємозв’язок між ресурсами і промисловою мережею. Вони можуть надавати інформацію ресурсу у вигляді даних або подій, а також виконувати додаткові функції для підтримки програмування, конфігурації, діагностики і так далі.
Ресурс розглядається як функціональна одиниця, яка міститься в пристрої (наприклад, в ПЛК), має незалежне управління своїми операціями і забезпечує різні сервісні функції (сервіси) для програмного застосування, включаючи планування і виконання алгоритмів.
Рис. 1.3. Приклад моделі одного з пристроїв, показаних на рис. 1.2 (наприклад, ПЛК 2) за стандартом МЕК 61499.
Ресурс може бути створений, конфігурований, параметризований, запущений, видалений і тому подібне без впливу на інші ресурси пристрою. Прикладом ресурсу може бути пам'ять і час, виділені для виконання завдання в центральному процесорі.
У функції ресурсу входить прийом даних або подій від об'єкту управління або комунікаційного інтерфейсу, обробка даних і подій і повернення даних і подій в процес або промислову мережу, відповідно до алгоритму роботи прикладної програми, що використовує даний ресурс.
Відповідно до рис. 1.4, ресурс моделюється наступними елементами:
локальним застосуванням, розташованим в даному фізичному пристрої, або частиною розподіленого застосування. Дані і події, що обробляються в локальному застосуванні, приймаються з входів функціональних блоків (ФБ), які виконують операції, необхідні прикладній програмі;
Рис. 1.4. Модель ресурсу розподіленої системи за стандартом МЕК 61499
відображення подій і даних між прикладною програмою і об'єктом управління виконується спеціальним функціональним блоком інтерфейсу (рис. 1.4);
відображення подій і даних між прикладною програмою і комунікаційним інтерфейсом виконується таким же спеціальним функціональним блоком інтерфейсу (рис. 1.4);
функція планування виконує передачу інформації і виконання прикладної програми відповідно до тимчасових вимог і черговості, визначуваної появою подій, взаємодією між функціональними блоками, а також пріоритетами або періодом виконання завдань.
Прикладна програма складається з мережі функціональних блоків, гілки якої переносять дані і події (рис. 1.5). Потік подій визначає виконання алгоритмів, що містяться у функціональних блоках. До складу функціональних блоків можуть входити і інші прикладні програми (субдодатки).
Рис. 1.5. Модель додатку розподіленої системи за стандартом МЕК 61499
Прикладні програми можуть бути розподілені між декількома ресурсами в одному або в декількох пристроях (ПЛК). Ресурс реагує на події, що поступають з інтерфейсів, наступними способами:
плануванням і виконання алгоритму;
модифікуванням змінних;
генерацією у відповідь подій;
взаємодією з інтерфейсами.