Просмотр исходного текста страницы Структуры АСУТП

== Введение ==

Архитектура АСУТП диктуется "сложностью" автоматизируемого производства. В простейшем случае АСУТП могут быть централизованными (сосредоточенными). При увеличении количества контролируемых параметров используется распределенная архитектура. При дальнейшем увеличении количества контролируемых параметров, а следовательно, датчиков, преобразователей, модулей ввода, модулей вывода, исполнительных устройств, а также компьютеров, отслеживающих состояние системы, становится целесообразно разделить АСУТП на уровни.

== Централизованные (сосредоточенные) АСУТП ==
Основная отличительная особенность централизованной АСУТП: отслеживание состояния системы и отправка управляющих воздействий производится с использованием одного ПЛК или компьютера.

Централизованная АСУТП может рассматриваться, как частный случай распределенной системы.

===Характеристики===
* подключение устройств осуществляется по технологии "точка-точка";
* ограниченная надежность - центральный элемент системы - компьютер, в случае отказа которого система становится неуправляемой; дублирующих элементов, обычно не предусматривается;
* проста в обслуживании - сравнительно небольшое количество элементов АСУТП;
* защищенность - в системе может быть реализована защита от неквалифицированных пользователей;
* экономичность - система, как правило, реализуется в минимально необходимом и достаточном виде и не содержит большого количества элементов;
* ограниченная модифицируемость - количество элементов системы ограничено, для ее модификации могут потребоваться новые отсутствующие элементы;
* ограниченная функциональная расширяемость и наращиваемость - количество элементов системы ограничивается количеством разъемов и разветвителей, которые может поддерживать компьютер;
* минимальное время на монтаж и пусконаладку - простота системы обуславливается количеством ее элементов; в данном случае это количество минимально;
* относительная простота алгоритмов управления.

===Типовые сферы применения===
* домашняя автоматизация;
* испытательный стенд для тестирования серийной продукции;
* лабораторные работы в ВУЗах;
* локальное управление технологическим процессом;
* контроль температуры в теплице или элеваторе.

[[Файл:structASUTP-1.PNG]]

== Распределенные АСУТП ==
Распределенные АСУТП состоят из множества территориально разнесенных ПЛК и модулей ввода-вывода. Каждый контроллер работает с определенной группой устройств ввода-вывода и обслуживает определенную часть объекта управления и взаимодействует с остальными контроллерами на минимально необходимом уровне, достаточном для выполнения общей задачи. 

Необходимость построения распределенных систем обуславливается ростом количества контролируемых параметров, увеличением территории, на которой должна функционировать АСУТП, а также усложнением алгоритмов управления.

===Характеристики===
* подключение устройств может осуществляться по технологиям "точка-точка" или "общая шина" в зависимости от количества контроллеров;
* большее быстродействие - задачи распределяются между параллельно работающими процессорами;
* повышенная надежность и устойчивость к сбоям - отказ одного из ПЛК не влияет на работу других;
* более простое наращивание и переконфигурирование системы;
* упрощенная процедура модернизации;
* простота проектирования, настройки, диагностики и обслуживания - архитектура распределенной системы обычно соответствует архитектуре объекта управления;
* улучшенная помехоустойчивость - устройства ввода в распределенной системе обычно размещяются в непосредственной близости от датчиков;
* пониженные требования к кабелю и его низкая стоимость, меньшие расходы на монтаж и обслуживание кабельного хозяйства;
* меньшие требования, предъявляемые к ОС реального времени - на каждом ПЛК установлена отдельная ОС.

== Многоуровневые АСУТП ==
Многоуровневая архитектура применяется в случаях, когда контроль за функционированием производства должен осуществляться несколькими ответственными лицами. Система в этом случае обычно делится на три уровня: 
# уровень датчиков и исполнительных устройств (нулевой уровень);
# уровень технологического оборудования (первый уровень);
# диспетчерский уровень (второй уровень).

=== Уровень датчиков и исполнительных устройств ===
Устройства подключаются к первому уровню через интерфейсы ASI, 1-Wire, CAN, HART и др. Интерфейсы аналогового уровня (4-20 мА, 0-5 В) считаются морально устаревшими. В настоящее время многие датчики содержат в своем составе встроенный микроконтроллер, выполняющий автоматическую калибровку и компенсацию нелинейностей датчика и цифровой интерфейс. При проектировании датчики выбираются таким образом, чтобы в них использовался одинаковый протокол обмена и физический интерфейс связи.

=== Уровень технологического оборудования ===
Уровень представлен ПЛК и модулями ввода-вывода, которые обмениваются информацией по промышленной сети типа Modbus RTU, Modbus TCP, Profibus и т.п.

=== Диспетчерский уровень ===
Уровень представлен рабочими станциями с человеко-машинным интерфейсом (HMI), предоставляемым SCADA-системами.

[[Файл:StructASUTP-2.PNG]]

== Ссылки ==
# [http://www.qnx.com/ QNX] - проприетарная ОС, реализованная с использованием микроядерной архитектуры.
# [http://www.windriver.com/products/vxworks/ VxWorks] - ОС, распространяемая по пользовательскому соглашению. Широко используется NASA в космических аппаратах.
# [http://www.lynx.com/products/real-time-operating-systems/ LynxOS] - проприетарная ОС с монолитным ядром. Широко используется в авиации и АСУП.

== Литература ==
# [http://www.deitel.com/Books/OperatingSystems/OperatingSystems3e/tabid/1711/Default.aspx Operating Systems, 3/e] - книга Дейтела и Дейтела "Операционные системы, 3-е издание"
# [http://www.amazon.com/Modern-Operating-Systems-Andrew-Tanenbaum/dp/013359162X/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1433952292&sr=8-1&keywords=operating+systems+tanenbaum Modern Operating Systems (4th Edition)] - книга Таненбаума "Современные операционные системы (4-е издание).
# [http://www.amazon.com/Real-Time-Systems-Design-Analysis-Practitioner/dp/0470768649/ref=sr_1_9?s=books&ie=UTF8&qid=1433952139&sr=1-9&keywords=real-time+operating+systems Real-Time Systems Design and Analysis: Tools for the Practitioner] - книга "Архитектура и анализ систем реального времени", авторы Лаплант и Оваска.