Структуры АСУТП

Материал из Wiki
(Различия между версиями)
Перейти к: навигация, поиск
(Ссылки)
Строка 62: Строка 62:
  
 
== Ссылки ==
 
== Ссылки ==
# [http://www.qnx.com/ QNX] - проприетарная ОС, реализованная с использованием микроядерной архитектуры.
+
# [http://bookasutp.ru/Chapter1_0.aspx Энциклопедия АСУ ТП]
# [http://www.windriver.com/products/vxworks/ VxWorks] - ОС, распространяемая по пользовательскому соглашению. Широко используется NASA в космических аппаратах.
+
# [http://asutp.ru/?p=600406 Особенности проектирования распределенных АСУ ТП]
# [http://www.lynx.com/products/real-time-operating-systems/ LynxOS] - проприетарная ОС с монолитным ядром. Широко используется в авиации и АСУП.
+
  
 
== Литература ==
 
== Литература ==

Версия 10:48, 16 июня 2015

Содержание

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.

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:

  1. уровень датчиков и исполнительных устройств (нулевой уровень);
  2. уровень технологического оборудования (первый уровень);
  3. 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.

StructASUTP-2.PNG

Ссылки

  1. Энциклопедия АСУ ТП
  2. Особенности проектирования распределенных АСУ ТП

Литература

  1. Operating Systems, 3/e - книга Дейтела и Дейтела "Операционные системы, 3-е издание"
  2. Modern Operating Systems (4th Edition) - книга Таненбаума "Современные операционные системы (4-е издание).
  3. Real-Time Systems Design and Analysis: Tools for the Practitioner - книга "Архитектура и анализ систем реального времени", авторы Лаплант и Оваска.
Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты