Концепция построения АСУТП

Типовые архитектуры АСУТП, как правило, включают в себя четыре уровня:

уровень 0 - датчики (рис. 5.8, 5.9) и исполнительные механизмы (рис.5.10);

Рис. 5.8 – Датчики температуры, температуры расплава, перепада давлений

 

Рис. 5.9 – Датчики перепада давлений, расхода и давления

 

Рис. 5.10 – исполнительные механизмы (электрический однооборотный (МЭО),

мембранный и регулирующий клапан)

уровень 1 – устройства связи с объектом (рис. 5.11);

Рис. 5.11 – Варианты УСО (подвесной и напольный шкафы УСО,

плата УСО для персонального компьютера)

уровень 2 – контроллеры (рис. 5.12, рис. 5.13). Обычно контроллеры не имеют средств визуализации (кроме локальных средств индикации малой информационной емкости) и средств взаимодействия с оператором, но включают модули УСО. Основу программного обеспечения контроллеров составляют прикладные программы на технологических языках с использованием стандартных языков IEC 61131-3 типа языка релейно-контактных схем, интуитивно понятных специалисту по автоматизации;

Рис. 5.12 – Контроллеры серии I8000 и Siemens Simatic S6

 

Рис. 5.13 – Контроллер Ломиконт

уровень 3, или верхний уровень (компьютерный). На этом уровне размещаются мощные компьютеры (рис.5.14), выполняющие функции автоматизированных рабочих мест опера-

Рис. 5.14 – Пример рабочего места оператора АСУТП

торов-технологов, серверов баз данных и рабочих станций и обеспечивающие хранение и анализ всей поступившей информации за любой заданный интервал времени, а также визуализацию информации и взаимодействие с оператором. Основой программного обеспечения верхнего уровня являются пакеты SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).

 

В традиционной схеме,принятой в 70-х …80-х г.г. прошлого века, информация от датчиков поступала в устройство связи с объектом (УСО) центрального компьютера, обычно работающего под управлением операционной системы реального времени и стоящем на верхнем уровне. На этом уровне решались основные задачи, связанные моделированием, расчетом технико-экономических показателей и пр. Здесь же реализовалась стратегия управлением объектом. Управляющие сигналы поступали к объекту управления в виде выходных электрических сигналов на исполнительные механизмы и др. регулирующие органы, либо в виде задания в локальные системы регулирования, построенные на аналоговых технических средствах. С активным внедрением контроллеровтрадиционная схема изменилась: информация от объекта управления с помощью датчиков поступает к контроллерам, контуры управления реализуются через каналы модулей ввода-вывода PLC непосредственно на исполнительные механизмы. К недостаткам схемы следует отнести большие затраты на монтаж, конфигурирование, диагностику, обслуживание и, собственно, на саму кабельную систему.

В связи с этим в настоящее время предлагается опустить некоторый интеллект на уровень 0, заменив передачу аналоговых и дискретных сигналов (4...20 мА и 0..24В) на промышленную сеть. В результате вместо большого количества 2-х, 3-х и 4-проводных линий связи, идущих от множества датчиков и исполнительных механизмов к каналам ввода-вывода PLC, предлагается один "малопроводный" кабель, подключаемый к соответствующему интерфейсному модулю контроллера. Это, помимо экономии на кабельной продукции, позволяет легко подключать датчики и исполнительные механизмы разных производителей к данной сети, выполнять автоматическое и ручное конфигурирование, калибровку, а также обеспечивает широкие возможности по диагностике оборудования.

Многочисленные датчики с дискретными выходами (датчики состояния и датчики со счетно-частотным интерфейсом), а также коммутационные аппараты, включая исполнительные механизмы с многопозиционным регулированием, предлагается подключать к промышленной сети через системы распределенного ввода-вывода.