Закрыть
Регистрация
Закрыть
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Регистрация
Разделы документации
Техническое регулирование. Стандартизация
Метрология
Подтверждение соответствия
Справочники
Учебно-методическая литература

Архитектура автоматизированной системы управления технологическим процессом - АСУ ТП

Автоматизированные системы управления (АСУ ТП)

Архитектура автоматизированной системы управления технологическим процессом - АСУ ТП

1.1.3. Распределенные системы автоматизации

С ростом количества датчиков, увеличением площади территории, на которой расположена автоматизированная система и усложнением алгоритмов управления становится более эффективным применение распределенных систем [17-22]. Распределенные системы состоят из множества территориально разнесенных контроллеров и модулей ввода-вывода. При таком подходе структура распределенной системы и структура алгоритма ее работы становятся подобны структуре самого объекта автоматизации, а функции сбора, обработки данных, управления и вычисления оказываются распределенными среди множества контроллеров. Каждый контроллер работает со своей группой устройств ввода-вывода и обслуживает определенную часть объекта управления. В част­ности, технологическое оборудование, как правило, выпускается с уже встро­енными ПЛК. Тенденция децентрализации управления и приближения кон­троллеров к объектам управления является общей для всех систем автомати­зации и отчасти навеяна успехами объектно-ориентированного программиро­вания. Кроме того, сосредоточенная система является частью или частным случаем распределенной, поэтому появление распределенных систем является следствием естественного развития от частного к общему.

Распределенную систему управления (РСУ, DCS — Distributed Control System) можно определить как систему, состоящую из множества устройств, разнесенных в пространстве, каждое из которых не зависит от остальных, но взаимодействует с ними для выполнения общей задачи [19]. В предельном случае элементы системы могут находиться на разных континентах земного шара, а связь между ними может выполняться через Интернет. В качестве «множества устройств» могут выступать любые микропроцессорные устройства, например ПЛК или разнесенные в пространстве модули ввода-вывода одного контроллера. Однако в последнем случае только сбор данных можно рассматривать как распределенный, в то время как функция управления яв­ляется сосредоточенной в одном контроллере.

Максимальные преимущества распределенной системы достигаются, когда контроллеры работают автономно, а обмен информацией между ними сведен до минимума.

Распределенная система имеет следующие характеристики, отличающие ее от сосредоточенной:

большее быстродействие благодаря распределению задач между парал­лельно работающими процессорами;

повышенную надежность (отказ одного из контролеров не влияет на ра­ботоспособность других);

большую устойчивость к сбоям;

более простое наращивание или реконфигурирование системы;

упрощенную процедуру модернизации;

большую простоту проектирования, настройки, диагностики и обслужи­вания благодаря соответствию архитектуры системы архитектуре объекта управления, а также относительной простоте каждого из модулей системы;

улучшенную помехоустойчивость и точность благодаря уменьшению длины линий передачи аналоговых сигналов от датчиков к устройствам ввода;

меньший объем кабельной продукции, пониженные требования к кабелю и более низкая его стоимость;

меньшие расходы на монтаж и обслуживание кабельного хозяйства.

Распределенная система смягчает также требования к операционным си­стемам (ОС) реального времени (см. главу 9), поскольку задачи распределе­ны между параллельно работающими контроллерами, на каждом из которых установлена отдельная ОС.

Для эффективного проектирования распределенных систем автоматизации необходимы строгие методы их описания. Необходимо также обеспечить совместимость и взаимозаменяемость между собой всех устройств, входящих в си­стему и выпускаемых разными производителями. Для этих целей был разработан международный стандарт МЭК 61499 «Функциональные блоки для индустриальных систем управления» [20] (см. также главу 9). Он исполь­зует три уровня иерархии моделей при разработке распределенных систем: мо­дель системы, модель физических устройств и модель функциональных блоков. Модели всех уровней в соответствии со стандартом представляются в виде функциональных блоков, которые описывают процесс передачи и обработки информации в системе.

Особенностью функциональных блоков стандарта МЭК 61499 является то, что они учитывают не только традиционное инициирование выполнения алго­ритма с помощью тактирования или временного расписания, но и по признаку наступления некоторых событий (событийное управление). Событийное управ­ление является более общим, а тактирование можно рассматривать как его частный случай, заключающийся в периодическом появлении одного и того же события (сигнала тактирования).

Функциональные блоки (ФБ) могут быть использованы также для поддержания всего жизненного цикла системы, включая проектирование, изготовле­ние, функционирование, валидацию* ( *Валидация (термин стандарта ИСО 9001) - подтверждение соответствия системы требованиям ее назначения. Выполняется с участием потребителя. Не путать с вери­фикацией - доказательством достоверности.) и обслуживание. Примеры применения стандарта и дальнейшая разработка методики проектирования распределен­ных систем с его помощью описываются в работах [9-12].

Модель распределенной системы автоматизации в соответствии со стандартом МЭК 61499 может быть представлена как набор физических устройств (например, ПЛК), взаимодействующих между собой с помощью одной или нескольких промышленных сетей (рис. 1.3).

 


Возврат к списку