Области и особенности применения ЦПС в АСУ ТП

В зависимости от области применения весь спектр промышленных сетей можно разделить на два уровня:

Field level - промышленные сети этого уровня решают задачи по управлению процессом производства, сбором и обработкой данных на уровне промышленных контроллеров).

·Sensor/actuator level - задачи сетей этого уровня сводятся к опросу датчиков и управлению работой разнообразных исполнительных механизмов).

Другими словами, необходимо различать промышленные сети для системного уровня (field busses) и уровня датчиков (sensor/actuator busses).

Типовые открытые промышленные сети:

● PROFІBUS (Process Fіeld Bus)

● BІTBUS

Типовые открытые сенсорные (датчиковые) сети:

● ASІ (Actuator/Sensor Іnterface)

● Іnterbus-S

● PROFІBUS-DP(Profіbus for Dіstrіbuted Perіphery)

● SERCOS іnterface

Типовые открытые сети для обоих уровней применения:

● CAN(Controller Area Network)

● FІ (Factory Іnstrumentatіon Protocol)

● LON(Local Operatіng Network)

Для интегрирования информации основного технологического и вспомо­га­тельного производства (например, в системах энергосбережения) необходимо объединение разнородных подсистем в единую систему мониторинга и диспет­черизации технологических и производственных процессов, т.е. создание единой информационной системы.

В зависимости от места ЦПС в иерархии промышленного предприятия требования к её функциональным характеристикам будут различны (рис.2.1; 2.2).

Рисунок 2.1. Иерархия промышленного предприятия

Рисунок 2.2. Обмен информацией между уровнями

Рисунок 2.2. Уровни управления предприятием

На уровне управления предприятием располагаются обычные IBM PC совместимые компьютеры и файловые серверы, объединенные локальной сетью. Задача вычислительных систем на этом уровне - обеспечение визуального контроля основных параметров производства, построение отчетов, архивирование данных. Объёмы передаваемых между узлами данных измеряются мегабайтами, а временные показатели обмена информацией не являются критичными.

На уровне управления технологическим процессом осуществляется текущий контроль и управление. На этом уровне выполняется согласование параметров отдельных участков производства, отработка аварийных и предаварийных ситуаций,

параметризация контроллеров нижнего уровня, загрузка технологических программ, «ручная» выдача команд на исполнительные механизмы. Информационный кадр на этом уровне содержит, как правило, несколько десятков байтов, а допустимые временные задержки могут составлять от 100 до 1000 миллисекунд в зависимости от режима работы. С нижнего уровня собираются текущие показатели контролируемых устройств и механизмов.

На уровне управления устройствами располагаются контроллеры, осуществляющие непосредственный сбор данных и управление оконечными устройствами - датчиками и исполнительными механизмами. Данные, которыми контроллер обменивается с оконечным устройством, обычно имеют дискретность 10-20 байт, а требования к скорости опроса устройств наиболее жесткие - не более 10 мс.

На уровне сети оконечных устройств, т.е.нижнего уровня систем автоматизации, которые предназначены для организации связи с исполнительными устройствами и датчиками в соответствии с требованиями европейских нормативов EN 50295 и международного стандарта IEC 62026-2. Открытая промышленная сеть нижнего уровня представляет собой AS- интерфейс, или ASi (Actuators/Sensors interface - интерфейс исполнительных устройств и датчиков).

Тенденции последних лет позволяют сделать некоторые обобщения.

Во-первых, АСУ ТП все более интегрируется с АСУП, а через нее неизбежно выходит в сферу Интернет.

Во-вторых, значительные успехи демонстрирует так называемый промышленный Ethernet, который доказал свою состоятельность и перспективность для задач интеграции отдельных участков АСУ ТП в единую структуру и построения ЦПС и который поддерживается всё возрастающей номенклатурой аппаратно-программных средств, соответствующих не только стандарту Ethernet, но и жестким требованиям производственной сферы.

Несмотря на большое количество типовых открытых промышленных сетей, можно выделить сети, играющие значительную роль в сфере автоматизации различных процессов.

3. ASІ (Actuator/Sensor Іnterface).

AS-Interface - дешёвая и помехозащищённая сеть для дискретных датчиков малой производительности. AS - интерфейсподдерживается консорциумом ведущих производителей средств АСУ ТП, в числе которых фирмы Siemens, Pepperl+Fuchs и другие. Относится к классу ЦПС оконечных устройств, осуществляя непосредственную интеграцию датчиков и исполнительных механизмов в систему автоматизации. Структурная эволюция систем сбора информации в АСУ ТП в зависимости от применяемой информационной технологии может быть проиллюстрирована схемами рисунка 3.1. Из рисунка видно, что системы автоматизации трансформируются от много проводных структур до систем на базе AS- интерфейса, позволяющих полностью исключить из АСУ ТП аналоговые линии связи, кроссировочные шкафы и другое вспомогательное оборудование.