Структура АСУ ТП

Промышленные АСУ ТП строятся по принципу трехуровневой системы.

Нижний уровень (полевой) – состоит из датчиков и исполнительных механизмов, устанавливаемых на технологических объектах. Для связи с датчиками используются:

- AS-интерфейс – для организации связи с датчиками и исполнительными устройствами. Позволяет подключать датчики и исполнительные механизмы к системе управления на основе построения сети с использованием одного двухжильного кабеля, посредством которого обеспечивается как питание всех сетевых устройств, так и опрос датчиков и выдача команд на исполнительные механизмы;

- HART-протокол – основан на методе передачи данных с помощью частотной модуляции, при этом цифровой сигнал накладывается на аналоговый токовый. Частотно-модулированный сигнал является двухполярным и при использовании соответствующей фильтрации не искажает основной аналоговый сигнал 4–20 мА.

Средний уровень (контроллерный) – состоит из промышленных контроллеров, силовой, сигнализационной автоматики и прочих устройств аналого-цифрового, цифро-аналового, дискретного, импульсного и другого преобразования, а также устройств для сопряжения с верхним уровнем (шлюзов). Для передачи данных на этом уровне могут применяться интерфейсы и протоколы PROFIBUS, Modbus, СAN, LON и Ethernet.

Рассмотрим протокол PROFIBUS с точки зрения применения на среднем уровне АСУ ТП. PROFIBUS – семейство промышленных сетей, обеспечивающих комплексное решение коммуникационных проблем предприятия.

Под этим общим названием понимается совокупность трех различных, но совместимых протоколов: PROFIBUS-FMS, PROFIBUS-DP и PROFIBUS-PA.

Протокол PROFIBUS-FMS появился первым и предназначался для работы на так называемом цеховом уровне. Основное применение – передача больших объемов данных.

Протокол PROFIBUS-DP используется для высокоскоростного обмена данными между программируемым логическим контроллером и распределенными устройствами связи с объектом. Физическая среда передачи – экранированная витая пара стандарта RS-485. Скорость обмена прямо зависит от длины сети и варьируется от 100 кбит/с на расстоянии 1200 м до 12 Мбит/с на дистанции до 100 м. Взаимодействие узлов в сети определяется моделью Master – Slave («ведущий – ведомый»).

PROFIBUS-PA – это сетевой интерфейс, физическая среда передачи данных которого соответствует стандарту IEC 61158-2. Может применяться для построения сети, соединяющей исполнительные устройства, датчики и контроллеры, расположенные непосредственно во взрывоопасной зоне.

Верхний уровень (информационно-вычислительный) – состоит из оборудования для визуализации технологических процессов. Для передачи данных на этом уровне используются технологии Industrial Ethernet.

Промышленная сеть Industrial Ethernet обеспечивает эффективную связь верхнего уровня и базируется на международных стандартах (IEEE 802.3/IEEE 802.3u).