Уровни иерархии ПТК. Система управления на базе ПТК может состоять, в общем случае, из следующих иерархических уровней

В 1-й (нижний) уровень входят датчики измеряемых параметров, запорная и регулирующая арматура совместно с электрическими, пневматическими и гидравлическими исполнительными механизмами и устройствами.

Во 2-й уровень системы входят микропроцессорные устройства (контроллеры) для автоматического сбора и первичной обработки измеряемых параметров, выполнения функций автоматического регулирования, противоаварийных защит, дистанционного управления.

В 3-й уровень (условно «операторский») системы входят средства для вычислительной обработки информации, ее регистрации, архивирования, отображения, документирования и диалога с системой; клавиатуры, ключи (кнопки) для воздействия оператором-технологом на регуляторы и исполнительные органы.

Рис. 1.16. Простая локальная АСУ ТП

В 4-й уровень (условно «диспетчерский») входят автоматизированные рабочие места (АРМ) оперативно-диспетчерского и управленческого персонала.

На базе ПТК создаются системы различной структуры и степени сложности – от простой локальной АСУ ТП до сложной иерархически распределенной системы управления многими объектами, интегрированной в сеть предприятия.

Наиболее часто встречающиеся на практике варианты систем управления имеют следующую архитектуру:

· один сегмент локальной сети; минимальный состав – контроллеры и станция оператора (рис. 1.16, 1.17);

· набор сегментов локальных сетей, объединенных на базе технологии коммутируемых сетей (10/100 Switch Ethernet). Каждый сегмент охватывает относительно независимую группу технологического оборудования (локальную АСУ ТП) (рис. 1.18);

· распределенная многоуровневая система управления, использующая клиент-серверную архитектуру и резервирование выделенных серверов (рис. 1.19).

Способы и средства связи для информационного обмена междукомпонентами ПТК:

· локальная вычислительная сеть (ЛВС) на базе 10 Мбитной технологии Ethernet (обмен между контроллерами, станциями оператора, архивной, инженерной и другими станциями);

Рис. 1.17. АСУ ТП с использованием архитектуры клиент-сервер

· ЛВС на базе 100 Мбитной технологии Ethernet (обмен между всеми станциями, кроме контроллеров);

· выделенные физические линии (RS 232, RS 485, ИРПС, модемы);

· коммутируемые телефонные линии (модемы);

· радиоканал (радиомодемы).

В качестве базового протокола сетевого и межсетевого взаимодействия используется, как правило, протокол TCP/IP (UDP/IP).

При этом реализована программная «надстройка» протокола, обеспечивающая его адаптацию к специальным требованиям, предъявленным системами реального времени при обмене данными.

В случае использования сети на базе интерфейса RS-485 применяются как стандартный протокол MODBUS (MODBUS RTU), так и фирменные протоколы.

Для сетей на базе Ethernet предусмотрена возможность 100 %-ного «холодного», «теплого» или «горячего» резервирования.

Совокупность способов и средств связи обеспечивает как горизонтальный, так и вертикальный обмен информацией между отдельными компонентами ПТК.

Горизонтальный обмен обеспечивает передачу информации между компонентами одного уровня, а вертикальный обмен – между компонентами разных уровней.

Рис. 1.19. Распределенная АСУ ТП с использованием архитектуры