5.2.2. Децентрализованные асу тп
В связи с широким применением микропроцессорной техники все большее распространение получают децентрализованные (распределенные) АСУ ТП. Распределенной принято считать АСУ ТП, в которой несколько взаимосвязных процессоров выполняют различные функции. В таких системах происходит распараллеливание обработки данных, т.е. технологическая информация обрабатывается там, где она возникает. В таких системах появляется возможность получения высоких показателей надежности за счет расщепления АСУ ТП на семейство сравнительно небольших и менее сложных автономных подсистем и дополнительного коллективного резервирования каждой из этих подсистем через сеть (понятие живучести). В распределенных системах управления возможна большая гибкость при композиции и модернизации технического и программного обеспечения, легко наращивать вычислительные возможности. Также происходит сокращение дефицитной кабельной продукции.
Появление микропроцессоров позволило в 1975 году фирме Honeywell предложить на рынке систему управления TDC-2000 (Total Distributed Control) и ввести в технику управления термин DCS (Distributed Control Systems) распределенная система управления (РСУ). Через полгода японская фирма Yokogawa выпустила интегрированную систему управления производством CENTRUM, реализующую распределенный принцип управления.
Современные системы компьютерной автоматизации строятся с применение принципа распределенного управления (РСУ). Распределенные системы управления предполагают сетевой обмен информацией. Дальнейшее развитие принципа распределенного управления привело к широкому распространению технологии Fieldbus («полевая шина»). В системах управления, где используются принципы «полевой шины», каждое отдельное «полевое» устройство обменивается данными в цифровой форме. Fieldbus это технология сенсорно – актуаторных, цикличных и ацикличных коммутаций повышенной надежности. Она предполагает использование стандартного серийного порта и витой пары.
РСУ должна обеспечивать:
Автоматизированный сбор и первичную обработку технологической информации.
Контроль состояния технологического процесса, сигнализацию на выходе.
Автоматизированное управление технологическим процессом.
сбор и предварительная обработка информации;
автоматическое регулирование;
ЛПУ (логико-программное управление), управление процессами в нестационарных режимах их работы;
приоритетное управление (на одно и то же устройство, действующее на ТОУ, могут подаваться сигналы с различных подсистем управления);
защита и блокировка (как локальная, так и глобальная);
оперативное управление.
Представление информации на операторских станциях в виде графиков, мнемосхем, гистограмм, таблиц и т.п.
Автоматическую обработку, регистрацию и хранение текущей информации.
Формирование отчетов и рабочих (режимных) листов по утвержденной форме за определенный период времени, и вывод их на печать по расписанию и по требованию.
Получение данных ПАЗ, и регистрацию ее срабатывания.
Передачу данных в общезаводскую сеть.
Защиту баз данных и программного обеспечения от несанкционированного доступа.
Диагностику и выдачу сообщений по отказам всех элементов комплекса технических средств – с точностью до модуля.
На станциях технолога – оператора должна быть предусмотрена сигнализация нарушений предупредительных и предаварийных уставок, выражаемая звуком и изменением цвета. Предупредительная и предаварийная сигнализация параметров, определяющих взрывоопасность технологического процесса должна предусматриваться для объектов с технологическими блоками всех категорий взрывоопасности. В обязательном порядке должна предусматриваться регистрация времени появления и исчезновения сигнализации.
Все действия персонала по взаимодействию с РСУ должны быть защищены от возможных ошибок. РСУ должна исполнять только те действия, которые описаны в документации на систему. Любые ошибочные действия персонала по управлению процессом должны игнорироваться, если они отличаются от объявленных в документации, или не соответствуют уровню полномочий персонала, и регистрироваться в журнале событий.
Автоматизированное управление процессами с распределенной архитектурой базируется на функционально-целевой и топологической децентрализации объекта управления.
Функционально-целевая децентрализация – это разделение сложного процесса или системы на меньшие части – подпроцессы или подсистемы по функциональному признаку, имеющие самостоятельные цели функционирования.
Топологическая децентрализация означает возможность территориального (пространственного) разделения процесса на функционально-целевые подпроцессы. При оптимальной топологической децентрализации число подсистем распределенной АСУ ТП выбирается так, чтобы мимнимизировать суммарную длину линий связи, образующих вместе с локальными подсистемами управления сетевую структуру.
Технической основой современных РСУ являются микропроцессоры и микропроцессорные системы. Микропроцессорной системой (МП - системой) называют любую вычислительную, информационно – управляющую или управляющую систему, устройством обработки информации которой является микропроцессор.
С точки зрения обработки данных распределенная АСУ ТП представляет собой объединение при помощи каналов и устройств связи разнообразных МПС, которое принято называть локальной вычислительной сетью (ЛВС). ЛВС определяют как многомашинную систему, работающую в единой операционной среде. Поэтому под архитектурой распределенных АСУ ТП понимают функциональные, логические и физические принципы организации ЛВС.
Таким образом, можно отметить следующие признаки РСУ:
1) наличие цифровой связи между компонентами системы управления;
2) интеллектуализация устройств путем встраивания микропроцессорных (МП);
3) приближение вычислительных возможностей к ОУ и повышение эффективности и надежности;
4) независимость контуров регулирования от супервизорной ЭВМ.
Компоненты РСУ: ASI – Actuator-Sensor Interface – обеспечивает взаимодействие полевых средств (AS) и ПЛК, ПК, ППП- пакеты прикладных программ, программно-технические средства для создания вычислительных сетей, конструктивы, кабели и пр. (рис. 5.4).
Рис. 5.4