Двухуровневая система обычно включает в себя следующие средства автоматизации и примерный перечень выполняемых функций.
1) Нижний уровень — уровень системы (контроллерный) — включает различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным программируемым логическим контроллерам (PLC — Programming Logical Controoller), которые могут выполнять следующие функции:
— сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса;
— управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;
— решение задач автоматического логического управления и др.
Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи.
Для критичных с этой точки зрения объектов рекомендуется использовать контроллеры с операционными системами реального времени (ОСРВ). Контроллеры под управлением ОСРВ функционируют в режиме жесткого реального времени.
2) Верхний уровень — диспетчерский пункт (ДП) — включает, прежде всего, одну или несколько станций управления, представляющих собой автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера/оператора. Здесь же может быть размещен сервер базы данных, рабочие места (компьютеры) для специалистов и т. д. Часто в качестве рабочих станций используются ПЭВМ типа IBM PC различных конфигураций.
Станции управления предназначены для отображения хода технологического процесса и оперативного управления. Эти задачи и призваны решать SCADA — системы. SCADА — это специализированное программное обеспечение, ориентированное на обеспечение интерфейса между диспетчером и системой управления, а также коммуникацию с внешним миром.
Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления и реализован практически во всех пакетах:
— автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;
— средства исполнения прикладных программ;
— сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;
— обработка первичной информации;
— регистрация алармов и исторических данных;
— хранение информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);
— визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т.п.;
— возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как «единое целое» («recipe» или «установки»).
Рассматривая обобщенную структуру систем управления, следует ввести и еще одно понятие — Micro-SCADA. Micro-SCADA — это системы, реализующие стандартные (базовые) функции, присущие SCADA — системам верхнего уровня, но ориентированные на решение задач автоматизации в определенной отрасли (узкоспециализированные). В противоположность им SCADA — системы верхнего уровня являются универсальными.
В некоторых системах для повышения надёжности и быстродействия информация с локальных контроллеров может направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня (см. рис. 8.1). В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры) реализуют различные функции. Некоторые из них перечислены ниже:
— сбор данных с локальных контроллеров;
— обработка данных, включая масштабирование;
— поддержание единого времени в системе;
— синхронизация работы подсистем;
— организация архивов по выбранным параметрам;
— обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем;
— работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем;
— резервирование каналов передачи данных и др.
Таким образом, в данном пункте необходимо:
1) Выделить уровни АСУ ТП производства.
2) Выделить задачи, решаемые каждым уровнем.
3) Выбрать технические средств для нижних уровней системы управления.
4) Поставить задачи для системы верхнего уровня конкретно выбранного участка.