Нижний уровень (полевой уровень, field) АСУ ТП представляет собой различные датчики (сенсоры) и исполнительные механизмы.
Средний уровень (уровень контроллеров) состоит из программируемых логических контроллеров (ПЛК, в англоязычной литературе - PLC). Он как раз принимает полевые данные и выдает команды управления на нижний уровень. Управление в ПЛК осуществляется по заранее разработанному алгоритму, который исполняется циклически (прием данных – обработка – выдача управляющих команд).
Верхний уровень - это уровень визуализации, диспетчеризации (мониторинга) и сбора данных. На этом уровне задействован человек, т.е. оператор (диспетчер). Если он осуществляет контроль локального агрегата (машины), то для его осуществления используется так называемый человеко-машинный интерфейс (HMI, Human-MachineInterface). Если оператор осуществляет контроль за распределенной системой машин, механизмов и агрегатов, то для таких диспетчерских систем часто применим термин SCADA (SupervisoryControlAndDataAcqusition - диспетчерское управление и сбор данных, англ.) В обоих случаях верхний уровень АСУ ТП обеспечивает сбор, а также архивацию важнейших данных от ПЛК, их визуализацию, т.е. наглядное (в виде мнемосхем, часто анимированных) представление на экране существо и параметры происходящего процесса. При получении данных система самостоятельно сравнивает их с граничными параметрами (уставками) и при выходе за границы уведомляет оператора с помощью тревог. Оператор, который для начала работы должен авторизоваться (зарегистрироваться), запускает технологический процесс, имеет возможность остановить его полностью или частично, может изменить режимы работы агрегатов (изменяя уставки) и т.п. При этом система записывает все происходящее, включая действия оператора, обеспечивая "разбор полетов" в случае аварии или другой нештатной ситуации. Тем самым обеспечивается персональная ответственность управляющего оператора.
Информация пересылается по Ethernet– осуществляет прием-передачу информации на расстояние не > 100 м.
Если необходимо управлять на расстоянии 1000 м, то ставим ПЛК и вместо Ethernet реализуется другая линия связи, в частности по протоколу Modbus.
Между контроллерами и устройствами в/в осуществляется связь по внутренней системной шине. Она реализована фирмой изготовителем, не ломается.
АРМ оператора – рабочее место человека, который управляет производством.
АРМ инженера – корректирует структуру программного обеспечения. Это все с помощью системы SCADA.
Между устройствами в/в и полевыми устройствами как правило 4-20 мА шина, имеется специальный протокол управления HART, который обеспечивает связь с полевыми устройствами.
Т.к. появились интеллектуальные датчики, то имеют место цифровые шины. Отказ контроллера не приводит к сбою всей системы (DCS). Основная трудность реализации такой структуры – это согласование интерфейсов.
Шлюз позволяет системе общаться с другими системами. Шлюз выполняет 2 функции:
1) Позволяет общаться с внешними системами. Существует иерархия. АСУТП – нижний уровень (ERP-система, MES – система, АСУТП)
2) Запрещает внешним средам (компьютерным вирусам) проникать в систему и нарушать процесс. (Функция межсетевого экрана + шлюз для передачи информации).
В ТОУ разные варианты построения полевого оборудования. Всегда необходимо согласовывать платы в/в с конкретной реализацией датчика.
