При построении средств современной промышленной автоматики (обычно в виде АСУ ТП) используется иерархическая информационная структура с применением на разных уровнях вычислительных средств различной мощности.
АСУТП предназначена для выработки к реализации управляющих воздействий на технологический объект управления.
Технологический объект управления (АСУТП) представляет собой совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим инструкциям или регламентам технологического процесса производства продуктов, полупродуктов, изделий или энергии.
В настоящее АСУ ТП обычно реализуются по схемам:
- 1-уровневой (локальная система), содержащей ПЛК, или моноблочный настраиваемый контроллер (МНК) обеспечивающие индикацию и сигнализацию состояния контролируемого или регулируемого ТП на передней панели,
- 2-уровневой (централизованная система), включающих:
- на нижнем уровне несколько ПЛК с подключенными к ним датчиками и исполнительными устройствами,
- на верхнем уровне – одна (возможно несколько) операторских (рабочих) станций (автоматизированных рабочих мест (АРМ) оператора).
Основные функции элементов:
ПЛК:
- прием дискретных сигналов от преобразователей технологического оборудования,
- аналого-цифровое преобразование (АЦП) аналоговых сигналов, поступающих на входы из преобразователей,
- масштабирование и цифровая фильтрация данных после АЦП,
- обработка принятых данных по программе функционирования,
- генерация (в соответствии с программой) управляющих дискретных сигналов и подача их на исполнительные устройства,
- цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) выходных информационных данных в выходные аналоговые сигналы,
- подача управляющих сигналов на соответствующие исполнительные устройства,
- защита от потери работоспособности из-за зависания процессора с помощью сторожевого таймера,
- сохранение работоспособности при временном отключении электропитания (за счет источника бесперебойного питания с аккумулятором достаточной емкости),
- контроль за работоспособностью датчиков и достоверностью измеренных величин,
- индикация текущих и интегральных значений измеряемых величин,
- контрольная сигнализация состояния управляемого процесса,
- контрольная световая и символьная сигнализация состояния контроллера,
- возможность конфигурации (настройки параметров) через ПК подключаемый, к специальному порту.
Преобразователи:
- преобразование значения измеряемой величины (температуры, давления, перемещения и т.д.) в непрерывный или импульсный (для счетных входов ПЛК) электрический сигнал.
Исполнительные устройства:
- преобразование управляющих электрических непрерывных или импульсных сигналов в механическое перемещение исполнительных механизмов, электронное управление током в силовых цепях и т.д.
Основные функции нижнего уровня:
- сбор, электрическая фильтрация и АЦП сигналов с преобразователей (датчиков);
- реализация локальных АСУ технологического процесса в объеме функций ПЛК одноуровневой системы;
- реализация аварийной и предупредительной сигнализации;
- организация системы защит и блокировок;
- обмен текущими данными с ПК верхнего уровня через промышленную сеть по запросам ПК.
Основные функции верхнего уровня:
- визуализация состояния технологического процесса;
- текущая регистрация характеристик технологического процесса;
- оперативный анализ состояния оборудования и технологического процесса;
- регистрация действий оператора, в том числе при аварийных сообщениях;
- архивация и длительное хранение значений протоколов технологического процесса;
- реализация алгоритмов «системы советчика»;
- супервизорное управление;
- хранение и ведение баз данных:
- параметров техпроцессов,
- критических параметров оборудования,
- признаков аварийных состояний технологического процесса,
- состава допускаемых к работе с системой операторов (их паролей).