Техническое обеспечение АСУ ПС

АСУ ПС строится с использованием централизованно-распре-деленного принципа управления и обработки информации. В результате образуется сложная иерархическая система управления с распределением задач управления по уровням.

Конкретным объектом ГПС (станок, технологическая установка, робот, транспортное средство и др.) управляет, как правило, локальная система управления (ЛСУ). ЛСУ обеспечивает выполнение объектом требуемого рабочего цикла. За счет перепрограммирования ЛСУ можно измененить рабочий цикл объекта. ЛСУ образуют нижний уровень системы управления. Верхний уровень управления обеспечивает согласование работы управляемого оборудования для осуществления требуемого технологического процесса. Этот уровень реализуется с использованием управляющей ЭВМ, решающей задачи организационного и диспетчерского управления.

Структура двухуровневой АСУ ГПС показана на рис. 204. В состав системы входят следующие устройства: ВЗУ – внешнее запоминающее устройство; Д – дисплей; УКС – устройства каналов связи; ЛСУ – локальная система управления; ОБ – объект управления (включен условно); ИМ – исполнительный механизм; ИУ – измерительное устройство, УСОП – специализированные устройства для связи с оперативным персоналом (операторами и технологами).

Центральная ЭВМ оснащена внешней памятью ВЗУ для хранения информации и программного обеспечения и дисплеем Д для связи с оперативным персоналом. Центральная ЭВМ связана с локальными системами управления ЛСУ и объектами управления ОБ (объекты управления не входят в состав комплекса технических средств АСУ ТП и показаны на схеме условно). Для связи используются соответствующие технические средства УКС, создающие каналы связи для передачи информации.

Передача информации осуществляется в информационной магистрали АСУ ГПС, к которой подключены ЛСУ. При этом исполнительный механизм ИМ преобразует управляющие команды в необходимые физические управляющие воздействия на объект управления ОБ, а измерительное устройство ИУ контролирует состояние объекта управления. С центральной ЭВМ ЛСУ обменивается управляющими программами, командами запуска и останова, информацией о выполнения рабочего цикла, диагностической информацией и др.

В отдельных случаях возможно прямое управление оборудованием от ЭВМ. В этом случае ЛСУ отсутствует, а ЭВМ взаимодействует с ИУ и ИМ, получая информацию о состояние объекта управления и выдавая необходимые управляющие команды (режим прямого управления от ЭВМ). При этом рабочий цикл объекта обеспечивается ЭВМ и существенно возрастает информационный поток между ЭВМ и объектом.

Локальными системами управления в ГПС являются системы ЧПУ, программируемые микроконтроллеры, интеллектуальные регуляторы, интеллектуальные электроприводы переменного и постоянного тока и интеллектуальные измерительные устройства.

Объединение ЛСУ и организация их взаимодействия осуществляется с помощью центральной ЭВМ. Эта ЭВМ образует верхний уровень в двухуровневой системе управления. Для управления сложной ГПС могут использоваться промежуточные уровни и большее число ЭВМ.

Реализация иерархической АСУ ГПС с использованием различных средств вычислительной и управляющей техники показана на рис. 205. Центральная ЭВМ имеет необходимые объемы внешней постоянной памяти (ВЗУ) и средства связи с оперативным персоналом (дисплей). Эта ЭВМ может быть соединена с ЭВМ более высокого уровня или входить в состав локальной вычислительной сети (ЛВС).

К системной шине ЭВМ с помощью интерфейсных устройств (устройства сопряжения с объектом УСО, адаптеры) могут подключаться:

· локальные системы управления ЛСУ, управляющие объектами ОБ;

· исполнительные механизмы ИМ и датчики Д объекта ОБ при прямом управлении объектом от ЭВМ;

· программируемые микроконтроллеры МК, которые имеют собственную шину (помечено звездочками);

· промышленные контроллеры ПК и микроЭВМ.

Промышленные микроконтроллеры ПК и микроЭВМ образуют промежуточный уровень иерархии в системе управления. С помощью интерфейсных модулей ввода-вывода к ним могут присоединяться объекты ОБ для прямого управления. Однако в современных системах управления все большее распространение получают различные сети для обмена информацией и управления.

С помощью специальных адаптеров (адаптер УВВ, сканер) ПК может образовать сеть удаленного ввода-вывода (Remote I/O), позволяющую ему обмениваться информацией с такими удаленными источниками и приемниками информации как:

· интеллектуальные приводы ПР;

· устройства вывода аналоговых сигналов ВА;

· устройства приема аналоговых сигналов ПА;

· устройства вывода дискретных сигналов ВД;

· устройства приема дискретных сигналов ПД.

К сети удаленного ввода-вывода с помощью адаптеров могут подключаться микроконтроллеры МК. Через сеть удаленного ввода-вывода промышленный контроллер МК может непосредственно управлять значительным числом удаленных объектов, а также управлять работой удаленных микроконтроллеров МК.

Адаптер сети устройств (адаптер СУ) позволяет создать локальную сеть управления устройствами (сеть DeviceNet). Посредством этой сети осуществляется управление различными ЛСУ (интеллектуальными приводами, ЧПУ и другими).

Промышленный микроконтроллер может входить в локальную производственную вычислительную сеть (ПЛВС), используемую в целях управления технологическими объектами и процессами. Через эту сеть ПК взаимодействует с другими ПК, микроконтроллерами МК, обеспечивая координацию управления в системе. В свою очередь, каждый ПК и МК, входящий в ПЛВС, может формировать свои сети удаленного ввода-вывода и управления устройствами.

Как системная шина ЭВМ, так и все сети являются открытыми. Это позволяет увеличивать количество устройств управления в системе, наращивая возможности управления сложными объектами и процессами.