Место ЭП в АСУП и его задачи как элемента этой структуры.

В производственно-технологическом процессе с точки зрения задач управления можно выделить несколько уровней, как показано на рис. 1.2.

Нижним, базовым является уровень периферийного оборудования: датчиков, исполнительных устройств реле, задвижек, клапанов и т.п.

На следующем уровне располагаются устройства, анализирующие информацию и формирующие управление для периферийного оборудования. Прежде всего, это, конечно, промышленные контроллеры. Связующей средой между двумя нижними уровнями является промышленная шина передачи информации или, как её принято называть, sensor/actuator bus (сеть датчиков/исполнительных устройств). Примерами такой сети можно назвать шины ASI, Profibus-DP, SERCOS [50].

Рис. 1.2. Уровни и средства решения задач в производственно-технологическом процессе

Промышленные контроллеры обмениваются информацией с вышестоящими устройствами, образующими уровень цеха, по сети цеха (cell net). Её примерами являются MODBUS, Profibus, Foundation Fieldbus [50].

Верхним уровнем иерархии управления производственным процессом является уровень предприятия, а связующей средой между ним и уровнем цеха является сеть предприятия. Сеть предприятия (area net) чаще всего строится на основе офисной сети, где стандартом фактически является протокол Ethernet.

Отметим, что представленная структура имеет архитектуру с «распределенным интеллектом». Это значит, что благодаря дешевизне и доступности микропроцессоров и других специализированных микросхем решение отдельных локальных задач передается от центрального к локальным контроллерам. Контуры управления, таким образом, замыкаются и на нижних уровнях. При этом контроллеры в качестве аргументов при вычислении управляющих воздействий используют переменные других контроллеров, что обеспечивается связанностью системы управления в целом. Такая архитектура существенно увеличивает производительность, надежность и масштабируемость систем.

Современный ЭП переменного тока в структуре управления производственно-технологическим процессом занимает место на уровнях периферийного оборудования и промышленных контроллеров. Он уже не является просто исполнительным устройством, он является составной частью общего распределенного интеллекта АСУП. Помимо традиционных задач регулирования момента, скорости, положения вала двигателя ЭП на основе информации датчиков в соответствии с заложенным алгоритмом должен принимать решения и выдавать команды исполнительным устройствам, другим приводам, изменять свои параметры и структуру. Например, в многодвигательных системах поточных линий один из ЭП (ведущий) может координировать работу нескольких, объединенных одной технологической операцией приводов. В ЭП многозвенного манипулятора ЭП одного из звеньев может согласовывать движение всего манипулятора при перемещении исполнительного органа. В насосной станции один из работающих ЭП может обеспечивать постоянное давление в магистрали, диагностику и оптимизацию работы насосов. В опорно-поворотных устройствах антенн, телескопов, кранов один из ЭП может формировать задание остальным, выравнивая тем самым нагрузку. Эти задачи традиционно выполнял промышленный контроллер. Следовательно, современный ЭП должен быть способен выполнять функции промышленного контроллера или даже заменять его, создавая локальные объектно-ориентированные ЭП с помощью собственных микропроцессорных средств.

Важной задачей регулируемого ЭП является сбор данных о параметрах технологического процесса, о своём состоянии и передача этих данных вышестоящему устройству в режиме реального времени. ЭП должен обеспечивать максимально широкий список переменных, информацию о значении которых может запросить вышестоящее устройство. При этом можно разбить этот список на группы по периодичности информирования вышестоящего устройства. Всегда существует группа переменных, например, мгновенные значения токов или значение технологического параметра, значения которых необходимо передавать в режиме реального времени, в некоторых случаях каждые несколько миллисекунд. Остальные переменные, например, время работы ЭП или температура, могут передаваться каждые несколько секунд, минут или даже часов. Наряду с передачей информации ЭП должен обеспечивать прием команд управления от вышестоящего устройства. В целом, современный ЭП должен быть способен обмениваться информацией с другими элементами АСУТП в режиме реального времени и на принятом в АСУТП «языке».

В целом, вышеперечисленные задачи можно охарактеризовать как задачи обмена информацией, управления и автоматизации. Для удобства, далее в лекциях будем называть их коммуникационными задачами.