Нижний уровень управления

На нижнем уровне управления - уровне, объединяющем отдельные контроллеры с выносными блоками ввода/вывода и с интеллектуальными приборами (датчиками и исполнительными механизмами) - в последние годы начали происходить крупные изменения. Эти изменения с одной стороны обусловлены общими тенденциями стандартизации различных классов средств автоматизации, а с другой стороны – с увеличением мощности и параллельным удешевлением микропроцессоров, встраиваемых в отдельные приборы (после чего они и приобретают прилагательное "интеллектуальные").

Очень перспективным технически и выгодным экономически является связь интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов с контроллерами через цифровую полевую шину. Это исключает искажения низковольтных аналоговых сигналов в цепях связи контроллеров с приборами, возникающие от различных промышленных электромагнитных помех; существенно экономит средства на кабельную продукцию. позволяя к одной шине подключать ряд приборов; имеет еще ряд преимуществ, которые перечисляются ниже при рассмотрении конкретных типовых полевых шин.

Естественно, что для возможности соединения контроллеров ПТК с приборами разных фирм нужна стандартизация полевой шины. Такой типовой протокол- HART-протокол - был создан более 10-ти лет назад и значительное число фирм, выпускающих ПТК и приборы, его поддерживают.

Основные параметры HART-протокола:

-длина полевой шины до 1.5 км;

-скорость передачи данных -1.2 Кбита/сек;

-число приборов, которые можно подсоединить к одной шине - 5-15 (обычно до 8-ми приборов).

HART-протокол позволяет:

-проводить удаленную настройку датчиков на нужный диапазон измерения через полевую шину;

-не подводить к датчикам отдельные линии электропитания и не иметь в них блоков питания, а электропитание датчиков реализовывать через полевую шину от блоков питания в контроллере;

-увеличить информационный поток между контроллером и приборами, в частности, при наличии самодиагностики в приборах передавать сообщения о возникновении их неисправностей и виде этих неисправностей по полевой сети, а далее от контроллера оператору.

Последнее время наблюдается также тенденция более полно и рационально использовать возрастающую мощность микропроцессоров, встроенных в интеллектуальные приборы и в интеллектуальные блоки ввода/вывода. Эта тенденция привела к появлению идеологии Fieldbus Foundation, которая ставит своей целью перенос типовыхалгоритмов переработки измерительной информации (фильтрации, масштабирования, линеаризации и т. п.), регулирования (стабилизации, слежения, каскадного управления и т. п.), логического управления (пуска, останова, блокировки группы механизмов и т. п.), на самый нижний уровень управления: уровень интеллектуальных блоков ввода/вывода, интеллектуальных приборов (датчиков и исполнительных механизмов). Для реализации этой идеологии разработана новая по возможностям и параметрам стандартнаяполевая сеть Foundation Fieldbus. Которая постепенно завоевывает все большее место в продукции разных фирм. Данная сеть позволяет реализовывать все функции, свойственные HART-протоколу, и, кроме того, по специальным технологическим языкам общения с приборами позволяет через эту сеть программировать конкретные алгоритмы контроля и управления, закладываемые в приборы. Ее параметры мало отличаются от параметров современных типовых промышленных сетей

-длина одного сегмента шины до 1.5 км;

-скорость передачи информации по сети - 31.25 Кбит/сек;

-число приборов, подключаемых к сети до 32;

-метод доступа к сети «ведущий/ведомый».

Следует отметить, что существующая уже сейчас типизация и стандартизацияотдельных программных и технических средств и ихоткрытостьк средствам других фирм позволяет небольшим коллективам -системным интеграторам- не разрабатывать, асобиратьиз отдельных программных и технических модулей и средств разных фирм достаточно большие ПТК и системы управления, ориентированные на автоматизацию конкретных промышленных объектов.

Так, например ПТК может быть собран из следующих типовых и открытых элементов:

-сборка контроллеров под заданные конкретные свойства и параметры in стандартных плат VMEbus;

-помещение их в конструктивы Евростандарта, выполненные под заданные условия окружающей среды;

-подбор в контроллеры мезонинных блоков ввода/вывода, соответствующих имеющимся на объекте датчикам и исполнительным механизмам;

-использование промышленной сети Profibus DP;

-закупка рабочих станций операторов - персональных компьютеров, требуемой мощности и необходимого промышленного исполнения под заданные условия окружающей среды:

-связь рабочих станций операторов между собою и с корпоративной сетью предприятия с помощью информационной сети Ethernet;

-применение типовых операционных систем: для рабочих станций операторов -Windows NT для контроллеров - OS-9:

-использование типового прикладного программного обеспечения: для рабочих станций операторов - открытой SCADA программы (например, iFIX фирмы Intellution), для контроллеров - стандартизованных технологических языков (например, ISaGRAF фирмы CJ International).

Дальнейшее углубление и расширение описанных тенденций развития ПТК должно привести:

к возрастанию числа специализированных фирм, выпускающих не сами ПТК. а их стандартизированные программные и технические модули и отдельные элементы:

к увеличению числа и усилению роли системных интеграторов на рынке средств и систем автоматизации;

к повышению качества, удешевлению и упрощению обслуживания отдельных программных и технических средств ПТК;

к упрощению всех работ по модернизации и расширению существующих систем контроля и управления на производстве:

к облегчению стыковки любых вновь закупаемых программных и технических средств автоматизации с имеющимися системами автоматизации на предприятии.