Методическое пособие по мдк 04. 01 «Теоретические основы разработки и моделирования несложных систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов отрасли»
АРХИТЕКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
жүктеу/скачать 0,58 Mb. Pdf көрінісі
|
ОСН АСУ ТП лек 2
| 5 АРХИТЕКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
Архитектура АСУ ТП весьма существенно влияет на состав программно- аппаратных средств. АСУ ТП подразделяются на два основных типа: централизованные АСУ ТП; распределенные АСУ ТП. Централизованные АСУ ТП являются комплексами, как правило, занимающими единое ограниченное производственное пространство с централизованной подсистемой обеспечения электропитанием и магистралями для обмена информационными потоками. Централизованные АСУТП - базирующиеся на одной УВМ, обладают рядом серьезных недостатков: низкая надежность — с выходом из строя УВМ теряется большая часть функций системы; возникает необходимость резервирования ЭВМ как вычислительными машинами, так и локальными средствами автоматизации; сложность программного обеспечения — современный технологический процесс представляет собой систему взаимосвязанных, одновременно протекающих процессов, а УВМ работает последовательно, поочередно обслуживая технологическое оборудование. Это несоответствие режимов работы порождает проблему увязки прикладных программ по отдельным функциям-управления; высокая стоимость коммуникаций — центральное положение УВМ предполагает наличие большого числа связей объекта с УВМ. Часть из них имеют большую протяженность. Известны централизованные АСУТП, в которых стоимость средств пере- дачи данных составляет до 75% стоимости всей системы; ограниченная гибкость — наращивание функций в процессе развития системы затруднительно и имеет предел, определяемый производительностью и объемом памяти УВМ. Распределенная система управления (РСУ) устраняет многие из перечисленных недостатков за счет вынесения части вычислительных ресурсов непосредственно к объектам управления и распределения функций управления по отдельным микроЭВМ. Такая структура систем управления позволяет сочетать преимущества систем управления, базирующихся на вычислительной технике, с достоинством децентрализованных систем, основанных на локальных средствах автоматики, — высокой живучестью. Различают функциональное и территориальное разделение в -РСУ. Целью функциональной децентрализации является уменьшение сложности процесса управления путем выделения отдельной функции управления и реализации ее на одной из микроЭВМ. Например, на одну микроЭВМ могут быть возложены все информационные функции, на другую — вспомогательные, а на третью — управляющие. Это повышает надежность и эффективность системы в целом, так как отказ микроЭВМ приводит к выходу из строя только одной функции, система же в целом остается работоспособной. Жизнеспособность РСУ повышается также за счет частичного перекрытия функций (функциональной избыточности), выполняемых отдельными микроЭВМ. Территориальная децентрализация предполагает территориальное распределение микроЭВМ, за счет чего осуществляется приближение средств обработки информации к ее источникам и потребителям, т. е. к установкам ТОУ. Одна микроЭВМ выполняет, например, все функции управления насосами, другая комплексом ректификационных 32 колонн, обслуживаемых этими насосами. На практике чрезвычайно редко встречаются территориальные или функциональные АСУТП в чистом виде. Чаще РСУ сочетают оба вида распределения. При создании РСУ соблюдается иерархический принцип управления: управление отдельными установками или выполнение отдельных функций осуществляется микроЭВМ (нижний уровень управления), а общее управление всей системой осуществ- ляется УВМ (верхний уровень управления). В качестве центральной УВМ используют, как правило, миниЭВМ. Она осуществляет взаимоувязку отдельных частей ТОУ, оптимальное управление ТОУ в целом, вмешивается в управление при возникновении предаварийных и аварийных ситуаций. Кроме того, на нее возложены функции контроля за микроЭВМ; подготовки, хранения и подпитки программами микроЭВМ; при отказе микроЭВМ центральная УВМ может взять на себя часть ее функций. Это повышает живучесть системы в целом. С другой стороны, выход из строя УВМ не должен привести к катастрофическим последствиям в связи с достаточно высокой автономностью микроЭВМ. Структура многомашинных комплексов может быть нескольких типов (рис. 2.3). Наиболее простой и распространенной в отечественной практике является радиальная (звездообразная). В таких системах центральная миниЭВМ (или комплекс машин) высокого уровня соединяется с локальными микроЭВМ низкого уровня отдельными, не связанными между собой каналами связи. К достоинствам этих структур относятся простота реализации сопряжения машин, высокая скорость обмена по отдельным линиям. Обладают они и существенными недостатками. Так, центральная УВМ перегружена задачами обеспечения связи с локальными микроЭВМ и связью их друг с другом; при отказе» центральной машины связь между микроЭВМ теряется, и они становятся автономными. Последнее резко уменьшает эффективность системы. Необходимо учитывать и повышенный расход кабельной продукции. Этих недостатков лишены шинная (магистральная) и кольцевая (петлевая) структуры. В шинной структуре машины связаны между собой общим каналом передачи данных. Связь между машинами осуществляется благодаря их конкретным адресам. Управление шиной может осуществляться машинами, входящими в многомашинный комплекс (т. е. быть децентрализованным), или может быть передано специально выделенной для этого машине. Первый вариант более предпочтителен, так как при централизации управления выход из строя специальной ЭВМ приводит к отказу РСУ в целом. Децентрализованные РСУ шинной структуры не рекомендуется использовать для сильно разбросанных ТОУ (расстояние между элементами которых превышает 2—3 км). Кольцевая структура имеет высокоскоростной замкнутый канал связи. Отдельные машины подсоединяются к этому каналу с помощью специальных устройств связи. Для организации кольцевой структуры требуются более дешевые средства связи, чем для шинной. Однако надежность кольцевой структуры ниже, так как отказ любого устройства связи может привести к отказу системы в целом, хотя отдельные машины могут продолжать работать автономно. Для повышения живучести необходимо применение двойных колец или дополнительных линий связи с обходными путями. В зарубежных компьютерных системах кольцевая структура нашла широкое распространение. Эффективным способом повышения надежности и живучести системы является использование комбинированных структур, сочетающих достоинства структур разных типов. жүктеу/скачать 0,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|