Многоуровневая архитектура

Например, при использовании системы с архитектурой, показанной на рис. (см.ниже ), температуру в теплице или в силосах элеватора одновременно могут наблюдать дежурный оператор, главный инженер и директор хозяйства. На алюминиевом заводе информация о ходе протекания процесса электролиза алюминия используется на 50 рабочих местах локальной компьютерной сети.

Рис. Типовая современная распределенная система автоматизации, включающая три уровня иерархии.

Системы управления с многоуровневой архитектурой обычно строятся по объектному принципу, когда структура системы выбирается подобной структуре объекта автоматизации, а каждая подсистема является локальной, т.е. все обратные связи замкнуты в пределах этой подсистемы. Каждая локальная подсистема выполняет отдельную функцию, задаваемую логикой функционирования всей системы. Объектный принцип построения позволяет упростить проектирование многоуровневой системы и обеспечить ее структурную (архитектурную) надежность.

Анализ сложных систем управления позволяет выделить в них несколько однородных уровней иерархии.

Нижний (нулевой) уровень включает в себя датчики и исполнительные устройства (актуаторы): датчики температуры, давления, концевые выключатели, дискретные датчики наличия напряжения, измерительные трансформаторы, реле-пускатели, контакторы, электромагнитные клапаны, электроприводы и др.

Первый уровень состоит из программируемых логических контроллеров и модулей аналого-цифрового и дискретного ввода-вывода, которые обмениваются информацией по промышленной сети (Fieldbus) типа Modbus RTU, Modbus TCP, Profibus и др. Иногда модули ввода-вывода выделяют в отдельный уровень иерархии.

Рис. Уровни иерархии современной АСУ

Второй (диспетчерский) уровень состоит из рабочих станций - компьютеров с человеко-машинным интерфейсом (ЧМИ, HMI - Human Machine Interface), наиболее распространенными вариантами которого являются SCADA-пакеты. Диспетчер (оператор) осуществляет наблюдение за ходом технологического процесса или управление им с помощью мнемосхемы на экране монитора компьютера.

Третий уровень (уровень управления цехом) появляется как средство интеграции системы АСУ ТП с АСУП - автоматизированной системой управления предприятием. АСУП, в зависимости от размеров корпорации, может включать еще более высокий (четвертый) уровень и обеспечивать интеграцию с высшим руководством, которое может быть расположено в различных странах и на разных континентах земного шара. На уровне АСУП решаются следующие задачи:

ERP (Enterprise Resource Planning) - планирование ресурсов предприятия;
MRP (Manufacturing Resource Planning) - планирование ресурсов технологических подразделений предприятия;
MES (Manufacturing Execution Systems) - управление производственными ресурсами;
HRM (Human Resource Management) - управление человеческими ресурсами;
EAM (Enterprise Asset Management) - управление основными фондами, техническим обслуживанием и ремонтами.

Количество уровней АСУ зависит от величины предприятия.