В каждом конкретном случае автоматическая система управления технологическими процессами (АСУ ТП) реализуется в соответствии со своей индивидуальной структурой. При её разработке учитывается предназначение автоматики, специфика производства и прочие важные моменты, обеспечивающие нормальное функционирование предприятия.
Однако существует общий принцип построения систем промышленной автоматики, согласно которому АСУ ТП строится по иерархической схеме, включающей 3 уровня – от нижнего к верхнему.
- Полевой.
- Контроллерный.
- Диспетчерский.
Данная схема обеспечивает эффективность управления и снижает количество ошибок при исполнении управляющих алгоритмов. К слову, подобная организация управления присуща не только техническим, но и социальным системам, где подчинённые контролируются руководством, над которым в свою очередь стоит своё начальство. Только в промышленной автоматике элементами системы являются не люди, а всевозможные технические устройства.
Полевой уровень
Полевой уровень АСУ ТП является самым нижним в иерархии. По англоязычной классификации это ступень «Input/Output», иначе говоря, уровень входов-выходов. Здесь располагаются следующие компоненты автоматических систем:
- датчики;
- измерители;
- исполнительные механизмы (актюаторы);
- аппаратура сопряжения.
Компоненты полевого уровня получают первичную информацию от каждого участка АСУ ТП и просто передают её на следующую ступень. Например, датчик перемещения сигнализирует о достижении резцом или фрезой конечного положения, поле чего актюаторный механизм перемещает револьверную головку с инструментом в заданное положение.
В последние годы для повышения эффективности автоматики некоторые простейшие элементы полевого уровня оснащаются некоторыми функциями предварительной обработки информации. За счёт этого устройства контроллерного уровня освобождаются от части нагрузки и затрачивают меньше ресурсов, что позитивно сказывается на функционировании АСУ ТП в целом.
Контроллерный уровень
В состав контроллерного уровня входят специализированные микрокомпьютеры, называемые программируемыми логическими контроллерами. Они следят за режимами работы технологического оборудования. Именно контроллерная ступень воспринимает сигналы от датчиков и управляет актюаторами полевого уровня. Контроллеры функционируют в соответствии с заложенной программой и исполняют команды, анализируя входную информацию и посылая по обратной связи управляющие сигналы исполнительным механизмам.
Именно этот уровень является основой ЧПУ, поскольку здесь осуществляется обработка информации, которая поступает от узлов станка, выполняющих металлообработку и обеспечивающих исправное состояние оборудования. От правильности работы контроллеров зависит качество выпускаемой продукции.
Диспетчерский уровень
Высшая ступень в иерархии АСУ ТП. Это уровень централизованного управления техпроцессами изготовления конечной продукции. Здесь сосредоточены мощные аппаратно-технические ресурсы, анализирующие весь массив информации о функционировании предприятия. Компьютеры, входящие в состав диспетчерского уровня, располагают возможностями визуализации всех технологических процессов. Это позволяет в любой момент времени проверять качество работы автоматики и предотвращать аварийные ситуации, которые могут возникать из-за системных сбоев.
Кроме того, функция диспетчерских устройств заключается в проверке правильности работы контроллерного уровня и своевременном внесении изменений в программное обеспечение ЧПУ для сохранения стабильности параметров выпускаемых изделий.
