Трёхуровневое строение систем промышленной автоматики

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.

  1. Полевой.
  2. Контроллерный.
  3. 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.