Описание структурной схемы асутп

Система управления котельной установки сельскохозяйственного предприятия включает в себя следующие компоненты:

Промышленный компьютер SIMATIC Rack PC;

Программируемый контроллер SIMATIC S7-300;

Дисплейный самописец SIREC DM;

Измерительные преобразователи;

Электрический поступательный привод для регулирующих устройств;

Преобразователь частоты;

Блок бесперебойного питания;

Лазерный датчик положения.

В связи с небольшим размером автоматизированной системы управления технологическим процессом, она имеет двухуровневую структуру.

На нижнем уровне использована сеть PROFIBUS. PROFIBUS - семейство промышленных сетей, разработано фирмой Siemens в начале 90-х годов. Во взрывоопасных зонах используется PROFIBUS-PA, основанная на стандарте физического уровня IEC 61158-2. Сегмент PROFIBUS-PA может иметь длину до 1900 метров со скоростью обмена между узлами 31,25 кбит/с. Применяется кабель: PROFIBUS EC Standart Cable 2YY (ST) CY 1x2x064/255-150.

Нижний уровень представлен измерительными преобразователями, электрическими поступательными приводами, кнопочными постами, преобразователь частоты подключен к сети посредством модуля (межсетевого перехода) PB/RS 232-Link.

На верхнем уровне применяется Ethernet. Сеть Ethernet принята комитетом 802 IEEЕ (Institute of Electrical and Electronic Engineers - институт инженеров по электротехнике и электронике) ECMA (European Computer Manufacturers Association) в 1985 году в качестве международного стандарта IEЕЕ 802.3 ("eight oh two dot three"). Он определяет множественный доступ к моноканалу типа "шина" с обнаружением конфликтов и контролем передачи (CSMA/CD - Carrier-Seuse Multiple Access/Collision Detection - децентрализованный метод доступа к сети с контролем несущей и обнаружением конфликтов). Распространение имеют две версии - Ethernet (протокол 802.3) и Fast Ethernet (протокол 802.3u).

В классической сети Ethernet применяется стандартный 50-омный коаксиальный кабель двух видов (толстый и тонкий). Однако в последнее время все большее распространение получает версия Ethernet на витой паре, так как монтаж и обслуживание их гораздо проще. Для сети Ethernet, работающей на скорости 10 Мбит/с, стандарт определяет 4 основных типа среды передачи:

BASE 5 (толстый коаксиальный кабель);

BASE 2 (тонкий коаксиальный кабель);

BASE-T (витая пара);

BASE-F (оптоволоконный кабель).

Обозначение среды передачи включает в себя три элемента: "10" - скорость передачи 10 Мбит/с; "BASE" - передача в основной полосе частот (без модуляции высокочастотным сигналом); последний элемент означает допустимую длину сегмента:

"5" - 500 метров;

"2"-200 метров (точнее 185 метров) или вид линии связи "Т" - витая пара ("twister pair"), "F" - ОВ кабель ("fiber optic").

Более быстрая версия Fast Ethernet имеет скорость передачи 100Мбит/с. В этот протокол была заложена поддержка трех физических сред передачи данных:

кабель, содержащий две витые пары пятой категории (100Base-TX);

кабель, содержащий четыре витые пары третьей категории (100Base - Т4);

две оптические линии на базе многомодового оптоволокна (100Base-FX).

Основным фактором, обеспечившим Ethernet высокую популярность в сфере автоматизации, явилось наличие широкого выбора совместимых между собой аппаратных и программных средств построения сетей этого стандарта. Однако использование стандартного набора аппаратных и программных решений в АСУТП невозможно, так как офисное оборудование не выдержит эксплуатации в запыленных помещениях, а протокол 802.3 не гарантирует сеть от "зависания" при повышении интенсивности трафика. Тем не менее, промышленный Ethernet имеет широкое применение. В 1997 году преодолен главный недостаток технологии Ethernet, связанного с протоколом доступа CSMA/CD. Еще на уровне офисных приложений была решена проблема недетерминированности Ethernet. Переход от концентраторов (hub) к коммутаторам (switch) и от полудуплексных каналов связи к дуплексным позволил снять вопрос о возможности блокировки обмена по сетевому каналу из-за многочисленных коллизий информационных кадров. Благодаря своим "интеллектуальным" возможностям коммутатор направляет полученный информационный кадр только на то подключение, где реально находится абонент, а не широковещательно во всю сеть. В результате общий объем трафика в сети многократно сокращается. Фактически топология "общая шина" на логическом уровне трансформируется в топологию "каждый с каждым", обеспечивая гарантированную доставку данных.

Стремительное внедрение средств автоматизации и компьютерных технологий привело в 1998 году к очередному поднятию планки пропускной способности сети Ethernet: IEEE выпустил протокол 802.3z (1000Base-X), который устанавливает скорость передачи 1 Гбит/с. Новый протокол поддерживает следующие среды передачи данных:

многомодовое оптоволокно с длиной волны 850 нм (1000Base-SX);

одно - и многомодовое оптоволокно с длиной волны 1300 нм (1000Base-LX);

экранированная витая пара (1000Base-CX).

В данной автоматизированной системе управления применяется кабель: IE EC TP Cable 2x2.

Верхний уровень объединяет уровень управления предприятием, где располагаются промышленные компьютеры, и уровень управления технологическим процессом, который включает в себя программируемый контроллер фирмы Siemens SIMATIC S7-300. Верхний уровень обеспечивает визуальный контроль основных параметров производства, построение отчетов, осуществление сбора данных и управление оконечными устройствами - датчиками и исполнительными механизмами. Верхний и нижний уровень соединяются посредством модуля (межсетевого перехода) IE/PB Link PN I0.