Распределённая система управления

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
Функциональные уровни распределённой системы управления (РСУ)

Распределённая система управления (англ. Distributed Control System, DCS) — система управления технологическим процессом, отличающаяся построением распределённой системы ввода-вывода и децентрализацией обработки данных. Основным отличием РСУ от обычной SCADA-системы является глубокая интеграция средств разработки кода для уровня визуализации и уровня управления. Например, изменение в алгоритме управления процессом автоматически дублируется в программе отображения этого процесса.

В РСУ значительную роль играют контуры регулирования (ПИД-регуляторы).

Сферы применения РСУ многочисленны:

  1. Химия и нефтехимия.
  2. Нефтепереработка и нефтедобыча.
  3. Газодобыча и газопереработка.
  4. Металлургия.
  5. Пищевая промышленность: молочная, сахарная, пивная.
  6. Энергоснабжение и т. д.

Требования к современной РСУ:

  1. Отказоустойчивость и безопасность.
  2. Простота разработки и конфигурирования.
  3. Поддержка территориально распределённой архитектуры.
  4. Единая конфигурационная база данных.
  5. Развитый человеко-машинный интерфейс.

История

Первые инструментальные средства для создания DCS были представлены на рынок в 1975 году компаниями Honeywell (система TDC 2000) и Yokogawa (система CENTUM). Американский производитель Bristol Babcock в том же году представил свои универсальные контроллеры UCS 3000. Иногда к DCS относят систему Contronic 3 фирмы Schoppe & Faeser.

В 1979 году компания Fisher & Porter представила свою систему DCI-4000, а Invensys систему SPECTRUM.

В 1980 году компания Bailey представила систему NETWORK 90, а компания Alfa Laval систему SattLine.

Задачи распределенных систем

  1. Соединение пользователей с ресурсами.
  2. Прозрачность — свойство систем, которые представлены в виде единой компьютерной системы.
  3. Открытость — система, предлагающая службы, вызов которых требует стандартные синтаксис и семантику.
  4. Масштабируемость.

Технологии масштабирования

  • Технология асинхронной связи.
  • Распределение.
  • Репликация.
  • Кэширование.

На масштабируемость может плохо повлиять один существенный недостаток кэширования и репликации. Поскольку мы получаем множество копий ресурса, модификация одной копии делает ее отличной от остальных. Соответственно, кэширование и репликация вызывают проблемы непротиворечивости.[1]

Концепции аппаратных решений

Несмотря на содержание нескольких процессоров в распределенных системах существуют различные способы их организации. Обычно компьютеры подразделяются на две группы. Системы, которые используют память совместно, называются мультипроцессорами, а работающие каждый со своей памятью — мультикомпьютерами. Основная разница между ними состоит в том, что мультипроцессоры имеют единое адресное пространство, совместно используемое всеми процессорами. В мультикомпьютерах каждая машина использует свою собственную память. Типичный пример такой системы — несколько персональных компьютеров, объединенных в сеть. В зависимости от типа архитектуры, соединяющий сеть, системы подразделяют на шинную и коммутируемую. Исключительно мультикомпьютерная категория подразделяются на гомогенные и гетерогенные распределенные системы. Для гомогенных систем характерна одна соединяющая компьютеры сеть, использующая единую технологию.[1]

Контроллеры для распределенных систем управления

В связи с резким удешевлением микропроцессорной техники с одновременным повышением их надежности и характеристик, уменьшением их размеров и увеличением их функциональных возможностей появилось большое количество малогабаритных контроллеров и компьютеров, обладающих невысокой стоимостью. Наличие развитых сетевых средств позволяет связывать эти контроллеры в единую сеть, причем различные узлы (контроллеры, интеллектуальные модули ввода-вывода, компьютеры) этой сети могут быть разнесены друг от друга на достаточно большие расстояния.

Такая распределенная архитектура системы управления обладает следующими достоинствами:

  • Высокая надежность работы системы. Четкое распределение обязанностей в распределенной системе делает ее работоспособной даже при выходе из строя или зависания любого узла.
  • Малое количество проводных соединении. Контроллеры имеют возможность работать в тяжелых промышленных условиях, поэтому они как правило, устанавливаются в непосредственной близости от объекта управления.
  • Легкая расширяемость системы. При появлении дополнительных точек контроля и управления достаточно добавить в системы новый узел (контроллер, интеллектуальный модуль ввода-вывода).
  • Малые сроки проведения модернизации.
  • Использование компьютеров и контроллеров меньшей мощности.
  • Легкость тестирования и отладки. Поскольку все элементы системы активны, легко обеспечить самодиагностику и поиск неисправности.[2]

Современный рынок

Основными современными системами DCS сегодня являются:

В сумме указанные производители занимают более половины мирового рынка DCS-систем. Прочие более-менее заметные производители это Metso, Yamatake, Hitachi, Fuji.

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 Распределенные системы. Принципы и парадигмы / Э. Таненбаум, М. ван Стеен. — СПб.: Питер, 2003. — с.40-42 — (Серия «Классика computer science»). ISBN 5-272-00053-6
  2. ↑ Елизаров И. А., Мартемьянов Ю. Ф., Схиртладзе А. Г., Фролов С. В. Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры: Учебное пособие. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2004. 180 с.

См. также

Ссылки

Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Распределённая_система_управления&oldid=13023311