Главная Технологии Резервированная АСУТП

Резервированная АСУТП

Основы построения надежных систем АСУТП

Основы построения надежных систем АСУТП

Технологические процессы, в различных областях современной промышленности, сегодня как никогда нуждаются в системах автоматического и автоматизированного управления – АСУТП. Особенно остро это относится к категории опасных производственных объектов, попадающих под требования федерального закона №116-Ф3.

На опасных производственных объектах с непрерывными технологическими процессами, необходимо применять резервированные системы АСУТП, с возможностью самодиагностики и горячей замены модулей, без существенного нарушения технологического процесса. Резервированные АСУТП отличаются от обычных одно- или многократным повторением всех или некоторых функций системы, что повышает надежность системы управления в целом.
Условно резервирование в АСУТП можно разделить на три уровня:

  • Резервирование нижнего уровня
  • Резервирование среднего уровня
  • Резервирование верхнего уровня

Рассмотрим эти уровни подробнее:

Резервирование нижнего уровня.

К нижнему уровню АСУТП относятся датчики, исполнительные механизмы, и средства коммуникационных связей (кабели) этих устройств с устройствами среднего уровня.

Соответственно резервирование нижнего уровня АСУТП включает в себя добавление дополнительных датчиков, исполнительных механизмов, кабелей, и устройств связи их с устройствами среднего уровня. Естественно для осуществления этой задачи, на среднем уровне необходимо предусмотреть подходящее количество модулей ввода-вывода, а также внести существенные изменения в программный код для обработки ситуаций связанных с выходом из строя основных устройств и введением в работу резервных.

Рис 1. Пример резервирования устройств АСУТП нижнего уровня.

Резервирование среднего уровня.

К среднему уровню АСУТП относятся контроллеры, модули ввода-вывода и коммуникационные шины связи между контроллерами и удаленным периферийным оборудованием.
Средний уровень имеет широкий спектр возможностей по резервированию:

  • частичное резервирование модулей ввода-вывода
  • резервирование модулей центрального процессора
  • резервирование шин связи (дублирование или кольцо)
  • полное резервирование модулей ввода-вывода и центральных процессоров

В большинстве случаев встречаются смешанные системы резервирования, включающие в себя некоторые из перечисленных выше возможностей.
Частичное резервирование модулей ввода-вывода АСУТП, заключается в дублировании модулей одной или нескольких станций ввода-вывода и подключения к ним датчиков и исполнительных механизмов, выполняющих одну и туже функцию. Подключенные таким образом модули повышают надежность АСУТП обеспечивая подхват вышедшего из строя модуля, резервным.

Резервирование модулей центрального процессора АСУТП, заключается в дублировании центрального процессора. В этом случае основной центральный процессор АСУТП выполняет программу пользователя, а второй центральный процессор АСУТП находится в «горячем резерве» и готов продолжить выполнение программы с того места на котором ее выполнение было прервано при возникновении сбоя на основном процессоре. Обычно при резервировании центральных процессоров АСУТП, применяют резервирование блоков питания (для каждого процессора свой блок), это делается для обеспечения непрерывной работы АСУТП в случае сбоя по цепям питания.

Резервирование шин связи АСУТП, заключается в применении резервных путей передачи информации между центральными процессорами, контроллерами или децентрализованной периферией АСУТП, введением одного из перечисленных ниже способов:

  • дублирование (использование второй) шины связи АСУТП
  • применение полевой шины в виде оптического кольца

Преимущества применения данных вариантов очевидны. При дублировании, две физических линии связи АСУТП прокладываются параллельно, при нарушении целостности одной из них, вторая линия обеспечивает процесс передачи данных. При использовании оптического кольца, нарушение его целостности (разрыва) также не является критичным, все устройства АСУТП по прежнему будут связаны физической линией, что в свою очередь сохранит работоспособность системы.

Рис 2. Пример резервирования канала передачи информации АСУТП. А - кольцо. Б – дублирование.

Полное резервирование модулей ввода-вывода, центральных процессоров и системы передачи данных АСУТП, объединяет в себе все вышеупомянутые варианты, и суммарно, является самым надежным из представленных выше способов значительного повышения надежности всей АСУТП в целом.

Резервирование верхнего уровня.

Верхний уровень системы автоматизации включает в себя, серверы различного типа, автоматизированные рабочие места операторов АСУТП и магистральные шины связи.
Резервирование верхнего уровня АСУТП включает:

  • резервирование серверов ввода-вывода
  • резервирование серверов и автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов
  • резервирование магистральных шин связи (дублирование или кольцо)

Рис 3. Пример резервирования систем верхнего уровня АСУТП.

 
ВВЕРХ