Терминология автоматизации: PLC, PAC, RTU, DCS и SCADA⁠⁠

Разберем термины PLC (ПЛК), PAC (ПАК), RTU, DCS (РСУ) и SCADA, объяснения которых приводятся в материале специализированного портала Control Automation, объединяющего опыт инженеров в области АСУТП.

ПЛК / PLC

ПЛК – аббревиатура программируемого логического контроллера (Programmable Logic Controller – PLC). Это «мозги» множества различных промышленных процессов и, по сути, компьютеры промышленного назначения, используемые для управления на уровне оборудования.

Первоначально ПЛК был изобретен для замены блоков релейной автоматики в качестве систем управления промышленной автоматизацией, что позволило снизить затраты на управление этими реле за счет уменьшения количества оборудования и устранения потребности в физической перекоммутации реле всякий раз, когда требовалось внести изменения в систему управления. Это стало возможным, поскольку ПЛК можно просто перепрограммировать, как и любой современный компьютер.

Большинство ПЛК используют для программирования некоторую форму релейной логики, которая имитирует логику физической релейной системы управления. Программа на языке лестничной логикой выглядит как лестница из реле и других электрических компонентов со «ступенями», расположенными между источниками питания, изображенными по бокам. Все это можно отобразить в цифровом виде и перепрограммировать на компьютере или иногда (особенно в старых системах) через специальный интерфейс.

ПЛК находят применение во многих различных процессах автоматизации, управляя от систем освещения до различных видов приводов. Но ПЛК, согласно формальному определению, выполняет только логические манипуляции с битами, он изначально не обеспечивал расширенную связь и обмен данными с сетями более высокого и низкого уровня. Когда эти функции начали появляться, стало формироваться новое название для этих устройств.

ПАК / PAC

ПАК означает программируемый контроллер автоматизации (Programmable Automation Controller – PAC) и его можно рассматривать как «продвинутый» ПЛК с большей функциональностью и более высоким уровнем вычислительной мощности. ПЛК довольно просты по своим возможностям, в то время как PAC обычно имеют доступ к гораздо большему объему памяти и значительно более высокой вычислительной мощности, чем стандартный простой ПЛК.

Они часто используются для выполнения задач, связанных с ПИД-регулированием (пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор – Proportional-Integral-Derivative - PID), а также, со связью, SCADA, регистрацией данных и другими задачами, которые традиционно выходили за рамки базовых ПЛК.

ПЛК обычно недостаточно мощны для использования в приложениях управления движением, поэтому ПАК становится идеальным устройством управления для этого типа автоматизации. У ПАК есть преимущество, поскольку они построены на базе более чем одного процессорного чипа и могут выполнять более одной операции одновременно. Кроме того, они как правило содержат объединительную плату с высокой пропускной способностью, обеспечивающую быстрый сбор данных для скоростного управления и их эффективной обработки.

Хотя в наши дни большинство компаний фактически производят ПАК, мы почти всегда по-прежнему называем их ПЛК, поскольку они выполняют задачи логического управления.

Кроме того, концепция IPC (промышленного ПК – Industrial PC) достаточно успешна и потенциально может стать следующим этапом процессора управления.

Удаленный терминальный блок / RTU

Удаленный терминальный блок (Remote Terminal Unit – RTU) представляет собой устройство управления, расположенное отдельно от более крупного блока, обычно как часть гораздо более крупной системы. Во многих случаях они являются частью системы DCS или SCADA и включают в себя отдельные компоненты, для мониторинга которых применяется SCADA. RTU часто используются для контроля отдельных групп оборудования, таких как датчики, клапаны, вентиляторы и приводы.

Удаленные терминальные блоки со временем совершенствовались и стали способны выполнять программируемую логику, аналогичную логике современного ПЛК. Существуют разные методы передачи информации в основную систему управления, но большинство современных RTU используют Ethernet или подобную форму связи. Фактически, один из самых популярных сетевых протоколов всех времен, Modbus RTU, был разработан просто для взаимодействия с этими устройствами.

Данные устройства обычно состоят из нескольких общих компонентов, которые вместе образуют независимый блок управления. Обычно они содержат своего рода базовый процессор для анализа входных данных и последующего принятия решений для системы или передачи информации в качестве выходных данных. Они также содержат некоторую форму локального или удаленного интерфейса ввода-вывода для получения информации об их работе и лучшего понимания состояния устройства, которое они контролируют.

Подводя итог, RTU подобен очень простому ПЛК, используемому для управления некоторым внешним изолированным устройством ввода-вывода или сетью, являющийся частью системы управления более высокого уровня.

РСУ / DCS

Распределенная система управления (Distributed Control System – DCS) – это ступень к системе более высокого уровня, используемая для управления и мониторинга нескольких системам одновременно. Они во многих случаях имеют встроенный уровень резервирования, помогающий снизить риск простоя в случае сбоя РСУ. Распределенные системы управления используются для мониторинга ряда систем в масштабах предприятия и управления выходными данными.

РСУ – это не отдельный блок, который вы можете приобрести, как ПЛК или удаленный терминал, а скорее целый набор продуктов уровня предприятия, от локальных устройств ввода-вывода до контроллеров и программного обеспечения мониторинга и планирования производства.

Как правило, большинство РСУ состоят из компонентов управления одного производителя, поэтому все компоненты могут легко взаимодействовать друг с другом. Например, в новой системе имеет смысл использовать ПЛК, устройства ввода-вывода и программное обеспечение одного производителя, чтобы гарантировать совместимость всего оборудования и иметь возможность взаимодействия как РСУ. Устаревшее оборудование можно адаптировать для работы в РСУ, но обычно это более сложная и дорогостоящая задача, чем проектирование с нуля.

SCADA

Диспетчерский контроль и сбор данных – SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) – это термин, используемый для описания типа системы мониторинга и управления оборудованием, применяемой в различных производственных процессах. Эти системы используются для управления аппаратным и программным обеспечением многих систем, позволяя повысить эффективность производственных процессов всего предприятия.

Системы SCADA содержат HMI (Human Machine Interface – человеко-машинный интерфейс) как часть своей инфраструктуры, которая помогает оператору в диспетчерской принимать решения о состоянии системы и при необходимости вносить изменения по мере обновления информации о состоянии оборудования.

SCADA позволяет контролировать множество различных систем на предприятии, передавая данные на центральный пункт управления. Эти данные либо автоматически отслеживаются и обрабатываются заложенным алгоритмом автоматизации, либо отображаются на мониторе, где оператор может самостоятельно принимать решения и вносить изменения через HMI. Этот тип системы управления полезен в тех случаях, когда требуется обеспечить согласованную работа многих различных процессов.

Хорошим примером использования SCADA может послужить крупный технологический завод, где продукт перемещается с места на место с обработкой по пути. Например, на заводе по производству цемента оператор должен контролировать температуру и химический состав продукта по мере его перемещения по производственной линии. Если в какой-то момент продукт не соответствует техническим характеристикам, оператор может внести изменения с техпроцесс, чтобы привести его в соответствие со спецификациями.

Профессиональный сленг

По мере развития технологий границы между различными компонентами стираются. Некоторые устройства устаревают, в то время как другие развиваются и объединяются со смежными устройствами для создания единого, более эффективного решения. Поэтому не столь важно тратить время на запоминание формальных определений, так как они обязательно изменятся, сколько стоит разбираться в оборудовании и ПО, на котором работает предприятие.

Материал подготовлен Московским заводом тепловой автоматики (МЗТА)