В автоматизированных системах управления технологическими процессами, часто называемых системами промышленной автоматизации, можно выделить свои иерархические уровни.
На верхнем (диспетчерском) уровне АСУТП осуществляются сбор и обработка данных о состоянии оборудования и протекании производственных процессов для принятия решений по загрузке станков и выполнению технологических маршрутов. Эти функции возложены на систему диспетчерского управления и сбора данных, называемую SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Кроме диспетчерских функций, система SCADA выполняет роль инструментальной системы разработки программного обеспечения (ПО) для промышленных систем компьютерной автоматизации.
На уровне управления технологическим оборудованием (на уровне контроллеров) в АСУТП выполняются запуск, тестирование, выключение станков, сигнализация о неисправностях, выработка управляющих воздействий для рабочих органов программно управляемого оборудования. Для этого в составе технологического оборудования используются системы управления на базе программируемых контроллеров — компьютеров, встроенных в технологическое оборудование. Поэтому системы промышленной автоматизации часто называют встроенными системами (Embedded Computing System), а используемые при этом компьютеры - промышленными компьютерами.
Техническое обеспечение АСУТП представлено персональными ЭВМ и микрокомпьютерами (программируемыми контроллерами), распределенными по контролируемым участкам производства и связанными друг с другом с помощью шин.
На верхнем уровне иерархии шин осуществляется связь компьютеров системы SCADA и серверов баз данных, здесь используются технологии локальных вычислительных сетей, как правило, сети Ethernet (рис. 1) Для связи компьютеров с высокоскоростными периферийными устройствами служат шины Infiniband, Fiber Channel, USB, FireWire 1394, с низкоскоростными устройствами связь осуществляют через интерфейсы RS-232, RS-422, RS-485.
Рис. 1. Архитектура АСУТП
На среднем уровне (уровне контроллеров) АСУТП для связи компьютеров с системами ЧПУ обычно применяют сети Fieldbus — так называемые полевые шины. Особенностями Fieldbus являются режим реального времени, детерминированность поведения, повышенная надежность при работе в промышленной среде. В полевых шинах имеют место протоколы трех уровней: физического уровня, канального уровня, прикладного уровня. Примерами полевых шин являются последовательные шины Profibus, Interbus/S, CANbus. Всего на рынке имеется несколько десятков типов таких шин.
На нижнем уровне АСУТП соединение модулей контроллеров, датчиков, измерительного и другого оборудования в пределах одного функционального узла (например, соединение слотов в крейте) выполняется посредством магистрально-модульных параллельных шин, таких как VMEbus, CompactPCI, или последовательных шин типа Infiniband или CompactPCI Express.
Программное обеспечение АСУТП представлено операционными системами, программами SCADA, драйверами и прикладными программами контроллеров.
