Масштабируемая отказоустойчивая среда управления сложными технологическими объектами на основе одноранговой распределенной архитектуры

АВТОМЕТРИЯ. 2013. Т. 49, № 6

Разработан и апробирован новый подход к организации программно-технических комплексов (ПТК), предназначенных для автоматизации крупных, функционально сложных технологических объектов с объёмом каналов контроля и управления порядка 104. Новизна предложенного подхода состоит в применении единой информационной магистрали для взаимодействия всех элементов системы управления (устройств ввода/вывода, управляющих компьютеров, рабочих станций и серверов) или одноранговой распределённой среды управления (ОРСУ). Результаты разработки воплощены в ПТК <Торнадо-N> и внедрены на ряде объектов энергетики в России и за рубежом. Подтверждены на практике преимущества систем управления с архитектурой ОРСУ в гибкости, масштабируемости, отказоустойчивости и производительности в сравнении с классическими многоуровневыми системами.

Введение. Многоуровневость существующих сегодня программно-технических комп- лексов (ПТК) является следствием ограничений <вчерашних> технологий. Современные технологии позволяют реализовать одноуровневую (одноранговую) распределённую среду управления (ОРСУ) [1], которая имеет ряд преимуществ перед традиционной многоуровневой архитектурой [2]. Основа одноранговой архитектуры — общая для всех элементов системы информационная магистраль, например компьютерная сеть. Единая магистраль обеспечивает непосредственное взаимодействие всех элементов системы управления друг с другом. Для реализации ОРСУ достаточно взять за основу высокоскоростную коммутируемую сеть Fast Ethernet, разработать устройства ввода/вывода или устройства связи с объектом (УСО), управляющие компьютеры (УК), имеющие возможность прямого подключения и взаимодействия друг с другом по сети [3, 4]. Устройства связи с объектом, оснащённые интерфейсом Ethernet, появились около 10 лет назад, но не было попыток соз- дания комплексного решения, которое обеспечило бы высокую надёжность, устойчивость, производительность и реализацию задач достаточно <жёсткого> реального времени в интервале десятков миллисекунд. В этих условиях новым решением явилась разработка ПТК <Торнадо-N>, который на сегодняшний день единственный на рынке ПТК с архитектурой ОРСУ. В данной работе описаны принципы организации программно-технического комплекса <Торнадо-N> с архитектрой ОРСУ, на базе которого успешно внедрены автоматизированные системы мониторинга и управления технологическими процессами на энергоблоках ряда крупных объектов теплоэнергетики в России и за рубежом.