Обзор вендоров систем АСУ ТП: автоматизация производства, критерии выбора, российские платформы
Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) помогают управлять производством и контролировать его, чтобы повысить эффективность, безопасность и качество.
Интерес к этим системам появился еще в 1970-х годах. Тогда начали появляться сложные и функциональные АСУ ТП, способные обрабатывать данные в реальном времени и принимать решения на основе заданных алгоритмов. На крупных нефтехимических заводах такие системы использовались для отслеживания сотен параметров (давление, температура, поток сырья), значительно снижая риск аварий и улучшая производственные показатели. Тогда эти решения (и компьютеры тоже) представляли собой огромные комплексы со специально выделенными помещениями и штатом персонала.
Четвертая промышленная революция и устоявшийся тренд на импортозамещение подогревает интерес к совершенствованию автоматизации на уровне АСУ ТП, цифровизации и построению более сложных информационных систем. В числе наиболее актуальных направлений цифровизации российских промышленных предприятий на 2024-2025 заявлены:
Построение SCADA, PIMS, ситуационно-аналитических центров, хранилищ данных на Российских платформах.
Реновация и импортозамещение SCADA и MES уровня в соответствии с требованиями регуляторов (интеграция в ИТ-ландшафт предприятия, диспетчерский контроль и управление, расчет материальных балансов, производственное планирование и тд). А еще, интеграция развития (как бы протокольно это не звучало), новых решений в хорошо отлаженные, действующие системы предприятий.
Разработка стратегии закупок технологического оборудования в условиях санкций на поставки и обслуживание компонентов АСУ ТП.
Уровни АСУ ТП в современной пирамиде автоматизации
Схему автоматизации производства принято представлять в виде пирамиды. Если систематизировать и упростить комплекс систем АСУ ТП , то можно выделить три уровня:
Нижний - этот уровень АСУ ТП еще называют полевым. Он состоит из полевого оборудования, датчиков, исполнительных механизмов.
Средний - включает программно-логистические контроллеры.
Верхний - уровень программного обеспечения. Тот самый уровень, на котором работаем мы как интегратор систем SCADA, АСУ ТП.
Целевая модель автоматизации выглядит так:
Охватывая всю пирамиду автоматизации производства, уровни АСУ ТП (все три) будут находится в основании пирамиды и отвечать за сбор и хранение данных.
Данные, собранные АСУ ТП объединяются в системы управления производством (MES), планирования ресурсов предприятия (ERP) и в другие смежные системы - APS, MRP, ERP.
Итак, нулевой и первый уровень АСУ ТП — это оборудование и автоматизированные рабочие места (АРМы), которые обеспечивают ввод и вывод информации, например, выводят на человеко читаемые интерфейсы (HMI) состояние технологического процесса. Отсюда же оператором осуществляется, мониторинг, управление, при необходимости подаются команды на изменение параметров. SML, как ИТ-интегратор, может подключаться к проектам уже на этих уровнях по запросам клиентов, которым требуется провести консалтинг - подобрать вендора, проектные организации и поставщиков оборудования для нижних уровней АСУ ТП.
Второй уровень пирамиды автоматизации - непосредственно система АСУ ТП. Для упрощения разработки АСУ ТП создано большое количество систем SCADA (от англ. supervisory control and data acquisition — диспетчерское управление и сбор данных). SCADA автоматизируют сбор, обработку и отображение данных. С их помощью человек также контролирует и управляет технологическими процессами.
Выбор вендора для разработки систем SCADA
Важно сформулировать требования к будущей системе с учетом следующих параметров:
Безопасность. Внимательно изучите актуальные требования к безопасности АСУ ТП - перечень становится сложнее из года в год, а список КИИ (критической информационной инфраструктуры) пополняется новыми отраслями экономики;
Политики ролей доступа. Системы могут иметь различные варианты контроля и прав доступа. Эти параметры будут будут влиять на стоимость системы наравне с зависимостью от числа пользователей;
Сбор, хранение данных и резервное копирование. Убедитесь, что выбранный вами контроллер обладает достаточным объемом памяти. Для более глубоко анализа “сырых” данных, могут быть применены системы класса PIMS;
Непрерывность процессов. Ваши требования должны учитывать доступность, отказоустойчивость системы. Кратковременное нарушение связи между ПЛК и SCADA не должно приводить к невозможности выполнения функций управления или защиты;
Политика лицензирования. Задайте вопрос: Сколько клиентов входит в состав стандартной лицензии? Обратите внимание на разницу в десктоп- и веб- версиях, обновление и визуальные характеристики системы.
Обзор проверенных российских вендоров (по версии SML):
Производственные процессы предприятия делятся на несколько типов. В практике SML чаще встречаются непрерывные и дискретные. В зависимости от типа производства меняется подход к управлению и автоматизации, подходящие вендоры тоже.
Для систем управления технологическими параметрами, в целом, применяются два современных подхода:
Классический централизованный - кластерный сбор, разметка, хранение больших данных и временных рядов. Цель внедрения - повышение эффективности работы оборудования и предприятия в целом. В рамках этого подхода хорошо показала себя платформа КАСКАД Цифра от вендора СибКом.
Прогрессивный Edge-поход с распределенным сбором и периферийными вычислениями на IIoT-устройствах или пограничных серверах. Здесь рекомендуем присмотреться к платформам DATA-TRACK от вендора ДАТА-ЦЕНТР Автоматика и КРУГ-2000 от НПФ “Круг”(в следующем блоке мы расскажем о каждом вендоре подробно).
Глобально на рынке АСУ ТП платформ принято выделять большую 20-ку. В неё включены: Siemens, ABB и Schneider Electric и ещё 17 брендов.
На российском рынке также представлен ряд платформ АСУ ТП для предприятий любого масштаба. Мы предлагаем рассмотреть несколько вариантов, которые хорошо зарекомендовали себя на практике - этих вендоров вы уже могли заметить выше на схеме “Целевая модель автоматизации”. Подробней о каждом далее.
СибКом
Часть российской группы компаний “БИТ”. Команда СибКом является партнером KICS - Kaspersky industrial CyberSecurity, и действует на ОС ASTRA Linux.
Платформа: КАСКАД Цифра - универсальна для построения систем управления и диспетчеризации. Обеспечивает интеграцию всех уровней автоматизации предприятия. Адаптирована под длинный список БД, включая импортонезависимую PostgresPro.
Поддержка телемеханических протоколов - IEC 60870-5-101/104, IEC 61850
Гибкость коммуникаций - возможна разработка уникального драйвера с поддержкой проприетарного протокола
Специфика IIoT - возможность работы с устройствами LoRaWAN
Решаемые задачи:
Получение данных из локальных АСУ ТП и IIoT устройств в реальном времени
Хранение и обработка больших объемов данных
Визуализация данных
Диспетчерское управление
Аналитика данных
Предоставление данных внешним потребителям
Разработка приложений и цифровых сервисов
Получение данных из локальных АСУ ТП и IIoT устройств в реальном времени (поддерживаемые протоколы):
DNP3
EtherNet/IP
IEC101/103
IEC 61850/61400
Modbus TCP/IP
OPC HDA
OPC UA
S7
SNMP
BACnet
OLE DB
MQTT
Коннектор к Apache Kafka
Omron FINS
Profinet
Profibus
S5
Mitsubishi
Специализированные драйверы (на базе C++ API)
Визуализация данных:
Встроенный редактор мнемосхем с библиотеками элементов
Возможность разработки интерфейса под запросы заказчика
Толстый и тонкий клиенты, новый смарт-клиент
Интеграция ГИС модуля
Создание интерфейса пользователем без участия разработчика
Разработка собственных виджетов на Qt, ActiveX, JavaScript
Высокопроизводительный журнал тревог:
Гибкая настройка модуля
Возможность разделять запрос (для больших объемов данных)
Предварительная загрузка сообщений из исторической базы данных для ускорения старта (для систем с плохими каналами связи)
Выделение цветом исторических событий
Улучшенный и расширенный механизм фильтрации (через точки данных или CNS)
Возможность использования модуля в качестве всплывающего окна для особо важных аварийных сигналов
Преимущества: возможность в рамках одной группы компании “БИТ” получить полный комплект автоматизации предприятия: ДиджиЛаб - консалтинговая компания специализирующаяся на разработке цифровых концепций, а завод ЭлКом и СибКом Цифра помогут собрать весь необходимый аппаратный комплекс и инфраструктуру.
Опыт: список внедрений исчисляется несколькими десятками - крупнейшие металлургические и нефтехимические, фармацевтические и пищевые, автомобильные авиастроительные компании, ТЭЦ и водоканалы.
ДАТА-ЦЕНТР Автоматика
Опытнейшая команда с собственной экосистемой решений. Ориентируется на CI (Continuous Intelegance) - подход в работе с данными. CI - это непрерывный расширяющийся поток передачи данных в реальном времени, о критерии непрерывности мы тоже говорили в части требований к выбору платформы.
Платформа: DATA-TRACK - еdge платформа, позволяющая, независимо от источников данных и особенностей производственной площадки:
Структурировать производственные данные для анализа и дальнейшего использования
Привести разрозненные данные к единому представлению
Осуществить обработку данных, получение полной и достоверной, не искаженной ошибочными или намеренными действиями персонала информации о состоянии производства
Обеспечить оптимизацию ресурсов и снижение отходов при сохранении производительности
Edge-подход
Под edge/fog computing понимают систему, которая позволяет перенести часть вычислений на IIoT-устройства, или пограничный сервер для обработки данных. Edge (периферийные вычисления) используются для рабочих нагрузок, которые требуют обработки практически в режиме реального времени.
Edge может быть разложен на три макрокомпонента:
Edge Gateway - граничный шлюз
Edge tools - конфигурирование
Edge Computing – вычисления
Преимущества: экосистема решений DATA-TRACK, Expert Base, Data Plan, Data Viewer и другие. Концентрация данных, собранных с полевого уровня, в едином ядре, позволяет бесшовно реализовать решение АСДУ, MES, APS, WMS, WHS класса.
Опыт: широко используется в металлургической промышленности.
НПФ «Круг»
НПФ “Круг” позиционирует себя как поставщик узкоспециализированных решений для энергетики, химических производств и других ответственных отраслей. “Круг” включает широкую библиотеку (порядка 250 функций) на собственном C-подобном языке КРУГОЛ, ориентированные на учет тепла, газа и нефтепродуктов.
Платформа: Программно-аппаратный комплекс КРУГ-2000 используется для создания АСУ ТП. Архитектурно реализует классический подход к сбору и обработке данных. Система включает модули для информационного учета, автоматического регулирования и защиты. Позволяет интегрировать различные устройства и легко адаптироваться под нужды пользователя.
Преимущества: Надёжность, проверенная десятками лет эксплуатации и сотнями действующих АСУ ТП. Компания предлагает возможность автоматизации предприятий “под ключ”: от производства ПЛК - до реализации программного уровня.
Опыт: С момента своего запуска в 1992 году было внедрено более 1000 систем в различных отраслях. Среди партнеров НПФ такие громкие имена как: «Газпром», «Роснефть», «Сургутнефтегаз», «Транснефть», «Т Плюс», «Интер РАО», «Фортум»
Особенности выбора АСУ ТП для дискретных производств
Дискретное производство - это когда детали перемещаются между этапами производства (единицами оборудования, линиями, цехами) по отдельности или группами (партиями), а каждая единица продукции обладает уникальными свойствами. Как правило, процесс производства обратим - изделие можно разобрать на составные части.
Для управления дискретными типами производств требуются свои модели управления и специализированные платформы. Например, Winnum.
Преимущества: в экосистеме Winnum представлен стандартный “джентльменский” набор: платформа, среда для разработки, универсальный коннектор и облако.
Мы рассмотрели несколько вендоров и платформ АСУ ТП, проверенных и изученных SML, их особенности для цифровизации промышленных предприятий.
Финальный выбор подходящего вендора всегда зависит от множества факторов - функциональных возможностей, интеграционных механизмов, уровня поддержки, сервиса и гибкости в адаптации под специфические требования бизнеса, а также опыта вендора / интегратора в реализации проектов.
Важно помнить
Цифровизация — это не просто внедрение новых технологий, это комплексный процесс, который требует стратегического подхода и вовлеченности всех уровней организации. Практика SML по внедрению АСУ ТП показывает, что при правильном подходе можно значительно повысить эффективность производственных процессов, снизить затраты и улучшить качество продукции. Мы всегда рекомендуем клиентам внимательно подходить к выбору вендора - проводить пилотные проекты, оценивать результаты на каждом этапе внедрения.
Подписывайтесь на наш Телеграм, чтобы раньше всех узнавать об актуальных темах в IT и жизни SML 💫