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:

1. Построение SCADA, PIMS, ситуационно-аналитических центров, хранилищ данных на Российских платформах.
2. 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.
3. Разработка стратегии закупок технологического оборудования в условиях санкций на поставки и обслуживание компонентов АСУ ТП.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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” 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»

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.

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.