Концепция импортозамещающей АСУ ТП

За последние годы в нашей стране сложилась ситуация, в которой разработка автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) для отечественных предприятий в большинстве своем основывается на технологиях иностранных (западных) компаний. И даже импортозамещающие технологии российских компаний основываются на технологиях ПЛК (программируемые логические контроллеры), содержащих иностранные контроллеры или отечественные контроллеры, но основанные на зарубежном программном обеспечении (Windows CE и подобные), а зачастую и на импортных комплектующих.

Предыстория текущей проблемы на рынке автоматизации

• 05.03.2022 Компания Microsoft сообщила о прекращении продаж своих программных решений в России в знак протеста против военных действий на Украине.
• 07.03.2022 Компания Rockwell Automation (включает в себя бренд Allen-Bradley) заявила о приостановке операций и продаж в России и Беларуси.
• 07.03.2022 Компания Schneider Electric объявила о приостановке всех инвестиционных проектов и новых поставок в Россию и Беларусь.
• 04.05.2022 Компания Emerson Electric озвучила намерение покинуть российский рынок.
• 12.05.2022 Siemens полностью уходит из России. После начала военной операции России на Украине компания приостановила все новые операции и международные поставки в РФ и Белоруссию.
• 07.06.2022 IBM уходит из России. В марте компания объявила о приостановке деятельности на российском рынке, а 7 июня на сайте IBM появилось заявление об окончательном прекращении работы на территории страны…
…И это далеко не все корпорации, определявшие политику в области промышленной автоматизации, из перечня тех, что покинули российский рынок.

В текущих реалиях создание, ремонт, модернизация и масштабирование АСУ ТП кратно возросли в цене. Серый импорт готовых изделий, возможно, в чем-то снимет напряженность, но будет сопровождаться ростом цен и задержками в поставках. Обновление складских запасов российских производителей, использующих иностранные комплектующие, также предполагает увеличение издержек. И, наконец, поддержка производителей оборудования теперь отсутствует, что снижает надежность.

Импортозамещение — как решение назревшей проблемы

Создание западных образцов оборудования происходит следующим образом: проектирование инженерными мощностями западных компаний (в основном, США и Германии), производство в Юго-Восточной Азии, поддержка мощностями проектантов. Это касается физической разработки. Вся программная разработка/поддержка остаются в ведении западных компаний.
В нашей стране на текущем этапе независимость российских предприятий от западных компаний может обеспечить только максимальная локализация в производстве электроники, а также в программной разработке.

Концепция импортозамещения в автоматизации предполагает на первом этапе отказаться от использования в АСУ ТП принципа ПЛК, как избыточного для 95% (утрированно) решений на производстве, сделав упор на расширение модульности. Алгоритмы ПЛК, разрабатываемые силами заказчиков АСУ ТП (для чего в штате необходимы соответствующие специалисты), предлагается возложить на производителя контроллеров. Жесткие (но изменяемые по требованию) алгоритмы не только повышают надежность оборудования, но и сокращают сроки/стоимость разработки/модернизации.
Состав модулей новых систем должен обеспечивать полное алгоритмическое покрытие уже существующих АСУ ТП с целью постепенного замещения/модернизации, а также перспективных разработок. Сфера применения АСУ ТП при этом не должна иметь значения (энергетика, производство и т.д.), обеспечивая полное удовлетворение нужд отечественных предприятий.
Физическая архитектура проектов должна включать как минимум два стандартных промышленных решения (RS-485, Ethernet и пр.), а логические протоколы только открытых стандартов (ModBus RTU/TCP, IEC-101/104 и пр.), но не проприетарных (Microsoft-COM и пр.).
Информационное обеспечение АСУ ТП предполагает отказ от облачных технологий и мейнфреймовых станций (IBM) в пользу уже существующих отечественных разработок (при требовании к проекту обработки BigData).
На верхнем уровне импортозамещающей АСУ ТП может использоваться либо вновь разрабатываемая SCADA-система, либо любая из уже имеющихся на рынке отечественных продуктов.

Состав аппаратной части АСУ ТП

Предлагаемые модули системы:
• логический контроллер;
• ввод-вывод дискретный/аналоговый (с измерительными преобразованиями);
• преобразователи интерфейсов;
• нормализаторы сигналов (могут быть встроены в модули ввода-вывода);
• источники питания;
• любой другой тип модуля под заказ.

Топология систем — распределенная. Форм-фактор модулей — на DIN-рейку. Комплектующие — ЮВА (промышленного исполнения).
Концепция предполагает максимально возможную унификацию модулей, но без жесткой привязки к комплектующим (быстрая смена цепочек поставок комплектующих). В перспективе — полный переход на российские комплектующие (при росте мощности производства отечественных аналогов).

Режимы работы, функции и схема типовой распределенной АСУ ТП

Нормальный режим:
• контроль, дистанционное и автоматизированное управление;
• получение и архивирование текущих данных;
• обеспечение защиты оборудования в соответствии с алгоритмами;
• индикация предупредительной и аварийной сигнализации;
• архивирование параметров и действий оперативного персонала.

Аварийный режим:
• локализация аварийной ситуации (средствами локальных средств автоматизации и защиты, местных и дистанционных средств аварийной защиты);
• обеспечение управления и блокировок технологического и электротехнического оборудования в соответствии с алгоритмами;
• индикация предупредительной и аварийной сигнализации;
• архивирование параметров и действий оперативного персонала.

Послеаварийный режим:
• обеспечение восстановления нормального режима функционирования оборудования (квитирование аварийных сообщений, обеспечение вывода оборудования в ремонт и ввода оборудования в работу);
• индикация предупредительной и аварийной сигнализации;
• архивирование параметров и действий оперативного персонала.


Общесистемные функции:
• реализация алгоритмов и расчетных задач;
• формирование и выдача данных на АРМ;
• диагностика состояния аппаратуры и программного обеспечения АСУ ТП;
• самодиагностика, контроль линий связи и достоверности протоколов обмена;
• получение данных от приборов учета и формирование отчетов по текущему учету, часовому, суточному и т.д.;
• прием данных от ПЛК и локальных средств автоматизации;
• передача данных и команд к ПЛК и локальным средствам автоматизации;
• фиксация и документирование сигналов, вызвавших аварийный останов оборудования;
• звуковая аварийная и предупредительная сигнализация о событиях;
• регистрация аварийных ситуаций;
• регистрация параметров режима в переходных процессах для анализа работы основного оборудования и аппаратуры управления;
• регистрация реализации функций АСУ ТП (фиксация факта и времени выдачи управляющих команд, результатов диагностики аппаратуры управления и т.д.);
• регистрация событий, хронологическая регистрация работы коммутационного оборудования, устройств защиты и автоматики, устройств системной противоаварийной автоматики и команд от АСУ ТП;
• диагностика состояния аппаратуры и программного обеспечения АСУ ТП;
• формирование массивов текущей и ретроспективной информации в виде непрерывно обновляемых файлов данных по измеряемым параметрам режима работы и отклонениям от нормального режима;
• формирование суточных ведомостей, ведомостей событий, архива;
• вывод на запись сформированных данных на внешний носитель;
• составление протоколов событий, включая сигнализацию, по оборудованию и аппаратуре;
• составление протоколов состояний и режимов оборудования и аппаратуры;
• проверка достоверности информационных сигналов;
• сигнализация при отказе технических устройств АСУ ТП с указанием устройства, места, времени и вида отказа;
• перенастройка системы (реконфигурация и параметрическая настройка программного обеспечения);
• вывод информационных сообщений на АРМ о текущем состоянии (режиме работы);
• изменения с АРМ диапазона измерения параметров физической величины (аналоговый параметр) и уставок работы регуляторов без остановки технологического процесса и работы АСУ ТП.

Достоинства и недостатки

Достоинства:
• высокая скорость проектирования/модернизации;
• низкая стоимость АСУ ТП;
• увеличение надежности модулей (и в совокупности — системы) за счет снижения функциональной унификации;
• «горячая» замена любого модуля системы без вывода АСУ ТП из работы;
• быстрый переход производства модулей на другие комплектующие без снижения надежности/функционала;
• стандартные интерфейсы/протоколы.

Недостатки:
• алгоритмическая модернизация силами разработчика, но не заказчика.


И в заключение… А, может, для начала…

Безусловно, из-за санкций многие отечественные предприятия оказались в непростом положении. Нарушившийся уклад жизни требует принятия подчас кардинальных мер по изменению собственной технической политики, в том числе, и в области автоматизации. Импортозамещение теперь не что-то продвигаемое местными производителями, а вынужденный и единственно возможный способ спасения.
Самое простое в этой ситуации — это постараться подобрать из представленного на рынке наиболее близкого отечественного аналога ранее применявшегося западного оборудования. Но самое простое решение — далеко не всегда самое правильное.
Мы предлагаем принять участие в создании совершенно нового продукта. На этапе разработки макета и опытного образца в логическом контроллере и СКАДА-системе можно учесть все накопившиеся пожелания, избежать ранее выявленных недостатков и ошибок. А значит использовать представившуюся ситуацию по максимуму!