АСУ ТП и КИПиА: отличия

• АСУ ТП и КИПиА: базовые понятия
• Различия: чем КИПиА отличается от АСУ ТП
• Интеграция АСУ ТП и КИПиА на предприятии
• Систематизация и классификация
• Вопросы и ответы

АСУ ТП и КИПиА: базовые понятия

Что такое КИПиА: назначение и оборудование

КИПиА — это комплекс контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации, обеспечивающих сбор, обработку и передачу данных о технологическом процессе. Основная задача КИПиА — обеспечить точность, надежность и безопасность при управлении промышленным оборудованием. Такие системы активно используются во всех отраслях от нефтехимии до пищевой промышленности.

Основные типы оборудования, входящих в состав КИПиА:

• Датчики давления, температуры, расхода и уровня
• Преобразователи сигналов (аналоговые и цифровые)
• Промышленные контроллеры и регуляторы
• Устройства сигнализации и архивирования информации

Правильно подобранные элементы КИПиА позволяют сократить потери сырья, снизить износ оборудования и оптимизировать энергозатраты. Например, автоматическое регулирование давления в трубопроводах позволяет вовремя реагировать на отклонения и предотвращать аварийные ситуации.

АСУ ТП: определение по стандарту

АСУ ТП — автоматизированная система управления технологическим процессом. По сути, это надстройка над КИПиА, которая объединяет все данные от приборов и позволяет оператору управлять технологией через ПЛК (программируемые логические контроллеры), SCADA-систему или рабочее место диспетчера. Система обеспечивает мониторинг, управление и автоматическое реагирование на изменения параметров производственного процесса.

Согласно действующим отраслевым стандартам, АСУ ТП должна обеспечивать:

• Автоматический сбор и хранение данных о процессе в реальном времени
• Передачу информации на уровень оперативного персонала
• Возможность удалённого управления отдельными узлами
• Защиту от несанкционированного доступа

Современные АСУ ТП ориентированы на интеграцию с ERP-системами, что позволяет бизнесу синхронизировать производственные и административные процессы. Подробнее о том, как автоматизация влияет на производственные цепочки, можно прочитать в соседней статье: "Автоматизация технологических процессов: что это такое?"

Расшифровка АСУ ТП, КИП и КИПиА

Для понимания, как соотносятся между собой разные сокращения, стоит обратить внимание на простую таблицу:

Таким образом, все три понятия тесно связаны. КИП — это база, с помощью которой измеряются параметры процесса. КИПиА дополняет измерения автоматическим управлением. А АСУ ТП — логический мозг системы, объединяющий всё в одно целое.

ЛСУ — часть или отдельная система?

Локальная система управления (ЛСУ) часто вызывает вопросы: является ли она независимой системой или входит в состав АСУ ТП? На практике ЛСУ — это часть общей архитектуры, которая может работать как автономно, так и в составе верхнего уровня.

Например, насосная станция может иметь свою ЛСУ, но при этом передавать данные на SCADA верхнего уровня. Таким образом, ЛСУ позволяет реализовать отказоустойчивую архитектуру: при сбое центрального сервера локальные системы смогут продолжать работу (хотя и без визуализации и центрального мониторинга).

На практике крупные производства комбинируют десятки ЛСУ на объектах (линии, участки, оборудование), которые объединяются в распределенную АСУ ТП. Это даёт гибкость, масштабируемость и повышает безопасность процессов.

Различия: чем КИПиА отличается от АСУ ТП

Функциональные различия

Системы КИПиА (контрольно-измерительные приборы и автоматика) и АСУ ТП (автоматизированные системы управления технологическими процессами) часто воспринимаются как одно и то же, особенно вне инженерной среды. Но на практике они выполняют различные функции.

КИПиА — это, прежде всего, оборудование и системы, которые обеспечивают измерение, контроль и автоматизацию на локальном уровне. Температурные датчики, регуляторы давления, программируемые контроллеры и т.д. — всё это относится к сфере КИПиА. Главная задача — точно измерить параметры и передать данные, а иногда сразу обработать их на месте.

АСУ ТП же охватывает весь уровень управления процессом: от сбора информации до принятия решений и выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы. Это уже архитектура управления производством, объединяющая КИПиА и другие подсистемы в единое решение. Поэтому часто проектирование АСУ ТП начинается с анализа задач и требований — подробнее об этом можно прочитать в статье о проектировании АСУ ТП.

Структурные компоненты

Обе системы состоят из оборудования и программного обеспечения, но с разной архитектурой:

Примеры систем с разным назначением

Для лучшего понимания разницы обратимся к конкретным примерам:

• На молочном производстве термопары и манометры, подключённые к локальному ПЛК, контролируют температуру пастеризации — это система КИПиА.
• Тот же ПЛК передает данные в SCADA-систему, где оператор видит графики, тренды и может управлять линией — это уже решение в рамках АСУ ТП.
• На электростанции КИПиА следит за уровнем воды в котле, а АСУ ТП координирует работу всей станции, включая загрузку топлива, параметры генерации и передачу мощности.

Таким образом, КИПиА — это про то, как «пощупать» и отследить, а АСУ ТП — про то, как организовать и управлять общей логикой всего процесса.

Инженер КИПиА и инженер АСУ ТП

Профили специалистов тоже различаются. Инженер по КИПиА чаще всего глубоко разбирается в измерительных приборах, их калибровке, техническом обслуживании и обучении персонала работе с ними. Это специалист, который может заменить датчик, наладить регулятор или отладить схему подключения.

Инженер АСУ ТП оперирует более высоким уровнем. Он работает с архитектурой системы, разрабатывает логику управления, занимается программированием ПЛК, конфигурированием SCADA и интеграцией с другими IT-системами предприятия.

Основные различия между специалистами можно представить так:

Хотя границы иногда размыты, особенно на небольших предприятиях, понимание различий между КИПиА и АСУ ТП позволяет строить более эффективные проекты, собирать грамотные команды и внедрять автоматизацию, где это действительно нужно.

Интеграция АСУ ТП и КИПиА на предприятии

Общие элементы и точки сопряжения

АСУ ТП (автоматизированные системы управления технологическими процессами) и КИПиА (контрольно-измерительные приборы и автоматика) – это два ключевых компонента промышленной автоматизации. Несмотря на функциональные различия, они фактически работают как единое целое. Их взаимодействие критично для точного управления производственными процессами, где каждое изменение параметра должно быть немедленно зафиксировано и учтено в алгоритмах управления.

Точки сопряжения между АСУ ТП и КИПиА, как правило, формируются в следующих направлениях:

• Измерение и передача данных: КИПиА предоставляет датчиковую информацию, которую обрабатывает АСУ ТП.
• Управление исполнительными механизмами: АСУ ТП принимает решения и передаёт управляющие команды на исполнительные устройства через элементы автоматики.
• Диагностика и контроль состояния: данные от средств КИПиА применяются для мониторинга работоспособности оборудования.

Физически это может быть реализовано через распределённые системы ввода-вывода, шины передачи данных (например, Profibus, Modbus, EtherCAT), а также программно через SCADA и PLC, использующие данные от КИПиА для построения логики управления.

Передача данных и управление

Передача данных между КИПиА и АСУ ТП является ключевым условием эффективной интеграции. Датчики температур, давления, расхода и уровня, трансформируют физические параметры в электрические сигналы, которые затем конвертируются в цифровой формат. Эти данные поступают в управляющие контроллеры (ПЛК), где и начинается анализ и принятие решений.

АСУ ТП собирает и агрегирует информацию, формируя логические алгоритмы: включения насосов, регулирования подачи сырья, аварийной блокировки и многого другого. В этом контексте большое значение имеет скорость и надёжность передачи данных. Особенно в реальном времени, когда при выходе параметров за пределы нормы требуется мгновенная реакция системы.

Важным подходом в передаче данных выступает децентрализация: использование интеллектуальных датчиков с прямой цифровой связью с ПЛК. Это позволяет минимизировать количество кабельных соединений и упростить архитектуру системы.

Методики калибровки измерительных каналов

Калибровка — это одна из наиболее чувствительных и значимых операций в взаимодействии КИПиА и АСУ ТП. Неверно откалиброванный датчик может не только исказить данные, но и привести к ошибкам в управлении, вплоть до выхода оборудования из строя. Особенно это критично в химической, пищевой и нефтегазовой отраслях.

Классическая методика калибровки включает в себя три этапа:

1. Подключение образцового прибора (эталона) к измерительному каналу.
2. Создание известного физического воздействия (например, давления или температуры).
3. Сравнение показаний прибора с эталоном, корректировка коэффициентов.

Необходимо учитывать, что системы АСУ ТП часто используют программные инструменты для автоматизированной калибровки, что позволяет ускорить процесс и снизить влияние человеческого фактора.

В 2025 году особое внимание будет уделено цифровой сертификации и ведению калибровочных протоколов в электронном виде, что уже начинает внедряться на ряде предприятий, реагируя на развитие законодательства в области метрологии и цифровизации.

Общие стандарты и требования

Для обеспечения совместимости между оборудованием АСУ ТП и КИПиА действуют отраслевые стандарты. Они регулируют уровни точности, протоколы обмена, требования к электромагнитной совместимости и устойчивости к внешним воздействиям.

Следование таким стандартам критично при проектировании и модернизации систем. Нередко пренебрежение ими приводит к несовместимости компонентов, высокой стоимости интеграции и ошибкам в процессе эксплуатации.

Также стоит обратить внимание на растущую популярность открытых архитектур управления и решений, обеспечивающих масштабируемость и гибкую адаптацию. Отдельный интерес вызывает развитие отечественных стандартов автоматизации, которые находят широкое применение в применении к промышленной автоматизации в России.

Систематизация и классификация

Классификация устройств и систем

В сфере АСУ ТП и КИПиА царит огромное разнообразие оборудования и решений: от простых термопар до распределённых систем управления. Чтобы не утонуть в этом многообразии, на практике используется классификация как по функциональному, так и по технологическому признакам.

По назначению устройства можно условно разделить на следующие категории:

• Измерительные приборы – отвечают за получение информации от технологического процесса: давления, температуры, расхода и т.д.
• Исполнительные механизмы – управляют объектами: задвижками, насосами, клапанами.
• Контроллеры и компьютеры – обеспечивают сбор данных, обработку сигналов и реализацию управляющих алгоритмов.
• Системы визуализации и мониторинга – SCADA и HMI-системы, которые дают оператору полный обзор ситуации на объекте.

Структурно системы делятся на уровни:

Такая структура позволяет распределить ответственность, масштабировать систему и повышать отказоустойчивость. Понимание иерархии важно и для проектирования, и для информационной безопасности.

АСУ ТП по 31 приказу ФСТЭК

При решении вопросов безопасности автоматизированных систем особое внимание нужно уделять 31 приказу ФСТЭК, который устанавливает требования к защите информации от несанкционированного доступа. В соответствии с этим документом, АСУ ТП классифицируются по уровням потенциального ущерба при их нарушении.

Согласно приказу, выделяют три класса защищённости:

1. Класс 1 – высокий уровень риска, чаще всего применяется в критически важных объектах (энергетика, химия, ТЭК).
2. Класс 2 – средний уровень риска, характерен для крупных промышленных предприятий.
3. Класс 3 – низкий, типичен для локальных или вспомогательных систем.

Оценка угроз и модель нарушителя для каждого класса различаются, как и набор необходимых мер защиты. Правильная классификация по приказу — это не вопрос формальности, а реальный инструмент обеспечения устойчивости предприятия в условиях киберугроз. Особенно остро это ощущается при интеграции с внешними сервисами и удалённым доступом.

Стандарты и сбц к интеграции

Современная промышленность требует не просто автоматизации, а интеграции. Системы должны общаться между собой на разных уровнях, с разными производителями и по единым правилам. Стандарты играют здесь ключевую роль.

Наиболее востребованные протоколы и модели взаимодействия включают:

• MODBUS – простой и универсальный, широко применяется в КИПиА и старых системах.
• OPC UA – современный, безопасный, позволяет интеграцию с верхними информационными уровнями.
• Profinet, EtherCAT – для высокоскоростных промышленных сетей в реальном времени.

Отдельно стоит упомянуть подход Open Process Automation – архитектуру, ориентированную на совместимость и масштабируемость. Применение открытых стандартов позволяет не только избежать вендор-зависимости, но и существенно ускорить проектирование и пусконаладку.

На практике интеграция невозможна без чётких технических регламентов: СБЦ (свод базовых требований к соединениям) становятся важным рабочим инструментом, особенно в проектах интеграции нескольких поставщиков.

Будущее комплексных решений

Рынок продолжает развиваться, и всё чаще проект «под ключ» включает АСУ ТП, КИПиА, системы безопасности, учёта и визуализации. Это требует от подрядчиков совершенно нового подхода — системного мышления и стратегического проектирования.

Реальный тренд — движение в сторону цифровых двойников, предиктивной аналитики и вертикальной интеграции данных предприятия. Классические КИПиА-решения становятся частью больших платформ, где объединяются ИТ и ОТ (Operational Technologies).

К 2025 году ожидается, что большая часть промышленных объектов будет переходить на гибридные архитектуры, сочетая облачные решения и локальные уровни управления. Это повлечёт за собой и новые подходы к классификации, и к обеспечению безопасности.

Комплексные интегрированные решения — это уже не привилегия крупных компаний, а рыночная необходимость: качество, быстрота и завершённость внедрения становятся конкурентным преимуществом даже в среднем бизнесе.

Вопросы и ответы