Основы построения и внедрения АСУ ТП на предприятии

• Что такое АСУ ТП: определение и история
• Структура АСУ ТП предприятия
• Принципы построения систем АСУ ТП
• С чего начать внедрение АСУ ТП
• Вопросы и ответы

Что такое АСУ ТП: определение и история

Понятие и определение АСУ ТП по ГОСТ

АСУ ТП — это автоматизированная система управления технологическими процессами. Согласно терминологии ГОСТ, под АСУ ТП понимается совокупность программных и технических средств, предназначенных для автоматизации управления производственными задачами, с целью повышения эффективности, надёжности и безопасности технологических процессов.

Главная идея АСУ ТП заключается в том, что управление оборудованием и процессами осуществляется не человеком напрямую, а с помощью технических устройств и программных систем в реальном времени. Это исключает влияние человеческого фактора, ускоряет операции и снижает количество ошибок.

История развития и этапы эволюции

Эволюция АСУ ТП тесно связана с развитием вычислительной техники и программного обеспечения. На ранних этапах автоматизация сводилась к использованию реле и таймеров, позже появились ПЛК (программируемые логические контроллеры), которые стали основой современных АСУ ТП.

Постепенно системы усложнялись: в них интегрировались интерфейсы SCADA, функции удалённого мониторинга, аналитики и диагностики. В 2025 году уже сложно представить промышленное предприятие, не использующее элементы АСУ ТП. Ожидается дальнейшая интеграция таких систем с искусственным интеллектом и промышленным Интернетом вещей (IIoT).

АСУ ТП в промышленной автоматизации

На практике АСУ ТП внедряются в самых разных отраслях — от пищевой промышленности до нефтегазовой или энергетической. Это может быть простая система контроля температуры в теплице или крупная платформа, управляющая транспортом и потоками данных на заводе.

АСУ ТП играют ключевую роль в обеспечении непрерывности производственного цикла. Вот где особенно важна стандартизация и надёжность решений:

• Производительность увеличивается за счёт уменьшения времени ожидания и перебоев;
• Снижаются затраты на обслуживание оборудования благодаря постоянной само­диагностике и предупреждению сбоев;
• Улучшается качество продукции за счёт точного соблюдения технологических параметров.

Если вы хотите глубже разобраться с тем, как устроены автоматизированные системы и где их применяют, рекомендуем статью – Автоматизированные системы управления технологическими процессами: что это такое.

АСУ ТП и КИПиА: в чем разница

Часто путают два понятия — АСУ ТП и КИПиА, хотя они выполняют разные функции. КИПиА — это контрольно-измерительные приборы и автоматика. Фактически, это «глаза» и «нервная система» производства: датчики, преобразователи, исполнительные механизмы.

АСУ ТП же включает в себя КИПиА, но идёт дальше — она объединяет это оборудование в логическую структуру управления. Другими словами, если КИПиА следит за тем, какие данные поступают из окружающей среды, то АСУ ТП решает, как на них реагировать. Вот краткая сравнительная таблица:

Таким образом, КИПиА можно рассматривать как неотъемлемую часть АСУ ТП, обеспечивающую её необходимыми данными и средствами исполнения решений.

Структура АСУ ТП предприятия

Основные уровни системы

АСУ ТП — это иерархическая система, где каждый уровень выполняет чётко определённые функции. Такая структура обеспечивает эффективное управление всеми стадиями технологического процесса — от операторского пульта до корпоративной ERP-системы.

Традиционно архитектура АСУ ТП делится на три уровня:

• Полевой уровень — здесь размещаются датчики, исполнительные механизмы, контроллеры. Они обеспечивают сбор первичной информации и выполнение управляющих воздействий в реальном времени.
• Уровень управления — включает SCADA-системы, ПЛК и HMI. Этот уровень отвечает за визуализацию процессов, принятие решений и управление технологией.
• Уровень предприятия — сюда входят MES и ERP-системы, которые увязывают производственный процесс с бизнес-целями компании.

Такая система позволяет оптимизировать производственные ресурсы, повысить безопасность и обеспечить прозрачность технологических операций.

Программно-технический комплекс АСУ ТП

Для реализации функциональных требований АСУ ТП используются программно-технические комплексы (ПТК). Они включают в себя как физические устройства, так и программное обеспечение, необходимое для автоматизации процессов.

Типовой состав ПТК АСУ ТП:

Всё больше внимания уделяется вопросам безопасности и надежности ПТК. Актуальные ГОСТы и стандарты в этой области рассмотрены в отдельной статье о нормативных документах и стандартах АСУ ТП.

Инженер АСУ ТП: обязанности и квалификация

Ключевая фигура при внедрении и сопровождении АСУ ТП — это инженер-автоматчик. Он объединяет знания в области электроники, программирования, промышленной логики и сетей.

Основные обязанности инженера АСУ ТП включают:

• Разработка логики управления для ПЛК;
• Настройка и обслуживание SCADA-систем;
• Проектирование схем подключения датчиков и исполнительных механизмов;
• Интеграция оборудования разных производителей в единую систему.

Квалификация хорошего специалиста должна включать знание стандартов программирования ПЛК (например, по стандарту IEC 61131-3), промышленных протоколов (Modbus, OPC UA), основ схемотехники, а также умение работать с технической документацией.

На практике также крайне ценны навыки командной работы, гибкость в решении нестандартных задач и понимание производственного процесса.

Разделение ЛСУ и АСУ ТП

Важно понимать, что система локального управления (ЛСУ) и автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) — это не одно и то же. Их границы определяются масштабом задач и уровнем автоматизации.

ЛСУ обычно реализуются на уровне конкретного оборудования или агрегатов. Они регулируют работу одного устройства или подсистемы — например, локальное управление насосной станцией без интеграции в общезаводскую сеть.

АСУ ТП представляет собой надсистему, объединяющую несколько ЛСУ в единую сеть, позволяющую централизованно управлять производственным процессом. Таким образом:

ЛСУ могут существовать автономно, но при подключении к общей АСУ ТП они становятся её составной частью. Поэтому грамотное проектирование требует понимания, какие функции должны оставаться на локальном уровне, а какие — выноситься на системный уровень.

Принципы построения систем АСУ ТП

Классификация АСУ ТП по 31 приказу ФСТЭК

В 2025 году работа с автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУ ТП) невозможна без учета требований к информационной защите. Согласно 31 приказу ФСТЭК России, все АСУ ТП классифицируются по уровням значимости в зависимости от потенциального ущерба при нарушении их функционирования.

Классификация строится на анализе угроз, влиянии на безопасность персонала, экологии и финансов компании. Например, системы, управляющие химическим производством или критической инфраструктурой, попадают в первую категорию с наиболее жесткими требованиями к защите. Примеры категорий:

• 1 категория: системы, нарушение которых может привести к катастрофическим последствиям (например, нефтехимия);
• 2 категория: АСУ, сбой в которых угрожает безопасности, но с менее серьезными последствиями (например, крупные энергетические узлы);
• 3 категория: решения, при нарушении которых потери будут в рамках экономических рисков (например, складские автоматизированные линии).

Понимание своей категории позволяет грамотно выстроить архитектуру системы и выбрать соответствующие меры защиты.

Принципы отказоустойчивости и безопасности

Надежность АСУ ТП — один из ключевых факторов при запуске и эксплуатации. Даже минимальный простой может обернуться многомиллионными убытками, особенно на производствах с непрерывным циклом. Чтобы исключить подобные риски, системы проектируются по принципам отказоустойчивости.

Чаще всего реализуются следующие подходы:

• Резервирование компонентов. Устанавливаются дублирующие контроллеры, коммутаторы, источники питания. При отказе одного элемент мгновенно заменяется резервным.
• Горячее резервирование. Подразумевает постоянную синхронизацию основного и резервного модулей, что сокращает время переключения до долей секунды.
• Разделение по зонам. В случае сбоя часть системы продолжает работать независимо, минимизируя влияние инцидента.

С точки зрения безопасности важно учитывать как ИТ-риски (вирусы, вторжения), так и физические угрозы (вандализм, отключения питания). Безопасную архитектуру невозможно построить без тесного взаимодействия между ИТ-специалистами и технологами предприятия.

Стандарты промышленной автоматизации

Для того чтобы все участники проекта «говорили на одном языке», используются международные и национальные стандарты. Они определяют требования к архитектуре, интерфейсам, протоколам обмена и даже обозначениям на схемах. Ключевая цель — совместимость и масштабируемость.

Наиболее значимые стандарты в 2025 году:

Унификация стандартов особенно важна при интеграции различных систем — например, при объединении оборудования от Siemens и Schneider Electric с российскими SCADA-платформами.

Связь и телемеханика в АСУ ТП

Современные производственные площадки часто разбросаны на значительных расстояниях. Особенно актуально это для нефтегазовой, энергетической и водной отраслей. Передача информации между удаленными объектами и центром управления — задача телемеханики.

Телемеханика обеспечивает сбор данных о состоянии оборудования, параметрах окружающей среды, выдачу управляющих команд. Основные технологии связи в АСУ ТП:

• Промышленные полевые шины: CAN, Profibus, Modbus RTU;
• Ethernet-инфраструктура: Profinet, EtherCAT;
• Беспроводная связь: GPRS/4G/5G, LoRaWAN для распределенных объектов;
• Спутниковая связь — в условиях крайнего Севера или отдаленных регионов.

Важно соблюдать баланс между скоростью передачи, устойчивостью сигнала, стоимостью реализации и объемом данных. Интеграция систем КИПиА и АСУ ТП также потребует продуманных решений по взаимодействию уровней — подробнее об их различиях читайте в статье.

С развитием промышленного Интернета вещей (IIoT) и концепции «умного производства» компоненты систем обмениваются данными в режиме реального времени, что требует еще более надежных каналов связи и отказоустойчивых решений.

С чего начать внедрение АСУ ТП

Проектирование и требования к помещениям

Эффективное внедрение АСУ ТП начинается с корректного проектирования. На этом этапе важно грамотно спланировать архитектуру системы, определить места установки оборудования, наличие резервных каналов связи и питание. Особое внимание уделяется помещениям, в которых будет размещаться техника и персонал.

Для серверных и аппаратных зон существуют жёсткие требования по микроклимату, пожарной безопасности, защите от электромагнитных помех. Температурный режим должен поддерживаться в диапазоне +18…+25°C, влажность — не более 60% без конденсации. Всё оборудование должно иметь заземление и быть защищено от скачков напряжения.

Кроме того, стоит учитывать требования к физической безопасности — ограниченный доступ посторонних лиц, видеонаблюдение, защищенные шкафы под контроллеры и коммутационное оборудование.

Если параметры помещения не соответствуют требованиям, следует заранее заложить бюджет на его модернизацию. Это сэкономит время при последующей аттестации и запуске.

Закупка и код ТН ВЭД для АСУ ТП

Перед закупкой оборудования необходимо чётко понимать его функциональность и классификацию. Это важно не только для правильного построения архитектуры АСУ ТП, но и для корректного оформления таможенных и логистических процедур.

Большинство компонентов для АСУ ТП (ПЛК, модули ввода/вывода, промышленные серверы и т.д.) ввозится по коду ТН ВЭД 8537, 8471 или 9032. Неверное определение кода может привести к задержке на таможне или ошибке в ставке пошлины. Рекомендуется заранее проконсультироваться с таможенным специалистом и проверить описание товара по технической документации.

При закупке за рубежом также важно уточнять наличие сертификатов и условий поддержки. Некоторые поставщики предоставляют только базовые версии прошивок, что может усложнить интеграцию в российскую инфраструктуру.

Сертификация и аттестация

После поставки оборудования и начала внедрения в большинстве случаев возникает необходимость в сертификации и аттестации систем. Даже если АСУ ТП не попадает под обязательную сертификацию, на практике часто требуется подтверждение соответствия требованиям информационной безопасности или промышленной безопасности.

Для объектов с критической информационной инфраструктурой (КИИ) обязательна аттестация в соответствии с требованиями ФСТЭК. При этом проверяется как программное, так и аппаратное оснащение, система резервирования и защищённость каналов передачи данных. В некоторых случаях понадобится проведение специальных испытаний компонентов и привлечение лицензированных лабораторий.

Также необходимо учитывать требования Ростехнадзора, если АСУ ТП контролирует опасные производственные объекты. Сертификация может быть как добровольной (для удобства внедрения), так и обязательной, в зависимости от функции системы.

Подготовка программы испытаний

Перед пуско-наладкой рекомендуется подготовить внутреннюю программу испытаний на основе проектной и эксплуатационной документации. Этот документ не только формализует этап проверки, но и помогает зафиксировать параметры работоспособности системы для дальнейшей эксплуатации.

Как правило, программа включает такие разделы:

• Проверка связности и обмена между ПЛК, SCADA и периферийными устройствами
• Имитация аварийных и внештатных ситуаций
• Тестирование поведения при отказе коммуникаций и электропитания
• Проверка журналов и архивов событий
• Зачётные процедуры с участием службы эксплуатации

Все испытания должны фиксироваться в протоколах, подписанных ответственными специалистами. Это создаёт юридическое основание для сдачи этапов внедрения и перехода к эксплуатации системы в 2025 году или ранее.

Вопросы и ответы