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:

Параметр	КИПиА	АСУ ТП
Функция	Измерение и передача данных	Анализ и управление процессами
Состав	Датчики, измерители, регистраторы	Контроллеры, ПО, интерфейсы, КИПиА
Масштаб	Локальный уровень	Системный, цеховой или заводской уровень

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:

Компонент	Назначение
Промышленные контроллеры (ПЛК)	Выполнение логики управления, взаимодействие с полевыми устройствами
SCADA-системы	Мониторинг, визуализация и логирование данных технологического процесса
Серверы и станции операторов	Обработка, хранение информации и взаимодействие человека с системой
Сетевое оборудование	Обеспечение связи между всеми элементами ПТК

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:

Стандарт	Описание
IEC 61131-3	Определяет языки программирования ПЛК — Structured Text, Ladder Diagram и др.
OPC UA	Нейтральный по платформе протокол обмена данными между оборудованием и софтом.
ISO/IEC 62443	Стандарты кибербезопасности для промышленных АСУ, охватывающие весь жизненный цикл системы.

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.

Оборудование	Предполагаемый код ТН ВЭД	Комментарий
Промышленный контроллер (ПЛК)	8537 10	Устройство управления с корпусом и интерфейсами
Модуль ввода/вывода	8538 90	Компонент системы управления
Сервер сбора данных	8471 50	Может классифицироваться как вычислительная машина

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

Количество показов: 1004