В развитии современных средств и систем промышленной автоматизации за последние годы выявились тенденции, позволяющие спрогнозировать возможные направления их эволюции в ближайшем будущем.

Системы промышленной автоматизации включают следующие основные компоненты: первичные и вторичные измерители, исполнительные механизмы, логические контроллеры, средства интерфейса, программные продукты и др. Из основных тенденций развития систем и средств автоматизации можно выделить следующие.

Во-первых, повсеместное распространение промышленных сетей для “полевых” устройств (цифровые датчики и преобразователи, исполнительные механизмы, устройства частотно-регулируемого привода и др. оборудование). Первые устройства только преобразовывали аналоговый сигнал в цифровой для его передачи в сеть. Сейчас же их функции постоянно усложняются, начиная от обработки нескольких сигналов одновременно (многопараметрические датчики), встроенной калибровки, самодиагностики и заканчивая, к примеру, анализом фактического состояния движущихся частей исполнительных механизмов.

Ожидается появление первых “полевых” регуляторов. Иначе, цепочка “датчик – преобразователь – регулятор – преобразователь – исполнительный механизм” будет замкнута непосредственно на самом объекте (технологическом агрегате, установке). В цифровой части исполнительного механизма реализуются функции известных регуляторов, при этом входной сигнал от датчика также будет поступать в цифровой форме. Установка же регулятору будет поступать от подсистемы верхнего уровня. Такое решение позволит перейти к созданию подлинно распределенных систем управления (в настоящее время распределенность, как правило, означает “географическое” распределение компонентов системы). Появление систем управления подобной архитектуры существенно увеличит надежность и живучесть АСУТП, снизит стоимость контроллерной части АСУТП за счет уменьшения потребности в модулях ввода/вывода, резко сократит потребность в дорогих кабелях.

На рынке появились цифровые датчики с радиовыходом. Это решение имеет много преимуществ, начиная от экономии кабеля и заканчивая кардинальным сокращением капитальных затрат на новое строительство (проектирование и обустройство эстакад, монтажные работы и др.). Но еще предстоит решить проблемы, связанные с помехоустойчивостью, защитой информации, выработкой международных стандартов и др.

Исчезла граница между АСУТП и системами телемеханики (рис. 1). Современные средства промышленной автоматизации позволяют создавать как классические АСУТП, так и системы управления территориально распределенными объектами (телемеханика) на одних и тех же программно-технических средствах (ПЛК, SCADA). При этом специфичная особенность архитектуры АСУТП территориально распределенных объектов – включение в состав ПТК дополнительных программно-технических средств (шлюзы, коммуникационные серверы, конверторы протоколов и т.п.).

Интеграция в масштабах одного предприятия в единую информационную систему собственно АСУТП и локальных систем учета ресурсов (газа, электричества, пара, воды, сырья) и готовой продукции. Пока этот процесс идет путем создания отдельной подсистемы (промежуточного интеграционного слоя) АСУ, объединяющей устройства систем коммерческого учета разных производителей с разными протоколами обмена, но это тупиковый путь. Решение проблемы видится на пути роста “интеллекта” цифровых многопараметрических датчиков в части реализации непосредственно в них задач технического и коммерческого учета.

Комплексная автоматизация объектов энергоснабжения и электротехнического оборудования – создание АСУЭТО, имеющей ряд специфических функций. На передний план выходит задача интеграции АСУТП и АСУЭТО, но пока эти виды систем создаются на совершенно разных ПТК. Следует ожидать появления таких ПТК, которые бы позволяли на однородном наборе программных и технических средств конфигурировать как АСУТП, так и АСУЭТО.

Создание интегрированных систем, охватывающих все уровни управления (от технологических процессов до финансов) компанией и работающих в режиме реального времени. В итоге реализуется классическая “пирамида управления предприятием”, включающая уровни ERP, MES^* и DCS (АСУТП). Движущей силой развития интегрированных систем стало формирование мощных национальных компаний, включающих до тысяч производственных объектов, распределенных по всей стране (“Газпром”, “Транснефть” и др.). Но на практике оказалось, что в “пирамиде” необходимо выделить также уровень консолидации данных реального времени в масштабе предприятия в целом – системы этого уровня должны обеспечивать сбор, обработку и архивирование данных от “низовых АСУ”. И в последние годы появились программные продукты, позволяющие решить данную проблему (рис. 2).

Возникновение нового поля деятельности для специалистов в управлении – MES-систем. MES-системы реализуют 11 основных функций – от диспетчеризации и расчета технико-экономических показателей до планирования ресурсов и производства в целом. Широкому распространению MES-систем препятствует практически полное отсутствие специалистов в данной области.

Увеличение масштабов систем управления. Например, информационная мощность АСУТП одной из национальных компаний составляет более 150 000 физических переменных, а с учетом виртуальных – около 500 000. Масштабы систем требуют минимизировать их совокупную стоимость, чего можно добиться только благодаря появлению принципиально новых программных средств автоматизации (SCADA, PIMS – Plant Information System), поддерживающих работу распределенных баз данных реального времени. Создание и внедрение таких крупномасштабных АСУ – нетривиальная задача, требующая жесткого соблюдения современных международных стандартов в области управления проектами.

Перечисленные тенденции не исчерпывают всего многообразия направлений, по которым идет развитие систем и средств автоматизации, но они будут главенствовать в ближайшие 3–7 лет.

Михаил Шехтман,

к.т.н., ген. директор НПФ “Круг”, Тел. (8412) 499-414

ТехЭкспертиза

Лев Шерешевский, к.т.н., заместитель директора по технике ООО НВФ “Сенсоры, Модули, Системы”:

– В дополнение к отмеченным тенденциям, наблюдающимся сегодня, рискну выделить факторы, которые могут оказать существенное влияние на развитие сектора промышленной автоматизации в более отдаленной перспективе.

По всей видимости, процессы проектирования объектов автоматизации и систем их автоматизации будут все более тесно интегрироваться. Не последнюю роль здесь сыграют технологии виртуализации физических объектов и процессов. Уже сейчас ведется разработка концепции “цифровой фабрики”, в соответствии с которой производственная линия или даже целый завод будут проектироваться в единой среде – от уровня строительных чертежей до программ контроллеров и АРМ.

Неизбежна эволюция принципов обработки данных. Этап детского упоения большими объемами регистрируемых параметров завершается. Скоро больше внимания будет уделяться вопросам извлечения актуальной информации из огромных массивов собираемых данных и способам ее представления в удобной для восприятия человеком форме.

Очень вероятно усиление влияния глобализации. На смену национальным и отраслевым стандартам постепенно придут международные нормативы, а закрытые фирменные протоколы будут вытеснены открытыми унифицированными интерфейсами.