Автоматизированная система управления или АСУ — это комплекс аппаратных и программных средств, а также персонала, предназначенный для управления различными процессами.

Архитектура автоматизированных систем

Типичная архитектура современных автоматизированных систем (АС) электроснабжения под управлением компьютера (цифровая система автоматизации) состоит из трёх уровней:

Верхний

Уровень “Сервер” (Management Level) – это программное обеспечение, которое обеспечивает сбор и хранение данных, их визуализацию, анализ, диспетчерское управление и т.д. ПО, соединяющее элементы двух нижних уровней и связывающего их с внешним миром (человеком или другим ПО).

Средний

Главный уровень автоматического (автоматизированного) управления (Automation Level). Это автоматика инженерных систем (коммутационные аппараты, автоматические выключатели, реле, УЗО и т.д.), а также реализующая логику локальная управляющая программа, которая работает либо на программируемых логических контроллерах (ПЛК), либо на микропроцессорах (МП).

Нижний

«Полевой» уровень (уровень оконечных устройств) (Field Level) с функциями входа/выхода (датчики, актуаторы).

Тенденции рынка "умных" щитов / АСУ ТП

Желание крупных производителей максимально полно сохранить большой ассортимент существующих аппаратных компонентов (второй уровень), чтобы как можно меньше затрагивать устоявшиеся технологические процессы (что влечет за собой дорогостоящую модернизацию производственных линий), на практике приводит к тому, что «глубина» автоматизации увеличивается только за счет верхнего программного уровня. Но даже здесь результаты далеко не соответствуют ожиданиям потребителей: разработка нового ПО ведется, как правило, без предварительных НИОКР, и вместо единого программного продукта чаще всего предлагается набор нишевых программ.

Разработки ПО для энергетической отрасли развивается по тому же пути, каким когда-то шло производство аппаратных компонентов: нарастание ассортимента ПО приведет к тому, что заинтересованность разработчиков в создании комплексного единого решения полностью пропадет. Подбор и адаптация ПО превратится в аналог проектирования и сборки наборного щита, что будет составлять отдельную статью доходов разработчиков ПО и связанных с ними интеграторов, и, соответственно, отдельную статью расходов для потребителей.

Принимая во внимание, что у каждой компании внутри группы своё руководство, каждое направление (аппаратные компоненты, ПО) курируется отдельно, развивается самостоятельно, разрастается в рамках своего круга задач, слабо связанных с конечным комплексным продуктом. По сути, продукт, который позиционируется в качестве комплексного решения, на самом деле является группой отдельных продуктов, объединенных только брендом. И чем больше становится выбор внутри каждого направления (ассортимент аппаратных средств и ПО), тем сложнее становится интеграция разных уровней АС в единое решение.

Другими словами, главная проблема, которую должен решать единой продукт (комплексное решение) – устранение звена посредников-интеграторов (а это: дополнительное время и дополнительные расходы) – это проблема сохраняется.

Выход из сложившейся ситуации могут предложить стартапы, у которых нет за спиной отлаженного производства, зато есть возможность, опираясь на собственные НИОКР, предложить рынку инновационные решения, объединяющие разные направления на уровне базовой идеи.

ПАКи

Если второй уровень автоматизированных систем (Automation Level), как уже отмечалось, является самым консервативным, то верхний уровень (Management Level) – это одно из самых динамично развивающихся направлений: рынок IT-услуг – один из самых (если не самый) быстрорастущих рынков в России. Темпы развития программного обеспечения существенно опережают темпы модернизации оборудования, а значит, в ближайшее время, пока такая ситуация не изменится, необходимость в интеграции аппаратного и верхнего программного уровня АС будет сохраняться.

Такое положение дел привело к тому, что на рынке цифровых услуг в области электроэнергетики в последние годы выделилось самостоятельное направление – рынок программно-аппаратных комплексов (ПАК).

ПАК – это комплекс технических и программных средств, работающих совместно для выполнения одной или нескольких специальных задач. Подавляющее большинство ПАК представляют собой совокупность верхнего и нижнего уровней АС:

• полевые устройства (датчики, модемы, актуаторы), которые ставятся поверх существующей системы электроснабжения;
• программное обеспечение (устанавливается на компьютер пользователя или сервер), которое собирает, хранит и обрабатывает предоставляемые с нижнего уровня данные.

Из такой структурной особенности ПАК вытекают его основные достоинства:

• предельно простая интеграция между полевыми устройствами и ПО (достаточно того, чтобы они работали с одними и теми же протоколами передачи данных);
• внедрение ПАК не требует переоборудования коммутационно-защитной аппаратной части (распределительного щита).

Таким образом, основную стоимость ПАК составляет, как правило, стоимость программного обеспечения и зависит от функциональных возможностей ПО. Процесс интеграции значительно проще по сравнению с интеграцией «умного» щита и дополнительного ПО от производителей щитов, и, соответственно, занимает существенно меньше времени.

В то же самое время, какой бы развитый функционал не предоставляло ПО такого комплекса (аналитика, отчетность, прогнозы и т.д.), ПАК можно отнести скорее к средствам SCADA и инструментам энергоменеджмента, чем к средствам контроля и защиты: полноценная защита без глубокой автоматизации на среднем уровне невозможна. Для надежной защиты и предотвращения аварий сбор и обработка данных (мгновенных комплексных значений напряжения и тока) должны производиться в течение миллисекунд, а ПО верхнего уровня ПАКа не может обеспечить такую скорость обработки данных и управления актуаторами.

ПАК целесообразно устанавливать, если у потребителя уже есть достаточно «умный» распределительный щит, обеспечивающий необходимый уровень электробезопасности. В качестве полноценной замены системе автоматизации электропотребления такой ПАК подходит мало, а в случае включения в его состав среднего (аппаратного) уровня – ПАК становится полноценным «умным» щитом (плюс ПО верхнего уровня) – со всеми присущими ему достоинствами и недостатками, о которых говорилось в начале.

Таким образом, продукт, который сочетает в себе лучшие качества ПАКов (развитое ПО с большими функциональными возможностями, экономия средств на внедрении вкупе с небольшими сроками) и лучшие качества «умных» щитов (гибкое распределение электроэнергии и высокая степень безопасности) – такой продукт получает наибольшие конкурентные преимущества на рынке.

Автоматизированные системы управления зданиями и жилыми помещениями

В сфере городской инфраструктуры АСУ можно подразделить на Автоматизированные системы управления зданиями (АСУЗ или BMS) и системы для домашней автоматизации. Принципиальными их отличиями, помимо круга задач, которые они решают, является техническая основа этих систем. Аппаратной основой BMS являются «умные» щиты и счетчики, программной – SCADA-системы. Стоимость BMS сопоставима со стоимостью систем промышленной автоматизации.

Аппаратной основой домашних smart-систем, как правило, являются «умные» розетки и «умные» выключатели, программной – мобильное приложение, которое ими управляет. Дорогие системы управления домашней энергией строятся на базе ПАКов, которые могут иметь в своем составе актуаторы и ПЛК.