Природно-технические комплексы (ПТК) играют важную роль в автоматизации и управлении различных технологических и производственных процессов. Давайте разберемся, что это такое.
Определение ПТК
Согласно Википедии,
программно-технические комплексы — это комплекс микропроцессорных средств автоматизации, пульты индикации оператора и серверы различного назначения, промышленные сети, позволяющие соединять перечисленные компоненты, программные контроллеры и пульты индикации оператора.
Иными словами, ПТК представляет собой совокупность аппаратных и программных средств для автоматизации управления в промышленности.
Основными компонентами ПТК являются:
- Микропроцессорные контроллеры
- Устройства связи с объектом (датчики, исполнительные механизмы)
- Пульты визуализации и управления
- Промышленные компьютерные сети
- Серверы для сбора и хранения данных
- Специализированное программное обеспечение
ПТК широко используются для автоматизации технологических процессов в энергетике, металлургии, химической, пищевой и других отраслях промышленности.
История создания ПТК
Зарождение ПТК относится к 70-м годам прошлого века, когда стали доступны первые микропроцессоры и появилась возможность создавать компактные контроллеры для управления оборудованием.
Однако по-настоящему активно ПТК начали внедряться с 1990-х годов, после распространения промышленных компьютерных сетей, создания SCADA-систем (диспетчерского программного обеспечения) и появления относительно дешевых и производительных промышленных контроллеров.
В 2000-е годы произошел новый толчок в развитии ПТК, когда контроллеры стали оснащаться встроенными веб-серверами и Ethernet-интерфейсами. Это позволило значительно упростить настройку и интеграцию ПТК в корпоративные сети предприятий.
Сегодня ПТК являются неотъемлемой частью любых автоматизированных систем управления технологическими процессами. Их возможности постоянно растут с развитием микропроцессорной техники, программного обеспечения и средств связи.
Коммуникационное оборудование ПТК
Коммуникационное оборудование обеспечивает обмен данными между отдельными подсистемами ПТК. Для связи на нижнем уровне чаще всего используются промышленные сети на основе протоколов Modbus, Profibus, Profinet. Для передачи данных на верхний уровень все чаще применяют сети Ethernet и TCP/IP протоколы.
SCADA системы
SCADA (диспетчерское управление и сбор данных) представляют собой программные платформы для визуализации техпроцесса, архивирования данных, формирования тревог и отчетов. SCADA является важнейшей частью любого современного ПТК.
Корпоративные и облачные сервисы
Современные ПТК могут интегрироваться с различными корпоративными ИТ-системами: АСУ ТП, MES, ERP. Кроме того, часть функций по мониторингу и управлению переносится в облачные сервисы.
Классификация ПТК
ПТК классифицируются по объему выполняемых функций и количеству обрабатываемой информации. ПТК - это сложные распределенные системы, которые бывают как малых, так и очень больших масштабов.
Перспективы развития
Дальнеший прогресс микропроцессорной техники и программных технологий открывает новые перспективы для программно-технический комплекс. Ожидается повсеместный переход к беспроводным сетям, использование технологий искусственного интеллекта, интеграция с облачными платформами.
Внедрение технологий искусственного интеллекта
Одним из перспективных направлений является интеграция ПТК с системами искусственного интеллекта. ИИ может использоваться для мониторинга состояния оборудования (предиктивная аналитика), оптимизации параметров техпроцесса, автоматического обнаружения аномалий и предотвращения сбоев.
Переход к беспроводным сетям связи
Традиционно для организации связи в ПТК используются кабельные сети. Однако в последнее время получают распространение беспроводные сети (Wi-Fi, LoRaWAN, сотовые). Они отличаются более низкой стоимостью развертывания и эксплуатации.
Облачные платформы для ПТК
Еще одно перспективное направление - использование облачных платформ (IaaS, PaaS, SaaS) для организации удаленного мониторинга, визуализации, хранения и анализа данных ПТК. Это позволяет снизить затраты на ИТ-инфраструктуру.
Кибербезопасность ПТК
Поскольку ПТК управляют важными технологическими процессами, ключевым требованием является обеспечение их кибербезопасности. Для защиты от кибератак все чаще применяются межсетевые экраны, системы обнаружения и предотвращения вторжений, шифрование трафика.
Централизованные системы управления
Современные ПТК зачастую интегрируются в единые централизованные АСУ ТП предприятия. Это позволяет осуществлять координированное управление всеми технологическими процессами из единого центра.
Системы удаленного доступа к ПТК
Поскольку технологическое оборудование часто распределено по большой территории, возникает необходимость в удаленном мониторинге и управлении. Для этого используются удаленные рабочие столы, VPN, веб-интерфейсы, мобильные приложения.
Аддитивное производство компонентов ПТК
Благодаря лазерным и другим видам промышленной 3D-печати появляется возможность быстро и дешево производить запчасти для компонентов ПТК. Это сокращает время простоя всей системы из-за поломки одного элемента.
Жизненный цикл ПТК
ПТК с момента проектирования и до вывода из эксплуатации проходят несколько этапов жизненного цикла. Появление новых технологий открывает возможности для модернизации систем вместо полной замены.
Облачные центры мониторинга ПТК
Передача данных с ПТК в облачные центры мониторинга позволяет отказаться от локальных узлов мониторинга на каждом предприятии. В будущем облачные платформы могут стать стандартом.
