Ключевые направления: Гуанчжоу, Шанхай, Алматы.
Автоматизация НПЗ (АСУ ТП, ПАЗ, кибербезопасность)
Подробный технический обзор: архитектура DCS/PLC/SIS/ESD, резервирование, кибербезопасность, SCADA-интеграция, архивирование данных, интерфейсы с внешними системами, китайские производители
Подготовлено: июль 2026 г. (Файл 6 из серии «Технологические блоки НПЗ»; файлы 1–5: «ЭЛОУ · АВТ · ВТ», «FCC», «Риформинг», «Теплообменное оборудование», «Ёмкостное оборудование»)
1. Роль автоматизации на современном НПЗ
Автоматизация — это не «удобство оператора», а производственный актив с прямым экономическим эффектом:
- Безопасность: контуры противоаварийной защиты (ПАЗ/SIS) — последний автоматический рубеж перед аварией; требования жёстко регламентированы (ФНП № 533, IEC 61511) ;
- Стабильность качества: удержание параметров в узких пределах → стабильный октан бензинов, точки вспышки ДТ, меньше перепроизводства «качественного запаса»;
- Экономия энергоресурсов: APC-контроллеры снижают расход топлива печей и пара на 2–5 % за счёт работы ближе к ограничениям ;
- Пропускная способность: устранение «бутылочных горлышек» управления даёт +1–3 % к загрузке установок без капвложений в оборудование;
- Учёт и прозрачность: сквозная цепочка «датчик → архив → баланс → ERP» убирает потери и расхождения в товарном учёте.
2. Многоуровневая архитектура АСУ ТП
Классическая пятиуровневая модель (по ISA-95 / IEC 62264) для НПЗ :
| Уровень | Состав | Функции | Время реакции |
|---|
| L0 — Полевой | Датчики (давление, температура, расход, уровень, анализаторы), исполнительные механизмы (регулирующие и отсекные клапаны, приводы), умные позиционеры | Измерение и воздействие на процесс; HART/4–20 мА, Profibus PA, Foundation Fieldbus, WirelessHART | — |
| L1 — Базовый контроль и безопасность | DCS-контроллеры (регулирующие контуры), PLC (пакетные/вспомогательные узлы, компрессорные CCS), SIS/ESD/F&G/BMS/HIPPS (защиты) | Регулирование, блокировки, противоаварийные защиты | 50–500 мс (SIS — по скорости развития аварии) |
| L2 — Операторский (SCADA/HMI) | Серверы SCADA, АРМ операторов, инженерные станции, SOE | Мониторинг, управление, сигнализация, тренды | 1 с |
| L3 — Производственный (MES) | APC (модельно-предиктивное управление), RTO (оптимизация в реальном времени), historian (архив), системы материального баланса, лабораторные LIMS, OTS-тренажёры | Оптимизация, учёт, планирование производства | Минуты–часы |
| L4 — Корпоративный (ERP) | SAP/1C/аналоги, планирование, логистика, финансы | Бизнес-процессы | Часы–сутки |
Ключевой принцип архитектуры НПЗ: разделение BPCS и SIS
Распределённая система управления (DCS/BPCS) и система безопасности (SIS) должны быть физически и логически независимы :
- Отдельные контроллеры, отдельные датчики и исполнительные механизмы ПАЗ (обычно — собственные дублированные измерения);
- SIS — «последний рубеж обороны»: если нужно закрыть клапан при аварии, это делает исполнительный механизм SIS, а не DCS;
- Обмен данными между системами — через шлюзы/Modbus TCP/OPC, с резервированием интерфейсов;
- Совмещение на одном уровне допускается только для диспетчеризации (SCADA): технологические АРМ и АРМ противопожарной защиты могут жить на одной SCADA-платформе через OPC .
3. DCS — распределённая система управления
3.1. Функции и состав
- Регулирующие контуры (PID, каскадные, отношения, с коррекцией по возмущению), логические и последовательные программы (пуски/остановы), расчётные функции;
- Резервированные контроллеры и сети, горячая замена модулей, разнесение по установкам (отдельные пары контроллеров на ЭЛОУ-АВТ, FCC, риформинг и т.д. — принцип «отказ одной установки не роняет соседние»);
- Интеграция пакетных систем: компрессорные (CCS/антисург), вибромониторинг, анализаторы (он-лайн хроматографы, октанометры), системы пожаротушения;
- SOE (Sequence of Events) с разрешением 1 мс — реконструкция аварийных ситуаций .
3.2. Требования к резервированию DCS (типовые для НПЗ)
| Компонент | Минимум | Рекомендуемо |
|---|
| Контроллеры (CPU) | 1:1 горячий резерв | 1:1 + разнесение по шкафам/помещениям |
| Сети управления | Двойная кольцевая/звезда | Два независимых кольца (A/B) с разводкой по разным трассам |
| Питание | Два независимых ввода + ИБП | ИБП 30 мин + дизель-генератор для критичных узлов |
| Серверы/АРМ | Виртуализованный кластер N+1 | Георезервирование серверных (опция) |
| I/O | Без резервирования для обычных сигналов | Резервирование для критичных (питание печей, антисург) |
4. SIS / ESD / ПАЗ — системы противоаварийной защиты
4.1. Подсистемы в границах SIS-комплекса
| Подсистема | Назначение |
|---|
| ESD (Emergency Shutdown) | Аварийный останов установок/узлов: отсечка сырья, топлива печей, сброс давления |
| F&G (Fire & Gas) | Детекция газа и пламени, пуск пенотушения/водяного орошения, извещение |
| BMS (Burner Management) | Безопасный розыгрыш/останов горелок печей (IEC 61511 + NFPA 85/86-аналоги) |
| HIPPS (High Integrity Pressure Protection) | Защита от превышения давления (замена/дублирование ПСК на критичных узлах) |
| CCS/антисург | Защита компрессоров (часто выделенные PLC/SIS) |
4.2. Уровни SIL и архитектуры голосования (IEC 61511 / ГОСТ Р МЭК 61508)
| SIL | PFDavg | RRF | Типовое применение на НПЗ |
|---|
| SIL 1 | 10⁻²–10⁻¹ | 10–100 | Вспомогательные защиты |
| SIL 2 | 10⁻³–10⁻² | 100–1000 | Большинство контуров ПАЗ установок |
| SIL 3 | 10⁻⁴–10⁻³ | 1000–10000 | Печи, реакторные блоки FCC/гидропроцессов, HIPPS |
| SIL 4 | 10⁻⁵–10⁻⁴ | 10000–100000 | На НПЗ практически не применяется |
| Архитектура | Логика | HFT | Применение |
|---|
| 1oo1 | 1 канал | 0 | SIL 1, некритичные |
| 1oo2 | 1 из 2 | 1 | SIL 2–3, высокая безопасность (но больше ложных остановов) |
| 2oo2 | оба из 2 | 0 | Высокая готовность |
| 2oo3 | 2 из 3 | 1 | Оптимум для критичных защит SIL 3: отказоустойчивость + низкие ложные срабатывания |
Ключевые требования (IEC 61511 + ФНП № 533) :
- Целевой SIL определяется по HAZOP + LOPA на этапе анализа рисков; далее — SRS (требования к функции безопасности), верификация PFDavg, архитектурные ограничения (HFT/SFF);
- Периодическое тестирование: автодиагностика (60–95 % покрытия, непрерывно), онлайн proof-test (70–85 %, 3–12 мес, в т.ч. PST — частичный ход отсечных клапанов с умными позиционерами), офлайн proof-test (90–99 %, 1–5 лет) ;
- Бесперебойность: сохранение работоспособности логических контроллеров при взрыве, питание по категории бесперебойной; изменения — только через согласование/экспертизу ПБ ;
- Класс точности приборов, инерционность и быстродействие систем — по динамике объекта (время развития аварии).
5. SCADA-интеграция и интерфейсы
5.1. Интеграционная модель
- OPC UA — современный стандарт обмена (отвязка от Windows/DCOM, криптография, работа на Linux/Unix); OPC DA — легаси, поддерживать для старых узлов ;
- Modbus TCP/RTU — подключение пакетных систем (АСПЗ → РСУ через ППК, хроматографы, весы, энергоучёт) ;
- HART-мультиплексоры и FDT/DTM — управление умными приборами (конфигурация, диагностика, PST) из единой системы управления активами (AMS) ;
- Интерфейсы DCS↔SIS: только чтение данных SIS на уровень SCADA; запись в SIS из DCS — запрещена (изоляция безопасности);
- Единый уровень диспетчеризации: технологические АРМ + АРМ АСПЗ на общей SCADA с резервированными серверами.
5.2. Архивирование данных (historian)
| Требование | Практика |
|---|
| Состав | Резервированные серверы historian (кластер), сбор 1-сек данных по 10 000–100 000+ тегов |
| Глубина хранения | Он-лайн 2–3 года (полное разрешение), долгосрочный архив 10+ лет (сжатие/агрегация) |
| SOE | 1 мс-разрешение событий защит — отдельный архив (для расследований) |
| Интеграция | Выгрузка в L3/L4 через OPC UA/SQL/API; буферизация при обрыве связи (store-and-forward) |
| Отчётность | Сменные рапорты, материальные балансы, энергоучёт — на базе historian |
6. APC/RTO — верхний уровень оптимизации
- MPC/DMC (модельно-предиктивное управление): контроллеры на колоннах АВТ, реакторном блоке FCC, риформинге — удержание у ограничений, −вариабельность, +выход целевых фракций;
- RTO (оптимизация в реальном времени): расчёт оптимальных режимов по текущим ценам/сырью, выдача сетпойнтов в APC;
- Soft sensors: виртуальные анализаторы (октан, точка вспышки) вместо/в дополнение к он-лайн анализаторам;
- Эффект на НПЗ: типово 2–5 % экономии энергии, +1–3 % пропускной способности, стабилизация качества; окупаемость APC-проектов обычно < 1 года;
- Российская практика: исторически — Honeywell RMPCT, Aspen DMC3, Yokogawa Platform; после 2022 г. — отечественные (Y.A.Praxis, «ПромАвтоматизация») и китайские APC (китайский производитель (ист. № 245) — лидер APC-рынка КНР с долей 28,6 % три года подряд) .
7. Кибербезопасность АСУ ТП
7.1. Регуляторная база (РФ)
- 187-ФЗ «О безопасности КИИ» — категорирование объектов (НПЗ — значимые объекты КИИ), меры защиты, реагирование на инциденты, уведомление регуляторов;
- Приказ ФСТЭК № 239 (системы безопасности ЗОКИИ) и № 31 (защита информации в КИИ): сегментация, управление доступом, контроль уязвимостей, журналирование;
- Приказы ФСБ № 546–548, 553, 554 — взаимодействие с ГосСОПКА;
- ГОСТ Р МЭК 62443 (национальная адаптация), ГОСТ Р 56939;
- Для ЗОКИИ — требование сертифицированных/доверенных средств защиты и импортозамещения (реестр российского ПО, Industrial Diode, InfoWatch ARMA и др.) .
7.2. Архитектура защиты по IEC 62443 (Defense in Depth)
| Мера | Содержание |
|---|
| Зоны и кондуиты | Сегментация: зона полевых контроллеров (L1), зона SCADA-серверов (L2), зона MES (L3), корпоративная сеть (L4); кондуиты — только санкционированные каналы с МЭ |
| DMZ (промышленная демилитаризованная зона) | Буфер между L2/L3 и корпоративной сетью: historian-реплики, патч-серверы, jump-хосты; прямого доступа L4→L2 нет |
| Управление доступом | Ролевая модель, MFA для инженерных станций, блокировка USB (белые списки устройств), PAM для привилегированных учёток |
| Мониторинг | Журналирование событий, промышленный IDS/IPS (пассивный мониторинг протоколов Modbus/OPC/PROFINET), SIEM + ГосСОПКА-интеграция |
| Целостность ПО | Контроль версий проектов DCS/SIS, белые списки приложений, подписанные прошивки, резервные копии конфигураций |
| Односторонние шлюзы | Data diode (Industrial Diode и аналоги) для выгрузки данных в корпоративную сеть без обратного канала |
| SL-уровни | Целевые уровни Security Level (SL 2–3 для зон L1/L2 НПЗ); аудит по ГОСТ Р МЭК 62443 |
7.3. Особенность SIS и кибербезопасности
Системы безопасности должны иметь собственную киберзащиту (атаки типа Triton показали целевой характер угроз на SIS ): китайский TCS-900 первым в КНР получил сертификацию IEC 62443-3-3 SL2 (встроенные: аутентификация, контроль доступа, AES-шифрование, цифровые подписи, PKI, встроенный firewall, белые списки, фильтрация данных) .
8. Китайские производители систем автоматизации
8.1. DCS
| Компания | Продукт и статус |
|---|
| китайский производитель (ист. № 245) | Лидер DCS-рынка КНР 13 лет подряд, доля 37,8 % (2023), в химии/нефтехимии > 51 %; флагман Webfield ECS-700 (крупные нефтеперерабатывающие и энергетические комплексы), JX-300XP; 30 000+ клиентов, 50+ зарубежных дочерних компаний; экспансия на Ближний Восток, ЮВА, Восточную Европу; выручка 2023 — 8,62 млрд юаней (+30 %) . В 2024 г. — контракт на полностью автоматизированный мега-НПЗ ; платформа SupOS/i-OMC (интеллектуальное управление производством), APC-продукты (лидер APC-рынка КНР) |
| китайский производитель (ист. № 232) | HOLLiAS MACS-K — DCS для энергетики (включая атомную — HOLLiAS-N для АЭС) и нефтехимии; выручка 2021 — 3,83 млрд юаней; новая шина OCS (оптическая fieldbus, software-defined I/O); сильные позиции в атомной и транспортной автоматике |
| китайский производитель (ист. № 240) | Полный стек: DCS + SIS + полевая КИПиА (см. ниже) — стратегия «система + приборы» |
8.2. SIS / ESD / F&G / BMS / HIPPS
| Продукт | Характеристики |
|---|
| китайский производитель (ист. № 245) Webfield TCS-900 (2016) | Крупная SIS: TMR (троированная) архитектура, голосование 3-3-2-0/3-3-2-2-0 с пятиступенчатой изоляцией отказов; TÜV Rheinland SIL 3 (IEC 61508/61511), IEC 62443-3-3 SL2 (первая в КНР); 2048 I/O на станцию, 7 стоек расширения до 10 км (оптика), SOE 1 мс/20 000 записей, горячая замена модулей без перерыва; 5 500+ систем в нефтегазе, нефтехимии, энергетике, компрессорных |
| китайский производитель (ист. № 245) TCS-900X (2023) | 100 % отечественная (китайская) элементная база — от чипов и RTOS до ПО; SIL 3 (двойная сертификация TÜV + отраслевой институт КНР); −20…+70 °C, G3-антикоррозия, 4000 м; применения: ESD/F&G/BMS/HIPPS на Sino-Korean Wuhan Petrochemical, Beihai Refining, Qingyang Petrochemical, Shengli Oilfield |
| китайский производитель (ист. № 245) TCS-500 | Компактная SIS (TÜV SÜD SIL 3, 1oo2D, до 1500 I/O) для средних установок и складов |
| китайский производитель (ист. № 232) | SIS-серии для нефтехимии и энергетики (TMR-контроллеры), атомная линейка HOLLiAS-N |
8.3. Полевая КИПиА и исполнительные механизмы
| Компания | Продукты и статус (2025, данные MIR Databank) |
|---|
| китайский производитель (ист. № 240) | PDS-интеллектуальные датчики давления (точность 0,05 %, диапазон 100:1, HART — № 1 среди китайских брендов, № 3 рынка КНР); расходомеры (электромагнитные, вихревые, Кориолис, ультразвуковые до 600 °C — № 1 среди кит. брендов); регулирующие клапаны и приводы (№ 2/№ 4 рынка КНР, № 1/№ 2 среди кит.); температурные приборы (№ 1 рынка КНР); участие во всех АЭС Китая |
| китайский производитель (ист. № 249) | Регулирующие и отсекные клапаны для НПЗ/нефтехимии (G-серия и др.), в т.ч. тяжёлые режимы |
| китайский производитель (ист. № 249) | Регулирующие клапаны LN8 и пневмоприводы AM8 — линейка в составе экосистемы китайский производитель (ист. № 245) |
| Позиционеры и PST | Китайские аналоги (китайский производитель (ист. № 240), китайский производитель (ист. № 245)) с HART/FDT-DTM и функцией частичного хода для ESD-клапанов |
8.4. SCADA/MES/historian и промышленное ПО
- китайский производитель (ист. № 245) SupOS / i-OMC — индустриальная ОС уровня предприятия (данные, приложения, цифровой двойник); Nyx — AI-native ОС (2024) ;
- китайский производитель (ист. № 232) — SCADA/MES для энергетики и нефтехимии;
- китайский производитель (ист. № 240) — решения «умная безопасность/умные воды» на базе AIoT и цифровых двойников ;
- Для РФ: требуется сопряжение с российским реестром ПО/ГосСОПКА — китайские платформы позиционируются как замена западным DCS/SCADA (Emerson/Honeywell/ABB/Siemens), ушедшим с рынка .
9. Сводная таблица «система → китайский аналог»
| Система | Западная практика (исторически) | Китайский аналог |
|---|
| DCS крупных НПЗ | Emerson DeltaV, Honeywell Experion PKS, Yokogawa CENTUM, ABB 800xA, Siemens PCS 7 | китайский производитель (ист. № 245) Webfield ECS-700 (лидер КНР 37,8 %), китайский производитель (ист. № 232) HOLLiAS MACS-K |
| SIS/ESD SIL 3 | Triconex Tricon/Trident, Honeywell SM, HIMA H51q, Yokogawa ProSafe | китайский производитель (ист. № 245) TCS-900 / TCS-900X (TÜV SIL 3 + IEC 62443 SL2, 5500+ систем) |
| SIS средних узлов | Triconex Trident, HIMA | китайский производитель (ист. № 245) TCS-500 (SIL 3, компакт) |
| PLC/CCS (антисург, пакеты) | Rockwell ControlLogix, Siemens S7, Schneider Modicon | китайский производитель (ист. № 232), китайский производитель (ист. № 245), китайский производитель (ист. № 250) |
| APC/RTO | Honeywell Profit, Aspen DMC3, Yokogawa SMOC | китайский производитель (ист. № 245) (лидер КНР, 28,6 %), отечественные российские |
| Датчики давления/расхода/температуры | Rosemount, E+H, Yokogawa, ABB | китайский производитель (ист. № 240) (№ 1 кит. бренд, 0,05 %, HART), полная линейка |
| Регулирующие/отсекные клапаны | Fisher, Samson, Flowserve, MOGAS | китайский производитель (ист. № 249), китайский производитель (ист. № 249), китайский производитель (ист. № 240) |
| Позиционеры/PST | Fisher DVC, Samson, Neles | китайский производитель (ист. № 240), китайский производитель (ист. № 245) (HART/FDT-DTM, PST) |
| SCADA/MES/historian | AVEVA (Wonderware/PI), Honeywell PHD, Aspen IP.21 | китайский производитель (ист. № 245) SupOS/i-OMC, китайский производитель (ист. № 232), отечественные (для ЗОКИИ) |
| Кибербезопасность АСУ ТП | Claroty, Nozomi, Dragos | Китайские: китайский производитель (ист. № 250)-industrial линейки; для РФ — российские (Industrial Diode, InfoWatch) в связке с кит. DCS |
