Россия
Рассмотрено применение локальных беспроводных сетей связи как дополняющего слоя в АСУ ТП. Определены критерии выбора технологий для полевого и цехового уровней. Проведено сравнение стандартов Wireless HART, ISA100.11a и промышленного Wi Fi по детерминизму, помехоустойчивости, энергоэффективности и кибербезопасности. Предложена архитектура интеграции через шлюзы с использованием OPC UA и MQTT
АСУ ТП, беспроводная связь, Wireless HART, ISA100.11a, промышленный Wi‑Fi, OPC UA, MQTT, кибербезопасность
Современные АСУ ТП развиваются за счёт роста числа измерительных каналов, внедрения предиктивной диагностики и необходимости оперативного доступа к данным оборудования [1].
В действующих производствах прокладка кабеля нередко ограничена технологическими и организационными факторами (горячие зоны, взрывоопасные помещения, высокая стоимость простоев), поэтому локальные беспроводные сети рассматриваются как инструмент ускорения модернизации и снижения затрат на монтаж. При этом беспроводной сегмент должен обеспечивать надёжность технологического обмена и не снижать уровень безопасности объекта.
Цель исследования – определить рациональные области применения локальных беспроводных цифровых систем связи в АСУ ТП и сформировать критерии выбора технологий для полевого и цехового уровней. Критерии включают детерминизм и задержку доставки, устойчивость к индустриальным помехам, энергетическую эффективность узлов, масштабируемость, удобство интеграции, а также кибербезопасность. Для оценки последнего аспекта использованы подходы IEC 62443-3-3 и рекомендации по защите ICS из NIST SP 800-82.
На полевом уровне, где преобладают задачи мониторинга и важна автономная работа датчиков, применимы специализированные промышленные беспроводные сети. Wireless HART (IEC 62591) использует расписание передачи, частотные прыжки и ячеистую маршрутизацию, что повышает помехоустойчивость и вероятность доставки пакетов в условиях металлоконструкций. ISA100.11a обеспечивает сопоставимую надёжность и гибко задаёт профили трафика и приоритеты сообщений [2]. Промышленный Wi‑Fi целесообразен преимущественно для сервисных и информационных задач цехового уровня (мобильные HMI, доступ к журналам, видео, обновления), поскольку при неблагоприятной радиосреде и перегрузках его детерминизм ниже, чем у полевых сетей [3].
Кибербезопасность беспроводных подключений требует зонирования сети, ограничения доступов, управления ключами/сертификатами, журналирования и регулярной проверки конфигураций, что соответствует IEC 62443‑3‑3 и практикам NIST SP 800‑82.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что локальные беспроводные цифровые системы связи следует рассматривать как дополняющий слой: для батарейной телеметрии предпочтительны Wireless HART/ISA100.11a, а для сервисных потоков – Wi‑Fi при условии радиопланирования, резервирования и контроля параметров качества.
1. Барбасова Т.А. Промышленные сети и системы связи: учебное пособие / Т.А. Барбасова, Е.А. Канашев. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2020. – 144 с.
2. Тагиров Д.Н. WirelessHart – единственный беспроводной протокол связи, удовлетворяющий требования рынка АСУТП / Д.Н. Тагиров // Технические средства автоматизации. – 2013. – № 8. – С. 56–58.
3. Белов Л.М. Кибербезопасность промышленных беспроводных сетей: угрозы и решения / Л.М. Белов. – Текст: электронный // Инженерная практика. – 2022. – № 3. – С. 45–52.
