Details
| Title | Разработка распределенной архитектуры АСУТП с применением открытых платформ: выпускная квалификационная работа магистра: направление 27.04.04 «Управление в технических системах» ; образовательная программа 27.04.04_07 «Распределенные интеллектуальные системы управления» = The development of a distributed architecture model for automated process control (APC) systems based on open software components |
|---|---|
| Creators | Березовский Кирилл Олегович |
| Scientific adviser | Потехин Вячеслав Витальевич |
| Organization | Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Институт компьютерных наук и кибербезопасности |
| Imprint | Санкт-Петербург, 2026 |
| Collection | Выпускные квалификационные работы ; Общая коллекция |
| Subjects | распределенная архитектура ; АСУТП ; открытые платформы ; linux ; OPC UA ; MQTT ; modbus ; node-red ; masterscada 4d ; zabbix ; промышленная автоматизация ; distributed architecture ; APC system ; open platforms ; industrial automation |
| Document type | Master graduation qualification work |
| Language | Russian |
| Level of education | Master |
| Speciality code (FGOS) | 27.04.04 |
| Speciality group (FGOS) | 270000 - Управление в технических системах |
| DOI | 10.18720/SPBPU/3/2026/vr/vr26-4944 |
| Rights | Доступ по паролю из сети Интернет (чтение) |
| Additionally | New arrival |
| Record key | ru\spstu\vkr\44737 |
| Record create date | 9/4/2026 |
Allowed Actions
–
Action 'Read' will be available if you login or access site from another network
| Group | Anonymous |
|---|---|
| Network | Internet |
Рассмотрены преимущества открытых платформ (Linux, OPC UA, MQTT) перед проприетарными аналогами, обоснован выбор компонентов с учетом требований к надежности и производительности. Спроектирована схема взаимодействия элементов распределенной системы: топология промышленной сети, интеграция протоколов Modbus и OPC UA с использованием Node-RED, настройка мониторинга Zabbix. Представлена модель реализации на базе пилотной установки «АРСКА»: разработана SCADA-система в MasterSCADA 4D, реализованы потоки конвертации данных в Node-RED, организован мониторинг инфраструктуры. Результаты подтвердили состоятельность предложенной архитектуры и ее преимущества в адаптивности к изменениям технологической среды.
The advantages of open platforms (Linux, OPC UA, MQTT) over proprietary alternatives are examined, and the selection of components is justified considering reliability and performance requirements. The interaction scheme of distributed system elements is designed, including industrial network topology, integration of Modbus and OPC UA protocols using Node-RED, and configuration of Zabbix monitoring. The implementation model is presented using the "ARSKA" pilot plant: a SCADA system is developed in MasterSCADA 4D, data conversion flows are implemented in Node-RED, and infrastructure monitoring is organized. The results confirm the viability of the proposed architecture and its advantages in adaptability to changing technological environments.
| Network | User group | Action |
|---|---|---|
| ILC SPbPU Local Network | All |
|
| Internet | Authorized users SPbPU |
|
| Internet | Anonymous |
|
- Введение
- 1 Методологические основы распределенных АСУТП и открытых платформ
- 1.1 Концепции и положения создания распределенных систем автоматизированного управления технологическими процессами
- 1.2 Классификация и виды распределенных АСУТП: преимущества и недостатки
- 1.3 Обзор и анализ существующих открытых платформ для построения АСУТП
- 1.4 Сравнительный анализ открытых и закрытых платформ для построения АСУТП
- Минимальная в стандарте (добавляется внешними надстройками вроде DDS Security)
- Встроенная комплексно: аутентификация (сертификаты X.509), авторизация, шифрование, целостность. Уровень — корпоративный
- Базовая (зависит от реализации, обычно TLS поверх TCP)
- Безопасность
- Максимальная. Задержки в десятки микросекунд (UDP + Multicast
- Высокая, но упирается в производи-тельность брокера
- Средняя. Накладные расходы на парсинг сложных моделей
- Производительность
- Полностью децентрализована. Автоматическое динамическое обнаружение узлов. Нет единой точки отказа
- Есть единая точка отказа — брокер (решается кластеризацией
- Не требует центрального узла (Peer-to-Peer в клиент-серверной модели)
- Зависимость от инфраструктуры
- Очень низкие (заголовок от 2 байт, работа на микроконтроллерах)
- Высокие (требует ОС реального времени и памяти)
- Высокие (требует мощного процессора и ОС)
- Ресурсы устройства
- Сбор телеметрии с простых датчиков (температура, вибрация), отправка в облако, удаленный мониторинг.
- Робототехника, управление станками с ЧПУ, авиакосмическая отрасль, быстрые контуры управления
- Связь ПЛК -> SCADA, замена классического OPC, передача сложных 3D-моделей деталей, вертикальная интеграция с MES/ERP
- Типичные сценарии
- 2 Методология построения современных распределенных АСУТП и проблематика внедрения открытых платформ
- 2.1 Характеристика объектно-ориентированной предметной области для построения распределенной АСУТП
- 2.2 Архитектура распределенных АСУТП и их интеграции в открытые платформы
- 2.3 Системные проблемы и недостатки применение открытых платформ
- 3 Реализация модели открытой АСУТП с применением открытых платформы
- 3.1 Структурная схема АСУТП на базе открытых платформ
- 3.2 SCADA-системы мониторинга и управления технологическим процессом с функциями моделирования
- 3.3 Конвертация данных между промышленными протоколами в среде Node-RED
- 3.4 Мониторинг инфраструктуры АСУТП с открытыми платформами средствами Zabbix
- 4 Построенная интегрированная архитектура АСУТП с открытыми платформами и рекомендации к внедрению
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- D:\УЧЕБА\Магистратура\5. Диплом\ВКР Задание (без подписи) Березовский КО.pdf
- D:\УЧЕБА\Магистратура\5. Диплом\ВКР Титульный лист.pdf
