Детальная информация

Объектом исследования является информационное обеспечение оборудования автоматизированных систем управления технологическими процессами. Предметом — модель данных и архитектура программного прототипа цифрового паспорта оборудования АСУТП, обеспечивающего хранение, версионирование и обмен описаниями через единую шину передачи данных. Цель работы — разработка прототипа цифрового паспорта оборудования АСУТП, поддерживающего хранение структурированных описаний, их версионирование и интеграцию с промышленными протоколами Modbus и OPC UA. В ходе исследования решены задачи: проведён аналитический обзор подходов к цифровизации АСУТП, сформулированы содержательные, функциональные и интеграционные требования к цифровому паспорту, разработана модель данных в форматах JSON и XML, спроектирована многоуровневая архитектура прототипа, реализован модуль интеграции с промышленными протоколами, выполнена апробация на модельной конфигурации АСУТП. В работе использованы методы системного анализа, объектно-ориентированного проектирования, имитационного моделирования и экспериментальной оценки на модельной конфигурации. Научная новизна работы состоит в формировании единого описания оборудования АСУТП, согласованного с требованиями перспективной единой шины передачи данных и пригодного для поддержки предиктивных сервисов, а также в разделении требований к цифровому паспорту на три категории — содержательную, функциональную и интеграционную. Практическая значимость результатов. Разработанный прототип применим при построении цифровых двойников промышленного оборудования, модернизации действующих АСУТП, выполнении проектных работ и формировании технических заданий на интеграционные подсистемы. Полученные результаты прошли проверку на модельной конфигурации АСУТП, подтвердившей корректность обмена данными через единую шину передачи данных, устойчивость прототипа к нештатным ситуациям и применимость для задач предиктивного обслуживания.

The object of the study is the information support of equipment of process control systems. The subject is the data model and architecture of a software prototype of a digital passport that provides storage, version control and exchange of equipment descriptions through a unified data bus. The aim of the work is to develop a prototype digital passport of process control system equipment that supports the storage of structured equipment descriptions, their version control and integration with industrial protocols Modbus and OPC UA. The following tasks were solved: an analytical review of approaches to the digitalisation of process control systems was carried out; content-related, functional and integration requirements for the digital passport were formulated; a data model in JSON and XML formats was developed; a multilevel prototype architecture was designed; an integration module with industrial protocols was implemented; the prototype was tested on a model configuration. Methods of system analysis, object-oriented design, simulation modelling and experimental evaluation on a model configuration were used. The scientific novelty of the work consists in forming a unified description of process control system equipment, consistent with the requirements of the prospective unified data bus and suitable for supporting predictive services, and in dividing requirements for the digital passport into three categories — content, functional and integration. Practical value. The developed prototype can be used for building digital twins of industrial equipment, modernising existing process control systems, performing design work and preparing technical specifications for integration subsystems. The obtained results were verified on a model configuration of a process control system, which confirmed the correctness of data exchange through the unified data bus, the resilience of the prototype to abnormal situations and its applicability to predictive maintenance tasks.