RUBICON engineering center

Нижний уровень АСУ ТП (датчики, приборы)

Синонимы: полевой уровень АСУ ТП, Field level, уровень 0, уровень 1 АСУ ТП
Полевой уровень АСУ ТП — датчики, измерительные приборы, исполнительные механизмы, кабельные сети. Непосредственно взаимодействует с технологическим процессом. Первичное преобразование физических величин в электрические сигналы для ПЛК.

Нижний (полевой, Field level) уровень АСУ ТП — это физический контур взаимодействия автоматики с реальным технологическим процессом. На нём находятся все устройства, которые «видят», «слышат» и «действуют» в процессе.

Что относится к нижнему уровню

Датчики (измерение)

  • Температуры — термопары, термосопротивления Pt100/Pt1000, инфракрасные
  • Давления — пьезоэлектрические, тензометрические, манометры с токовым выходом
  • Расхода — вихревые, ультразвуковые, электромагнитные, Кориолисовы
  • Уровня — радарные, ультразвуковые, гидростатические, ёмкостные
  • Анализа — газоанализаторы (CO, O₂, CH₄), pH-метры, кондуктометры
  • Положения — концевые выключатели, энкодеры, LVDT

Исполнительные механизмы (воздействие)

  • Электроприводы задвижек и клапанов (Siemens SKD, Belimo, Rotork)
  • Частотные преобразователи (управление скоростью насосов, вентиляторов)
  • Соленоидные клапаны (включение/отключение потоков)
  • Пускатели двигателей (прямой пуск, звезда-треугольник)

Кабельные сети

  • Аналоговые линии 4-20 мА (помехозащищённые витые пары в экране)
  • Промышленные шины Profibus, Modbus RTU, HART, FOUNDATION Fieldbus
  • Силовые линии питания двигателей и приводов

Требования

  • Взрывозащита для нефтегаза, химии (Ex d, Ex ia, Ex p)
  • IP защита от пыли и влаги (IP65-67 для открытых установок)
  • Температурный диапазон -40..+70°C для российских объектов
  • Метрологические сертификаты для коммерческого учёта
  • Диагностика через HART или цифровые протоколы

Типовая архитектура

Датчики (4-20 мA + HART) → клеммные шкафы в полевых зонах → многожильные кабели в кабельных эстакадах → операторные / шкафы автоматизации → клеммы входов/выходов модулей ПЛК.

Проблемы и типовые ошибки

  • Длинные кабели от датчиков 4-20 мА (>500 м) без правильного экранирования — помехи от силовой проводки
  • Отсутствие группового заземления датчиков
  • Неправильный выбор взрывозащиты для зоны (например Ex n вместо Ex d)
  • Экономия на термопарах с коротким сроком службы в агрессивных средах

Нижний уровень определяет точность и надёжность всей АСУ ТП — ошибки на этом уровне невозможно компенсировать на верхних.

Частые вопросы

  • Чем нижний уровень АСУ ТП отличается от нулевого?
    По модели ISA-95: уровень 0 — сам технологический процесс (физика, химия, механика). Уровень 1 — приборы и датчики, непосредственно взаимодействующие с процессом (нижний уровень АСУ ТП). На практике термины «полевой уровень» и «нижний уровень» часто объединяют уровни 0 и 1.
  • Какой протокол выбрать для датчиков нижнего уровня — 4-20 мА или цифровой?
    Для стандартных задач с 1 параметром на точку — 4-20 мА (простота, надёжность). Для «умных» датчиков с диагностикой — HART (аналог 4-20 мА + цифровой слой). Для современных объектов с большим числом датчиков — Profibus PA или FOUNDATION Fieldbus (один кабель на цепочку датчиков, экономия на монтаже).

Источники

  1. ISA-95 — Enterprise-Control System Integration — ISA
  2. ГОСТ Р МЭК 61131 — Программируемые контроллеры — Росстандарт
Автор: Sergey
Опубликовано: 28.10.2026
Обновлено: 27.10.2026
Нижний уровень АСУ ТП — датчики, приборы, исполнительные механизмы | РУБИКОН