Технічне завдання (ТЗ) — це фундамент будь-якого проекту з автоматизації. Якщо воно складене грамотно, проєкт рухається швидко та без зайвих питань. Якщо ж ні — команда розробників гадатиме, що саме мав на увазі замовник, а замовник, у свою чергу, — чому система працює не так, як хотілося.

Пролог

Ідея написати цю статтю визрівала давно. Дуже часто до мене звертаються з проханням автоматизувати об’єкт, але при цьому немає чіткого розуміння — що саме має відбуватись, які процеси автоматизуються і як це все повинно працювати.

У результаті подається тендер або запит, а потім усе ще по сто разів переробляється. Чому? Тому що кожен учасник оцінює обсяг робіт, виходячи зі свого досвіду, підходів і уявлень. А вже потім з'ясовується, що хтось недозаклав клапани, хтось — панелі, а хтось уявляв зовсім інший принцип роботи.

Як інженер, який понад 15 років займається проєктами з автоматизації, хочу поділитися своїм досвідом і порадами, які допоможуть уникнути цих типових помилок. Дотримуючись простих, але чітких принципів підготовки технічного завдання, ви зможете максимально точно описати задачу і в результаті отримати реальний, а не фантастичний прорахунок по вартості та термінах.

1. Загальна інформація про об'єкт

На початку важливо дати коротке уявлення про виробництво:

• Назва об'єкта та його призначення (наприклад: "Дільниця підготовки сиропу для виробництва безалкогольних напоїв").
• Географічне розташування (якщо воно впливає на умови експлуатації).
• Короткий опис процесу, що автоматизується (типові операції, наявність етапів з дозуванням, змішуванням, нагріванням тощо).

Приклад:

Об’єкт – нова сиропна дільниця у місті Х. Завдання автоматизації — забезпечити керування, контроль та архівацію даних по 5 ємностях з дозуванням компонентів, мішалками, теплообмінником, CIP-мийкою.

PI&D – основа для розуміння автоматизації

Класична PI&D (Piping and Instrumentation Diagram) зазвичай призначена для технологічних процесів із трубопроводами, тобто:

• хімічне виробництво,

• фармацевтика (особливо субстанції),

• харчові процеси (варіння, пастеризація, CIP),

• водопідготовка, очищення тощо.

Якщо у вас уже є PI&D-схема — ви вже на пів шляху. Вона не лише допоможе швидко зібрати всю потрібну інформацію, а й дасть змогу адекватно розрахувати вартість обладнання та робіт.

Перед складанням таблиці виконавчих механізмів та датчиків обов’язково потрібно мати актуальну PI&D-діаграму.

Це основа, на якій базується все:

• визначення межі автоматизації (що автоматизуємо, а що – лишається під ручним контролем);

• точне бачення, яке обладнання де стоїть та як з’єднане;

• наявність всіх датчиків, виконавчих механізмів, з позначенням (P-101, V-302 тощо);

• взаємозв'язки між елементами (що чим керує, яка логіка запуску/зупинки, чи є блокування).

 

Приклад як може виглядати PI&D для елеватора.

Якщо PI&D ще немає — варто зробити хоча б спрощений ескіз (навіть у PowerPoint, Visio, чи Google Drawings), на якому будуть вказані:
- ємності, насоси, мішалки, трубопроводи;
- усі клапани та датчики з позначеннями;
- напрямок руху матеріалів;
- умовні позначення (наприклад, що червоний — це гаряча вода, синій — охолоджувач, зелений — очищена вода).
Непоганий шаблон PI&D можна знайти в Google Docs — є всі стандартні елементи, яких цілком вистачить для створення базової схеми на старті проєкту.

Чи потрібна PI&D-схема для автоматизації виробничої лінії ?

Для виробничої лінії PI&D зазвичай не використовується, бо там:

• немає трубопроводів (або майже немає),

• керування базується на механіці, пневматиці, транспортерних системах,

• логіка побудована навколо послідовностей, сенсорів, положень механізмів, а не навколо потоку речовин.

Що замість PI&D?

1. Механічне компонування лінії (Layout):
   
   

   • схема з розташуванням основних вузлів (транспортери, дозатори, обгортчики, маркувальники);

   • напрямок руху продукту або тари.

2. Функціональна схема керування (Functional Diagram / Sequence Flow):
   
   

   • блок-схема, що показує послідовність роботи вузлів;

   • вказівка на залежності між виконавчими механізмами й датчиками.

3. Умовні схеми пневматики/гідравліки, якщо є циліндри, клапани, маніпулятори тощо.

Модернізуємо вже існуючу лінію ?

У разі модернізації вже існуючої виробничої лінії на базі старого обладнання особливо важливо зібрати якомога більше вхідних даних про поточний стан системи.

Це можуть бути: наявні електричні та пневматичні схеми, специфікації обладнання (двигуни, клапани, датчики), інформація про типи та параметри приводів, типи розподільників та спосіб керування. Дуже бажано мати фото або відео роботи лінії в дії, щоб краще зрозуміти логіку процесу.

Якщо системою вже керує якесь ПЛК — важливо отримати резервну копію програми, якщо вона доступна, або хоча б роздруківку/опис алгоритму. Також варто перевірити, які компоненти ще в робочому стані, а які потребують заміни, та врахувати це при складанні технічного завдання на автоматизацію.

2. Склад об'єкта автоматизації

Щоб якісно реалізувати автоматизацію, потрібно чітко розуміти, з якими виконавчими механізмами ми працюємо. Це стосується як силових пристроїв (двигуни, нагрівачі, клапани), так і засобів контролю (датчики, сигналізатори, вимірювальні прилади).

Рекомендація: складати таблицю з усім обладнанням, яке бере участь у процесі, із зазначенням основних параметрів, способу керування та підключення. Це значно спрощує проєктування як електричної частини, так і програмної логіки.

Основні розділи таблиці можуть виглядати так:

Найменування обладнання	Тип/позначення	Потужність/тип сигналу	Спосіб керування	Місце встановлення	Коментарі
Насос P-101	Двигун 3~ 400В	1,5 кВт	Плавний пуск (softstarter)	Тех. ємність Т-101	Захист від сухого ходу
Мішалка M-201	Двигун 3~ 400В	2,2 кВт	Частотний перетворювач (VFD)	Реактор R-201	Зміна швидкості по рецепту
Клапан V-301	Пневматичний	24V DC / 5.6 бар	5/2 розподільник, окремий	На вході в CIP-станцію	Позиція відкрито/закрито
Датчик рівня L-401	Ультразвуковий	4–20 мА	Пряме підключення до PLC	Ємність Т-401	Контроль наповнення
Клапан V-302	Пневматичний	24V DC	У складі пневмострова FESTO	CIP-блок, колектор	З адресним керуванням

Які параметри важливо вказати:

• Для електродвигунів:

  • Потужність, напруга, кількість фаз.

  • Спосіб запуску: прямий, через плавний пуск, через частотний перетворювач.

  • Наявність термозахисту, давачів зворотного зв’язку (енкодери, тахо), гальм.

  • Для севродвигунів номінальний момент Nm та номінальні оберти RPM

• Для клапанів:

  • Тип (пневматичний/електромагнітний/моторизований).

  • Тип розподільника (3/2, 5/2, 5/3).

  • Наявність ручного дублювання (MAN/AUTO).

  • Виконання: окремий чи в складі пневмострова.

  • Наявність зворотного зв’язку (індуктивний/механічний датчик положення).

• Для датчиків:

  • Тип сигналу (цифровий 24В, аналоговий 4–20 мА, 0–10 В).

  • Принцип дії (індуктивний, ємнісний, ультразвук, тензо, температурний тощо).

  • Інтерфейси зв’язку (Modbus RTU, IO-Link, HART, ProfiBus).

• Для інших пристроїв (вентилятори, нагрівачі, дозатори):

  • Напруга/потужність.

  • Тип керування (реле, SSR, PWM).

  • Спосіб контролю (за температурою, тиском, вагою тощо).

Навіщо це потрібно?

• Проектанти електричних схем зможуть одразу врахувати кількість виходів PLC, тип модулів, підбір захисту.

• Програміст розуміє, які сигнали є, як ними керувати і чи треба передбачити спеціальну логіку (наприклад, плавний розгін/гальмування, ручне керування в аварійному режимі).

• Замовник одразу бачить, що входить у проєкт, а що — ні. Немає непорозумінь типу “а чому цей клапан не підключили до SCADA?”

Якщо об’єкт великий — таблицю краще розділити по зонах або по типах обладнання: "Насоси", "Клапани", "Датчики", "Двигуни", "Шафи керування", "Вузли CIP", тощо.

3. Функціональні вимоги

Це серце технічного завдання. Тут треба чітко відповісти на запитання: що саме має робити система?

Сюди входить:

• Режими керування: ручний, автоматичний, тестовий.

• Логіка роботи вузлів: наприклад, насос не вмикається без підтвердження рівня в ємності.

• Технологічні рецепти: якщо є.

• Тренди, журнали подій, сигналізація аварій, історія втручань оператора.

• Архівація параметрів: що саме архівується, з якою періодичністю.

4. Апаратна частина

Цей розділ визначає "залізо":

• Який контролер планується (наприклад, Siemens S7-1500 або "аналогічний не нижчого класу").

• Чи потрібна панель оператора, чи буде вся візуалізація через SCADA.

• Які датчики вже встановлені, а які має підібрати підрядник.

• Типи мереж: PROFINET, Modbus RTU, Ethernet/IP — залежить від сумісності.

Якщо ви не маєте точних моделей — окей. Важливо вказати вимоги: "Швидкість реакції не гірше 250 мс", "Забезпечити дистанційне оновлення ПЗ" і т.д.

5. Програмне забезпечення

Тут визначається:

• Який інженерний пакет має використовуватись: наприклад, TIA Portal, Codesys, Schneider EcoStruxure.

• Чи потрібна відкрита архітектура (щоб можна було надалі обслуговувати своїми силами).

• Які мови програмування: LAD, FBD, SCL тощо.

• Якщо є стандарти, яких треба дотримуватись (IEC 61131-3, GAMP5, внутрішній корпоративний стандарт), їх варто згадати.

6. Вимоги до HMI/SCADA

• Скільки екранів планується?

• Чи має бути доступ через інтернет або локально?

• Чи потрібно фільтрування подій, логування доступу?

• Якою мовою має бути інтерфейс? Чи потрібна мультимовність?

• Кількість користувачів, рівні доступу, ролі (оператор, інженер, адміністратор).

7. Електричні шафи та живлення

• Напруга: 24В, 230В, 400В.

• Чи потрібне резервне живлення (UPS)?

• Умови навколишнього середовища: температура, вологість, клас захисту IP.

• Чи є обмеження по розмірах шаф, місцю встановлення?

8. Безпека

• Які аварійні ситуації має розпізнавати система?

• Чи є потреба у Safety PLC?

• Чи потрібні зони блокування/взаємозалежності?

• Чи є вимоги стандарту SIL або Performance Level?

9. Документація

• Які креслення мають бути на виході: EPLAN, AutoCAD, Excel?

• Чи потрібно формувати інструкції для оператора, настанови для налаштування, акти виконаних робіт, журнали FAT/SAT?

• Формат передачі проєкту: PDF, оригінали файлів, архів TIA Portal, лістинги програм.

10. Етапи реалізації

• Чи має бути поетапне впровадження?

• FAT (тестування на території інтегратора) — так/ні?

• SAT (пусконаладка на об’єкті) — умови, терміни.

11. Спеціальні вимоги

• Орієнтовний бюджет (якщо відомо).

• Бажані виробники обладнання.

• Обмеження по строках.

• Побажання до стилю візуалізації або сумісності з наявними системами.

• Який формат приймання: тест-кейси, контрольні списки?

Порада наостанок:

Звісно, можна місяцями готувати ідеальне технічне завдання, з кресленнями, діаграмами, моделями в 3D та запахом свіжої кави в кожному PDF-файлі. Але якщо часу нема, або просто не хочеться — є лайфхак. Складіть хоча б табличку з усіма виконавчими механізмами, зазначте їхню потужність і як ви збираєтеся ними керувати (прямо, плавно, чи через танці з частотником). І окремо — табличку з усіма давачами. От і все. Це як мінімум дозволить виконавцю не гадати на кавовій гущі, а вже приблизно прикинути бюджет і обсяг робіт. Далі — буде видно.

І головне: не соромтесь запитувати. Автоматизація — це не чорна магія, це просто дуже добре структурований процес ;)