نظرًا لوجود الكثير من الخبرة في مجال الأتمتة الصناعية، فإننا نبحث دائمًا عن أفضل الخيارات لحل مشكلاتنا. اعتمادًا على المواصفات الفنية للعميل، كان علينا اختيار قاعدة أو أخرى من الأجهزة والبرامج. وإذا لم تكن هناك متطلبات صارمة لتثبيت معدات Siemens بالتزامن مع بوابة TIA، كقاعدة عامة، وقع الاختيار على MasterSCADA 3.XX. ولكن لا شيء يدوم إلى الأبد تحت الشمس..
حول تجربتي في التحول إلى MasterSCADA 4D والمتطلبات الأساسية وميزات عمله على أجهزة الكمبيوتر المدمجة ذات بنية ARM ضمن هذه المقالة.
الشروط
لقد بدأنا باختبار تطور جديد نسبيًا من Insat - MasterSCADA 4D - منذ وقت ليس ببعيد. وكانت هناك عدة شروط مسبقة لذلك. أولاً، أجرينا العديد من الدراسات الاستقصائية المستقلة بين الخبراء في مجال الأتمتة الصناعية لمعرفة أنظمة SCADA الأكثر شيوعًا (الشكل 1). ووفقا لنتائج الاستطلاع، يحتل نظام MasterSCADA المركز الأول بين الأنظمة المحلية.
الشكل 1 - نتائج استطلاع لأنظمة SCADA الأكثر شيوعًا (صورة قابلة للنقر)
ويمكن النظر في الشرط الثاني..
الآن دعنا ننتقل مباشرة إلى MasterSCADA 4D نفسه. ويتكون من منتجين برمجيين، وهما: بيئة التطوير وبيئة التشغيل. سنتحدث عن كيفية عمل كل جزء من هذه الأجزاء أدناه.
بيئة التطوير
تم إنشاء مشروع النظام في بيئة تطوير MasterSCADA 4D؛ للقيام بذلك، تحتاج إلى الحصول على نسخة مجانية على موقع Insat وتثبيته باتباع المطالبات.
الشكل 2 - واجهة بيئة التطوير (صورة قابلة للنقر)
أول ما يلفت انتباهك هو الواجهة الممتعة لبيئة التطوير والهيكل الهرمي المناسب للمشروع. الآن، في مشروع واحد، يمكنك إنشاء برنامج ليس فقط لمكان عمل آلي، ولكن أيضًا للمنشأة بأكملها، بدءًا من وحدة التحكم وانتهاءً بمحطة عمل الخادم أو المشغل.
بيئة التطوير تعمل فقط على نظام التشغيل Windows، هذا أمر مألوف ومقبول نسبياً، لكن بيئة التشغيل (RunTime) فاجأت بسرور بقدرتها على التكامل مع أنظمة التشغيل المختلفة وهياكل المعالجات، ولكن سنتحدث عن ذلك لاحقاً.
لقد سررت أيضًا بالمكتبة الكبيرة لعناصر التصور. سيتمكن المتخصصون من مختلف المجالات من العثور على عناصر التصور لأنفسهم دون اللجوء إلى الرسم أو البحث عن الرموز على الإنترنت.
الشكل 3 - عناصر التصور (صورة قابلة للنقر)
بروتوكولات الاتصال
يدعم النظام برامج تشغيل مختلفة (بروتوكولات التبادل)، والتي يتم دمجها في MasterSCADA 4D افتراضيًا:
- مودبوس TCP/RTU، RTU عبر TCP
- ديكون
- او بي سي يو ايه/دا/HDA
- IEC61850
- SNMP
- كيو
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- ميركوري (مكتبة منفصلة)، إلخ.
بيئة التشغيل
يمكن تشغيل بيئة التشغيل على أنظمة تشغيل مختلفة وبنيات الكمبيوتر الشخصي؛ ويمكنك أيضًا تشغيل RunTime على جهاز محلي؛ ويتم تثبيته مع بيئة التطوير وتشغيله لمدة ساعة (أو 32 علامة) دون قيود.
جهاز انتيكسجيت
يتم تثبيت MasterSCADA Runtime مسبقًا كخيار منفصل على جهاز الكمبيوتر المدمج AntexGate المزود بمعالج ARM ونظام تشغيل. Debianسنقوم بإجراء اختبارات على هذا الجهاز.
الشكل 4 - جهاز AntexGate
الميزات:
- وحدة المعالجة المركزية: 4-core x64 ARM v8 Cortex-A53
- ذاكرة الوصول العشوائي 1.2 ميجا هرتز: LPDDR2 1024 ميجا بايت
- الذاكرة غير المتطايرة: 8/16/32 جيجابايت eMMC
يمكنك قراءة المزيد عن الجهاز .
لنقم بتشغيل البرنامج في الجهاز التنفيذي. على سبيل المثال، قمنا بإنشاء الاستقصاء والتحكم في الجهاز باستخدام بروتوكول Modbus RTU؛ تعتبر عملية إعداد الاستقصاء بديهية وتشبه إلى حد ما إعداد خادم OPC مألوف. صحيح أن RunTime يحتوي الآن على برامج تشغيل بروتوكول مدمجة لتبادل البيانات.
على سبيل المثال، دعونا ننشئ مشروعًا بسيطًا للتحكم في ثلاث مضخات وصمامين لعملية تصنيع مجردة. في بيئة التطوير يبدو الأمر هكذا، كما في الشكل 5.
الشكل 5 - المشروع في بيئة التطوير (صورة قابلة للنقر)
ونتيجة لذلك، حصلنا على مخطط تذكيري بسيط (الشكل 6) يعمل في أي متصفح يدعم HTML5.
الشكل 6 - مخطط ذاكري (الرسوم المتحركة بتنسيق GIF قابلة للنقر عليها)
خيارات عرض معلومات HMI
من الممكن الاتصال ببيئة التنفيذ عبر WEB؛ وهذا الخيار لا يمنعنا من اختيار عميل لعرض البيانات على المخطط الذاكري.
في حالتنا، يوفر الجهاز إخراج المعلومات عبر HDMI، Ethernet، 3G.
عند الاتصال عبر HDMI، يمكننا الوصول إلى LocalHost 127.0 0.1:8043 من خلال المتصفح المدمج في AntexGate، أو الاتصال بعنوان IP ثابت: 8043 على الإنترنت أو الشبكة المحلية للمؤسسة مع "Thin Client" آخر.
الشكل 7 - هيكل مراقبة الويب (صورة قابلة للنقر)
كانت الأخبار المثيرة للاهتمام هي بروتوكول MQTT الذي طال انتظاره، والذي لم يكن كافيًا عادةً لمراقبة الكائنات البعيدة في أنظمة SCADA.
اليوم، لدى الجميع الفرصة للحصول على خادم VDS غير مكلف على الإنترنت بعنوان IP ثابت (على سبيل المثال، خادم موقع الشركة) ونشر MQTT Broker (على سبيل المثال، Mosquito) عليه.
بعد أن تلقينا خادمًا واحدًا مع وسيط MQTT، يمكننا بسهولة التخلص من خدمات المشغلين باهظة الثمن - IP الثابت ودفع 900 روبل سنويًا بدلاً من 4000 روبل لاتصالات 3G.
الشكل 8 - هيكل مراقبة MQTT (صورة قابلة للنقر)
لن يوفر إنشاء الشبكة هذا حركة المرور فحسب، بل سيوفر أيضًا البيانات، نظرًا لأن نقل البيانات عبر بروتوكول Modbus TCP على الإنترنت لا يضمن أمان وجودة الاتصال.
وبالتالي، يمكنك بيع مشاريع قابلة للتكرار يختار فيها العميل مزود الإنترنت بنفسه. ولا أحد يواجه مشكلة في إعداد عناوين IP وتخصيصها: يقوم العميل بإدخال أي بطاقة SIM بنفسه أو يتصل بجهاز توجيه باستخدام خادم DHCP.
أداء السرعة
الشيء الرئيسي بالنسبة للمشروع هو السرعة، وسوف يساعدنا ما يسمى "المهام". بشكل افتراضي، تحتوي كل عقدة على واحدة فقط عند إنشائها - المهمة الرئيسية. يمكن لمطور المشروع إنشاء أكبر عدد ممكن منها لتشغيل مشروع معين. ستعتمد ميزات الحساب، على سبيل المثال، دورة الحساب، على إعدادات مهمة معينة. سيعمل كل واحد منهم بشكل مستقل عن الآخرين في الجهاز. يُنصح بإنشاء عدة مهام إذا كان من الضروري توفير دورات حسابية مختلفة لبرامج المشاريع المختلفة.
هذه الميزة مثيرة للاهتمام بشكل خاص للأجهزة التي تحتوي على معالج متعدد النوى. يتم إطلاق كل "مهمة" كعملية منفصلة في النظام ويتم توزيع الحمل بالتساوي عبر المعالج. يحتوي جهاز AntexGate على معالج ARM مزود بـ 4 نوى بتردد 1.2 جيجا هرتز و1 جيجا بايت من ذاكرة الوصول العشوائي، مما يسمح لك بإنشاء 4 مهام كبيرة على الأقل وتوزيع الحمل عبر النوى. بالمقارنة مع PLC، يمكن لـ AntexGate توفير قوة حوسبة أكبر بأربع مرات على الأقل بنفس السعر.
الشكل 9 - تحميل قدرات حوسبة AntexGate في وضع التشغيل (صورة قابلة للنقر عليها)
كما نرى من الشكل 9، فإن حمل وحدة المعالجة المركزية لا يزيد عن 2,5%، ويتم تخصيص 61 ميجابايت فقط من الذاكرة. وبالتالي، فإن مشروع وقت التشغيل الصغير يستهلك عددًا قليلاً جدًا من الموارد المضمنة.
يمكن استخدام الجهاز ليس فقط كوحدة تحكم، ولكن أيضًا كخادم متكامل مع استقصاء أكثر من 2000 نقطة إدخال/إخراج والقدرة على دعم أكثر من 100 عميل ويب.
على سبيل المثال، لنقم بتوصيل 9 عملاء WEB بالجهاز ونرى التقدم المحرز في استهلاك الموارد (الشكل 10).
الشكل 10 - تحميل قدرات الحوسبة لـ AntexGate عند توصيل 9 عملاء WEB (صورة قابلة للنقر عليها)
كما ترون من الشكل أعلاه، ارتفع استخدام وحدة المعالجة المركزية من متوسط 2,5% إلى 6%، وتم تخصيص ذاكرة إضافية بمقدار 3 ميجابايت فقط.
بفضل الإمداد الكبير بموارد الحوسبة الخاصة بالجهاز، لا يحتاج المطور إلى التقليل من جودة البرنامج الذي تم إنشاؤه في MasterSCADA 4D.
عبر منصة
أود أيضًا أن أشير إلى طبيعة النظام الأساسي المشترك لنظام SCADA قيد النظر، والذي يمنح القائمين على التكامل خيارًا كبيرًا من الأنظمة الأساسية لتنفيذ مشاريعهم. بفضل هذا النهج، أصبح الانتقال بين أنظمة التشغيل أو بنيات الكمبيوتر الشخصي بسيطًا للغاية.
اختتام
يعد MasterSCADA 4D منتجًا جديدًا نسبيًا من Insat. اليوم لا يوجد الكثير من المعلومات حول العمل مع منتج البرنامج هذا كما نود. ومع ذلك، يمكنك تنزيل بيئة تطوير مجانية من الموقع الرسمي للشركة؛ فهي تحتوي على تعليمات مفصلة جدًا حول العمل مع البرنامج.
الشكل 11 - نافذة التعليمات (صورة قابلة للنقر)
في الختام، أود أن أقول إن هذه المقالة تحتوي على بيانات تمهيدية حول منتج برنامج MasterSCADA 4D ولا تذكر الكثير. ومع ذلك، بدعمكم، سنصدر أمثلة ودروسًا أكثر تفصيلاً حول العمل مع هذا المنتج البرمجي.
أود أن أرى في التعليقات ما هي الأسئلة التي تهمك أكثر. وإذا أمكن، سنقوم بتحويل الأسئلة الأكثر شيوعًا إلى درس حول إنشاء المشاريع في MasterSCADA 4D.
المصدر: www.habr.com
