SCADA على التوت: أسطورة أم حقيقة؟

الشتاء قادم. يتم استبدال وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) تدريجيًا بأجهزة الكمبيوتر الشخصية المدمجة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن قوة أجهزة الكمبيوتر تسمح لجهاز واحد بدمج وظائف وحدة التحكم القابلة للبرمجة والخادم و(إذا كان الجهاز يحتوي على مخرج HDMI) أيضًا محطة عمل المشغل الآلي. الإجمالي: خادم الويب وجزء OPC وقاعدة البيانات ومحطة العمل في حالة واحدة، وكل هذا مقابل تكلفة PLC واحد.

في هذه المقالة سننظر في إمكانية استخدام أجهزة الكمبيوتر المدمجة هذه في الصناعة. لنأخذ جهازًا يعتمد على Raspberry Pi كأساس، ونصف خطوة بخطوة عملية تثبيت نظام SCADA مفتوح المصدر ومفتوح المصدر بتصميم روسي عليه - Rapid SCADA، وكذلك تطوير مشروع لمحطة ضاغط مجردة، مهام والتي ستتضمن التحكم عن بعد بالضاغط وثلاثة صمامات، بالإضافة إلى تصور عملية إنتاج الهواء المضغوط.

دعونا نحجز على الفور أنه يمكن حل المشكلة بطريقتين. في الأساس، لا يختلفون عن بعضهم البعض، والسؤال الوحيد هو العنصر الجمالي والعملي. لذلك نحن بحاجة:

1.1 يتضمن الخيار الأول وجود Raspberry Pi 2/3/4 نفسه، بالإضافة إلى وجود محول USB إلى RS485 (ما يسمى بـ "الصافرة"، والذي يمكن طلبه من Alliexpress).

الشكل 1 - محول Raspberry Pi 2 وUSB إلى RS485

1.2 يتضمن الخيار الثاني أي حل جاهز يعتمد على Raspberry، موصى به للتركيبات في البيئات الصناعية ذات منافذ RS485 المدمجة. على سبيل المثال، كما هو موضح في الشكل 2، استنادًا إلى وحدة Raspberry CM3+.

الشكل 2 - جهاز AntexGate

2. جهاز مزود بـ Modbus للعديد من سجلات التحكم؛

3. جهاز كمبيوتر يعمل بنظام Windows لتكوين المشروع.

مراحل التطوير:

1. الجزء الأول. تثبيت Rapid SCADA على Raspberry؛
2. الجزء الثاني. تثبيت Rapid SCADA على نظام التشغيل Windows؛
3. الجزء الثالث. تطوير المشروع وتنزيله على الجهاز؛
4. الاستنتاجات.

الجزء الأول. تثبيت Rapid SCADA على Raspberry

1. املأ форму على موقع Rapid Scada للحصول على التوزيع وتنزيل أحدث إصدار لنظام التشغيل Linux.

2. قم بفك ضغط الملفات التي تم تنزيلها وانسخ المجلد "scada" إلى الدليل / الأراضي الفلسطينية المحتلة الجهاز.

3. ضع ثلاثة نصوص برمجية من مجلد "daemons" في الدليل / الخ / init.d

4. نمنح الوصول الكامل إلى ثلاثة مجلدات للتطبيق:

sudo chmod -R ugo+rwx /opt/scada/ScadaWeb/config
sudo chmod -R ugo+rwx /opt/scada/ScadaWeb/log
sudo chmod -R ugo+rwx /opt/scada/ScadaWeb/storage

⠀5. جعل البرامج النصية قابلة للتنفيذ:

sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh

⠀6. إضافة مستودع:

sudo apt install apt-transport-https dirmngr gnupg ca-certificates
sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-keys 3FA7E0328081BFF6A14DA29AA6A19B38D3D831EF
echo "deb https://download.mono-project.com/repo/debian stable-stretch main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mono-official-stable.list
sudo apt update

⠀7. تثبيت Mono .NET Framework:

sudo apt-get install mono-complete

⠀8. تثبيت خادم Apache HTTP:

sudo apt-get install apache2

⠀9. تثبيت وحدات إضافية:

sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server4

⠀10. إنشاء رابط لتطبيق الويب:

sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada

⠀11. انسخ الملف من الأرشيف الذي تم تنزيله في مجلد "Apache". scada.conf إلى الدليل / الخ / apache2 / مواقع متاحة

sudo a2ensite scada.conf

⠀12. دعنا نسير في هذا الطريق سودو نانو /etc/Apache2/Apache2.conf وأضف ما يلي إلى نهاية الملف:

<Directory /var/www/html/scada/>
  <FilesMatch ".(xml|log|bak)$">
    Require all denied
  </FilesMatch>
</Directory>

⠀13. تنفيذ البرنامج النصي:

sudo /opt/scada/svc_install.sh

⠀14. إعادة تشغيل التوت:

sudo reboot

⠀15. فتح الموقع:

http://IP-адрес устройства/scada

⠀16. في النافذة التي تفتح، أدخل معلومات تسجيل الدخول الخاصة بك "مشرف" وكلمة المرور "12345".

الجزء الثاني. تثبيت Rapid SCADA على نظام التشغيل Windows

ستكون هناك حاجة إلى تثبيت Rapid SCADA على نظام التشغيل Windows لتكوين Raspberry وتكوين المشروع. من الناحية النظرية، يمكنك القيام بذلك على التوت نفسه، لكن الدعم الفني نصحنا باستخدام بيئة التطوير على Windows، لأنه يعمل هنا بشكل صحيح أكثر من Linux.

اذا هيا بنا نبدأ:

1. نقوم بتحديث Microsoft .NET Framework إلى الإصدار الأحدث؛
2. تحميل توزيع Rapid SCADA لنظام التشغيل Windows وتثبيته دون الاتصال بالإنترنت؛
3. قم بتشغيل تطبيق "المسؤول". فيه سنقوم بتطوير المشروع نفسه.

عند التطوير، عليك الانتباه إلى بعض النقاط:

1. يبدأ ترقيم السجلات في نظام SCADA هذا من العنوان 1، لذلك كان علينا زيادة ترقيم سجلاتنا بمقدار واحد. وفي حالتنا هو: 512+1 وهكذا:

الشكل 3 - ترقيم السجلات في Rapid SCADA (صورة قابلة للنقر)

2. لإعادة تكوين الدلائل ونشر المشروع بشكل صحيح على نظام التشغيل Linux، في الإعدادات، يجب عليك الانتقال إلى "الخادم" -> "الإعدادات العامة" والنقر فوق الزر "For Linux":

الشكل 4 - إعادة تكوين الدلائل في Rapid SCADA (صورة قابلة للنقر)

3. قم بتعريف منفذ الاستقصاء الخاص بـ Modbus RTU بنفس الطريقة المحددة في نظام Linux الخاص بالجهاز. في حالتنا هو عليه / dev / ttyUSB0

الشكل 5 - إعادة تكوين الدلائل في Rapid SCADA (صورة قابلة للنقر)

إذا كانت لديك أي أسئلة، فيمكن الحصول على جميع تعليمات التثبيت الإضافية من موقع الشركة أو على قناة يوتيوب.

الجزء الثالث. تطوير المشروع وتنزيله على الجهاز

يتم إنشاء تطوير المشروع وتصوره مباشرة في المتصفح نفسه. هذا ليس أمرًا معتادًا تمامًا بعد أنظمة SCADA لسطح المكتب، ولكنه شائع جدًا.

بشكل منفصل، أود أن أشير إلى المجموعة المحدودة من عناصر التصور (الشكل 6). تتضمن المكونات المضمنة مؤشر LED، وزرًا، ومفتاح تبديل، ورابطًا، ومؤشرًا. ومع ذلك، فإن الميزة الكبيرة هي أن نظام SCADA هذا يدعم الصور والنصوص الديناميكية. مع الحد الأدنى من المعرفة بمحرري الرسوم (Corel، Adobe Photoshop، وما إلى ذلك)، يمكنك إنشاء مكتباتك الخاصة من الصور والعناصر والقوام، وسيسمح لك دعم عناصر GIF بإضافة الرسوم المتحركة إلى تصور العملية التكنولوجية.

الشكل 6 - أدوات محرر المخطط في Rapid SCADA

في إطار هذه المقالة، لم يكن هناك هدف لوصف عملية إنشاء مشروع بيانيًا في Rapid SCADA خطوة بخطوة. ولذلك، فإننا لن نتناول هذه النقطة بالتفصيل. في بيئة التطوير، يبدو مشروعنا البسيط "نظام إمداد الهواء المضغوط" لمحطة الضاغط كما يلي (الشكل 7):

الشكل 7 - محرر المخطط في Rapid SCADA (صورة قابلة للنقر)

بعد ذلك، قم بتحميل مشروعنا على الجهاز. للقيام بذلك، نشير إلى عنوان IP الخاص بالجهاز لنقل المشروع ليس إلى المضيف المحلي، ولكن إلى الكمبيوتر المدمج لدينا:

الشكل 8 - تحميل المشروع على الجهاز في Rapid SCADA (صورة قابلة للنقر)

ونتيجة لذلك، حصلنا على شيء مماثل (الشكل 9). على الجانب الأيسر من الشاشة توجد مصابيح LED تعكس حالة تشغيل النظام بأكمله (الضاغط)، وكذلك حالة تشغيل الصمامات (مفتوحة أو مغلقة)، وفي الجزء الأوسط من الشاشة يوجد تصور للعملية التكنولوجية مع القدرة على التحكم في الأجهزة باستخدام مفاتيح التبديل. عند فتح صمام معين، يتغير لون الصمام نفسه والخط المقابل من الرمادي إلى الأخضر.

الشكل 9 - مشروع محطة الضاغط (الرسوم المتحركة بتنسيق GIF قابلة للنقر عليها)

ومن يمكنك تنزيل ملف هذا المشروع للمراجعة.

ويبين الشكل 10 كيف تبدو النتيجة الإجمالية.

الشكل 10 - نظام SCADA على Raspberry

النتائج

إن ظهور أجهزة الكمبيوتر الصناعية المدمجة القوية يجعل من الممكن توسيع واستكمال وظائف وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة. يمكن أن يؤدي تثبيت أنظمة SCADA مماثلة عليها إلى تغطية مهام عملية إنتاجية أو تكنولوجية صغيرة. بالنسبة للمهام الأكبر التي تضم عددًا كبيرًا من المستخدمين أو متطلبات أمنية متزايدة، فمن المرجح أن تضطر إلى تثبيت خوادم كاملة وخزائن التشغيل الآلي ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) المعتادة. ومع ذلك، بالنسبة لنقاط الأتمتة المتوسطة والصغيرة مثل المباني الصناعية الصغيرة أو بيوت الغلايات أو محطات الضخ أو المنازل الذكية، يبدو هذا الحل مناسبًا. وفقًا لحساباتنا، فإن هذه الأجهزة مناسبة للمهام التي تحتوي على ما يصل إلى 500 نقطة إدخال/إخراج بيانات.

إذا كان لديك خبرة في الرسم في برامج تحرير الرسومات المختلفة ولا تمانع في حقيقة أنه سيتعين عليك إنشاء عناصر من المخططات التذكيرية بنفسك، فإن الخيار باستخدام Rapid SCADA for Raspberry هو الأمثل للغاية. وظيفتها كحل جاهز محدودة إلى حد ما، لأنها مفتوحة المصدر، لكنها لا تزال تسمح لك بتغطية مهام مبنى صناعي صغير. لذلك، إذا قمت بإعداد قوالب التصور لنفسك، فمن الممكن تمامًا استخدام هذا الحل لدمج جزء من مشاريعك، إن لم يكن كلها.

وبالتالي، من أجل فهم مدى فائدة هذا الحل على Raspberry ومدى إمكانية استبدال مشاريعك بأنظمة SCADA مفتوحة المصدر على Linux، يطرح سؤال معقول: ما هي أنظمة SCADA التي تستخدمها في أغلب الأحيان؟

يمكن للمستخدمين المسجلين فقط المشاركة في الاستطلاع. تسجيل الدخول، من فضلك.

ما هي أنظمة SCADA التي تستخدمها في أغلب الأحيان؟

• 35.2%SIMATIC WinCC (بوابة TIA)18

• 7.8%إنتتش Wonderware4

• 5.8%وضع التتبع3

• 15.6%كوديسيس8

• 0%Genesis0

• 3.9%حلول بي سي فيو 2

• 3.9%فيجيو سيتيكت2

• 17.6%ماستر سكادا9

• 3.9%ايريديوم موبايل 2

• 3.9%بسيط-Scada2

• 7.8%SCADA السريع4

• 1.9%إجمالي بوابة SCADA1

• 39.2%خيار آخر (الإجابة في التعليق)20

بتصويت 51 مستخدمًا. امتنع 33 مستخدمين عن التصويت.

المصدر: www.habr.com