Маючы дастаткова вялікі досвед працы ў галіне прамысловай аўтаматызацыі, мы вечна знаходзімся ў пошуку аптымальных варыянтаў для вырашэння сваіх задач. У залежнасці ад тэхнічнага задання замоўца, прыходзілася спыняцца на той ці іншай праграмна-апаратнай базе. І калі не было нейкіх цвёрдых патрабаванняў па ўсталёўцы абсталявання Siemens у звязку з TIA-portal`ом, то, як правіла, выбар падаў на MasterSCADA 3.XX. Аднак нішто не вечна пад месяцам…
Аб сваім досведзе пераходу на MasterSCADA 4D, перадумовах, асаблівасцях яе працы на ўбудаваных кампутарах архітэктуры ARM пад катом дадзенага артыкула.
перадумовы
Мы пачалі тэставаць адносна новую распрацоўку кампаніі Insat - MasterSCADA 4D - не так даўно. Перадумоў для гэтага было некалькі. Па-першае, мы правялі некалькі незалежных апытанняў сярод спецыялістаў у галіне прамысловай аўтаматызацыі з мэтай высветліць, якія SCADA-сістэмы найболей папулярныя (малюнак 1). Па выніках апытання першае месца сярод айчынных сістэм займае сістэма MasterSCADA.
Малюнак 1 - Вынікі апытання найбольш папулярных SCADA-сістэм (карцінка клікабельнасць)
Другой перадумовай можна лічыць…
Цяпер пяройдзем непасрэдна да самой MasterSCADA 4D. Яна складаецца з двух праграмных прадуктаў, а менавіта: асяроддзе распрацоўкі і асяроддзе выканання. Аб рабоце кожнай з гэтых частак пагаворым ніжэй.
Серада распрацоўкі
Праект сістэмы ствараецца ў асяроддзі распрацоўкі MasterSCADA 4D, для гэтага неабходна атрымаць бясплатную версію на сайце кампаніі Insat і ўсталяваць, вынікаючы падказкам.
Малюнак 2 - Інтэрфейс асяроддзя распрацоўкі (карцінка кликабельна)
Першае, што кідаецца ў вочы - гэта прыемны інтэрфейс асяроддзя распрацоўкі і зручная іерархічная структура пабудовы праекта. Цяпер у адным праекце можна ствараць праграму не толькі пад АРМ, але і пад увесь аб'ект, пачынаючы з кантролера – заканчваючы серверам або працоўным месцам аператара.
Асяроддзе распрацоўкі працуе толькі на АС Windows, гэта адносна звыкла і памяркоўна, а вось асяроддзе выканання (RunTime) прыемна здзівіла сваёй магчымасцю інтэгравацца ў розныя аперацыйныя сістэмы і архітэктуры працэсараў, але пра гэта далей.
Таксама парадавала вялікая бібліятэка элементаў візуалізацыі. Спецыялісты з розных сфер змогуць знайсці для сябе элементы візуалізацыі, не звяртаючыся да адмалёўкі або пошуку абразкоў у інтэрнэце.
Малюнак 3 - Элементы візуалізацыі (карцінка клікабельнасць)
Камунікацыйныя пратаколы
У сістэме падтрымліваюцца розныя драйверы (пратаколы абмену), якія па змаўчанні інтэграваныя ў MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU па-над TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Меркурый (асобная бібліятэка) і інш.
Серада выканання
Асяроддзе выканання можа быць запушчана на розных аперацыйных сістэмах і архітэктурах персанальных кампутараў, таксама вы можаце запусціць RunTime і на лакальнай машыне, яна ўсталёўваецца сумесна з асяроддзем распрацоўкі і функцыянуе гадзіну (або 32 тэга) без абмежаванняў.
Прылада AntexGate
MasterSCADA Runtime прадусталяваная асобнай опцыяй на які ўбудоўваецца ПК AntexGate з архітэктурай працэсара ARM і аперацыйнай сістэмай Debian, тэсты будзем праводзіць на гэтай прыладзе.
Малюнак 4 - Прылада AntexGate
Характарыстыкі:
- ЦПУ: 4-ядзерны x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2Mhz Аператыўная памяць: LPDDR2 1024MB
- Энерганезалежная памяць: 8/16/32GB eMMC
Падрабязней пра прыладу можна прачытаць .
Запусцім праграму ў выканаўчым прыладзе. Для прыкладу мы стварылі апытанне і кіраванне прыладай па пратаколе Modbus RTU, працэс налады апытання інтуітыўна зразумелы і чымсьці падобны на наладу звыклага OPC-сервера. Праўда зараз у RunTime убудаваны драйверы пратаколаў для абмену дадзенымі.
У якасці прыкладу створым просты праект для кіравання трыма помпамі і двума засаўкамі, неабходнага для абстрактнага вытворчага працэсу. У асяроддзі распрацоўкі ён выглядае наступным чынам, як на рысунку 5.
Малюнак 5 — Праект у асяроддзі распрацоўкі (карцінка клікабельная)
У выніку ў нас атрымалася простая мнемосхема (малюнак 6), якая працуе ў любым браўзэры з падтрымкай HTML5.
Малюнак 6 - Мнемосхема (GIF-анімацыя клікабельна)
Варыянты адлюстравання інфармацыі HMI
Ёсць магчымасць падключыцца да асяроддзя выканання праз WEB, гэты варыянт не абмяжоўвае нас у выбары кліента для прагляду даных на мнемасхеме.
У нашым выпадку на прыладзе прадугледжаны вывад інфармацыі праз HDMI, Ethernet, 3G.
Пры падлучэнні праз HDMI мы звяртаемся на LocalHost 127.0 0.1:8043 праз убудаваны браўзэр у AntexGate, альбо падлучаемся да фіксаванага IP:8043 адрасу ў інтэрнэце ці лакальнай сетцы прадпрыемства іншым «Тонкім кліентам».
Малюнак 7 — Структура маніторынгу WEB (карцінка клікабельная)
Цікавай навіной стаў доўгачаканы MQTT пратакол, якога звычайна бракавала для маніторынгу выдаленых аб'ектаў у SCADA сістэмах.
На сённяшні дзень кожны мае магчымасць атрымаць недарагі VDS-сервер у інтэрнэце з фіксаваным IP-адрасам (напрыклад, сервер сайта кампаніі) і разгарнуць на ім MQTT Broker (напрыклад, Mosquito).
Атрымаўшы адзін сервер з MQTT брокерам, мы лёгка можам адвязацца ад дарагіх паслуг аператара – фіксаванага IP і плаціць у год 900 рублёў замест 4000 рублёў за сувязь 3G.
Малюнак 8 — Структура маніторынгу MQTT (малюнак клікабельнасць)
Такая пабудова сеткі дазволіць не толькі эканоміць на трафіку, але і засцеражэ дадзеныя, бо перадача дадзеных па пратаколе Modbus TCP у сетцы інтэрнэт не гарантуе бяспеку і якасць сувязі.
Такім чынам, вы можаце прадаваць якія тыражуюцца праекты, у якіх кліент сам выбірае пастаўшчыка інтэрнэту. І ні ў каго не баліць галава з наладай і вылучэннем IP адрасоў: кліент сам устаўляе любую SIM-карту ці падключаецца да маршрутызатара з DHCP-серверам.
хуткадзейнасць
Для праекту галоўная хуткадзейнасць, у гэтым нам дапамогуць так званыя «Задачы». Па змаўчанні ў кожнага вузла пры яго стварэнні толькі адна - Асноўная задача. Распрацоўнік праекту можа стварыць іх гэтулькі, колькі неабходна для працы пэўнага праекту. Асаблівасці вылічэння, напрыклад, цыкл вылічэння, будуць залежаць ад налад той ці іншай задачы. Кожная з іх будзе працаваць незалежна ад іншых у прыладзе. Стварэнне некалькіх задач мэтазгодна, калі неабходна забяспечыць розныя цыклы вылічэнні розных праграм праекту.
Дадзеная функцыя асабліва цікавая для прылад, на борце якіх працэсар з некалькімі ядрамі. Кожная "Задача" запускаецца як асобны працэс у сістэме і нагрузка размяркуюцца раўнамерна на працу працэсара. У прыладзе AntexGate усталяваны працэсар ARM з чатырма ядрамі па 4Ггц і 1.2ГБ аператыўнай памяці, што дазваляе стварыць прынамсі 1 буйныя задачы і размеркаваць нагрузку па ядрах. У параўнанні з ПЛК, прылада AntexGate можа падаць як мінімум у 4 разы больш вылічальных здольнасцяў за такі ж кошт.
Малюнак 9 - Загрузка вылічальных здольнасцяў AntexGate ў рэжыме выканання (карцінка клікабельнасць)
Як мы бачым з малюнка 9, загрузка ЦП не больш за 2,5%, а памяці выдзелена ўсяго 61Мб. Такім чынам, невялікі праект у рэжыме выканання спажывае вельмі мала убудаваных рэсурсаў.
Прылада можа выкарыстоўвацца не толькі як кантролер, але ўжо і як паўнавартасны сервер з апытаннем больш за 2000 кропак уводу-вываду і магчымасцю падтрымкі больш за 100 WEB-кліентаў.
Для прыкладу падключым 9 WEB-кліентаў да прылады і паглядзім прагрэс спажывання рэсурсаў (малюнак 10).
Малюнак 10 — Загрузка вылічальных здольнасцяў AntexGate пры падключэнні 9-ці WEB-кліентаў (карцінка клікабельная)
Як відаць з малюнка вышэй, загрузка ЦП паднялася ў сярэднім з 2,5% да 6%, а памяці выдзелена за ўсё на 3Мб больш.
Дзякуючы вялікаму запасу вылічальных рэсурсаў прылады, распрацоўніку няма неабходнасці эканоміць на якасці праграмы, створанай у MasterSCADA 4D.
кросплатформеннасць
Таксама жадаецца адзначыць кросплатформеннасць разгляданай SCADA-сістэмы, якая дае інтэгратарам велізарны выбар платформаў для рэалізацыі сваіх праектаў. Дзякуючы такому падыходу пераход паміж аперацыйнымі сістэмамі ці архітэктурамі ПК адбываецца вельмі проста.
Заключэнне
MasterSCADA 4D – адносна новы прадукт кампаніі Insat. На сённяшні дзень інфармацыі па рабоце з гэтым праграмным прадуктам не так шмат, як хацелася б. Аднак можна спампаваць бясплатнае асяроддзе распрацоўкі з афіцыйнага сайта кампаніі, яно мае вельмі падрабязную даведку па працы з праграмай.
Малюнак 11 — Акно даведкі (карцінка клікабельная)
У зняволенні жадалася бы сказаць аб тым, што дадзены артыкул мае ўступныя дадзеныя аб праграмным прадукце MasterSCADA 4D і шмат чаго не сказанае. Аднак пры Вашай падтрымцы, мы выпусцім больш падрабязныя прыклады і ўрокі па працы з гэтым праграмным прадуктам.
Хацелася б убачыць у каментарах, якія пытанні найбольш цікавяць Вас. І самыя часта задаюць мы па магчымасці ператворым ва ўрок па стварэнні праектаў у MasterSCADA 4D.
Крыніца: habr.com