ОВЕН ПЛК110[M02]-MS4, HMI, OPC и SCADA, или колко ромашков чай на човек е необходимо. Част 1.

Добър ден, скъпи читатели на тази статия. Пиша това в формат на преглед

Небольшо предупреждениеИскам да отбележа, че ако веднага сте разбрали за какво става въпрос от заглавието, съветвам първата точка (собствено, ПЛК-ядро) да я замените с нещо от ценовата категория на стъпка нагоре.
Никака икономия на пари не струва толкова нерви, субективно.

За тези, които не се страхуват от малко сивкави коси и амплитудата на нервния тик, по-късно ще опиша в детайли как беше създаден това технологично чудо. В тази статия обаче е кратък анализ на проекта с определена доза критика.

Раждане. Постановка на задачата

Собствено, работя в конструктивно бюро и тестваме оборудването за автоматизация за интеграция в нашите заводи на ключ. Напоследък на склада пристигна оборудване OVEN и решихме да сглобим изпитателен стенд:

• ПЛК110[M02]-MS4 (изпълнителна среда MasterSCADA 4D)
• Панел на оператора СП307
• Модул за универсален вход на аналогови сигнали МВ110-224.2А
• Модул за вход на тензодатчици МВ110-4ТД
• Модул електроизмерителен МВ110-220.3М

Структура на системата беше избрана с разграничение на мрежите по предназначение:

1. Modbus RTU на база RS-485 — комуникация между ПЛК и подчинени устройства (модули, честотни преобразуватели, интелигентни датчици, HMI панел СП307), ПЛК-мастър на мрежата.
2. Modbus TCP на база Ethernet — комуникация между различни ПЛК помежду им и с OPC-сървъра
3. ПК-сървър OPC и SCADA-системи също така представляват шлюз между две различни мрежи (Корпоративна LAN на предприятието и Modbus TCP мрежа на контролерите (два мрежови адаптера с маршрутизиране на данни по стандартни средства на Windows)
4. Корпоративният LAN има изход в интернет чрез прокси-сървър

Структурата на системата в общ вид е представена на изображението по-долу:

Заложен функционал

• Събиране и пренасочване на данни от ПЛК към OPC-сървъра
• Локално управление и мониторинг чрез HMI-панела
• Управление и мониторинг от SCADA чрез OPC-сървъра
• Управление от всяко ПК в LAN на предприятието и чрез интернет с помощта на SCADA-клиента
• Свързване на мобилни OPC-монитори чрез LAN и интернет
• Разбира се, архивиране и генериране на отчети

Изглежда, че нищо не сме пропуснали. Общото описание на системата е направено, а сега, собствено по темата (начини на разрешаване ще опиша в статии с реализация на всяка единица):

Възникнали затруднения

1. Документация към ПЛК

Бета-тестироването на обявения PLC на ядрото MasterSCADA 4D беше обозначено от производителя през 2012 година. Въпреки такъв внушителен срок на съществуване на концепцията, всичко, което разработчикът има през 2019 - това е ръководство за програмиране с 28 (!) страници, на които полезната информация е почти равна на нула, а скрийншотовете в мануала са от MasterSCADA 3D, което е доста смешно, като се има предвид, че интерфейсът е сменен.

Също така активно се поддържа от трима адепти и мениджър по продажбите клонът на форума с 20 теми.

2. Архитектура на PLC-модулите

Това е отделна тема за обсъждане. Накратко: PLC комуникира с модулите като с устройства Modbus RTU slave, които предварително трябва да бъдат конфигурирани с утилита, като всеки от тях се свързва поотделно към PC чрез преобразувател RS-485.

Умните хора, разбира се, със сигурност могат да го направят без преобразувателя чрез PLC, последователно свързвайки модулите в мрежата и записвайки необходимите регистри, но това идва с опит и много болка.

За разработчика, който видя такава архитектура за първи път, определено не е потребителски удобна.
Също така всички аналогови модули обичат да отказват по неизвестни причини, взимайки със себе си цялата RS-485 мрежа в Терра Инкогнита, но и за това искам да разкажа отделно, цяло епопея, разбира се. Проблемът, между другото, съществува от около 10 години, производителят се шегува. «Трябва да признаем, шаблоните ни не се получиха», все пак това е единственият интерфейс за общуване с модулите, и хората, напълно сериозно, отдавна описват своите реализации на Modbus RTU.

Междувременно, романовият чай свършваше... Слънцето залязваше

3. IDE MasterSCADA

Няма да говорим за графичните инструменти, не съм ги тествал много, но ще кажа веднага, че не ми хареса.

Говорим за реализиране на обмен на данни и езици на стандарта IEC:

Физическите входове и изходи на контролера не са глобални променливи и не могат да бъдат достъпвани от всяка част на програмата, като се напише алтернативно име, например «DI1». За всяка програма трябва ръчно да се прехвърли, там се формира локална променлива, която наследява или предава стойност. Т.е. самата същност на PLC, в моето виждане, малко е изгубена: устройството трябва да опрости програмирането на логиката на работа с физически канали до нивото «Ако вход DI1 сработи — включваме изход DO1», а изглежда това така «Вход DI1 — Променлива LI1 — Променлива LO1-Изход DO1», също и по незнание на този принцип IDE може да улови възхитително предупреждение «Превръщането Boolean-Boolean е невъзможно»(вероятно, че едно от тях е указател, но си представям в редакцията на създателите, така е по-гармонично).

Библиотеките на езиците ST, FBD, SFC са доста обемисти и има избор за удобство при програмирането, обаче тези компоненти не са функции, а класове, вътре в които са закодирани методи, а за повечето от тях липсва помощ с описание на функционалността и типовете данни. Усердността ме отведе в библиотеките на ядрото CodeSys, откъдето бяха взети всички тези функции, тяхната помощ помогна.

4. Обмен с панела СП307

Доста интересно мероприятие за тези, които нямат къде да прекарат няколко дни.

Стандартното тестване на GUI(HMI или SCADA) за мен е да направя 6 проби:

1. Четене на дискретен сигнал
2. Запис на дискретен сигнал
3. Четене на цяло число
4. Запис на цяло число
5. Четене на реално число
6. Запис на реално число

Съответно, рисувам на екрана 6 компонента-примитиви и всеки по ред ги проверявам
Обменът е абсолютно същият като с модулите, но от отделен порт на PLC RS-232/485, и, изглежда, по-стабилен. Тъй като HMI-робот, аз пиша в него при промяна, а чета с polling на 500ms, за да не пропусна действията на оператора.

Първите 4 точки бяха изпълнени отлично, но 5 и 6 предизвикаха проблеми.

Изпращаме данни тип Single Float, на екрана ги извеждаме и виждаме, че данните не са тези, въпреки че всички настройки за извеждане (Float, размер 1 регистър и т.н.) са настроени правилно. Лъжата би била да се каже, че в документацията случаят не е описан, обаче, опитайте да намерите в каква и къде, това е смешно от страната.

След истерично преглеждане на всички настройки, касаещи самите данни и тяхното изпращане, пишем до техническата поддръжка, отговорът е средно 5-6 календарни дни, работим по стандартния скрипт за техническа поддръжка «Проверете дали захранването е включено — проверете версията на софтуера — моля, изчакайте още една седмица - Нека разберем сами».

Между другото, решението беше поставянето на една отметка на абсолютно неадекватно място с абсолютно неадекватен надпис.

В функционала на екрана не е предвиден въвеждането на аналогов сигнал от тип „Плъзгач“, можете да въведете само в текстовото поле с цифри. Това е просто възхитително, или натискаме бутоните «±» и скриптът самостоятелно или въвеждаме цифра от клавиатура, а за мекото управление на някакъв привод забравяме.

Няма да натоварвам статията прекалено, затова ще опиша проблемите с горното ниво в част 2.

Резюмиракайки, искам да подчертая, че бях в достатъчна свобода и имах много време за решаване на тези проблеми, които на пръв поглед изглеждат смешни, но причиняват много болка на пострадалия. При ограничени срокове, срещата с такива проблеми е критична.

P.S.: Всички тези тези, изложени тук, са субективни и са само опит да предупредят неподготвените, а не да дискриминират производителите, моля, погледнете на тази статия именно от тази гледна точка.

Втората част е вече тук: щракнете

Източник: habr.com