Master SCADA 4D. Има ли живот на ARM?

Има много опит в областта на индустриалната автоматизация, ние постоянно търсим оптимални решения за нашите задачи. В зависимост от техническото задание на клиента, понякога се налагаше да изберем определена софтуерно-апаратна база. Ако не бяха наложени строги изисквания за инсталиране на оборудване Siemens с TIA-portal, обикновено изборът падаше на MasterSCADA 3.XX. Но нищо не е вечно под слънцето...

За опита си с преминаването към MasterSCADA 4D, предпоставките и особеностите на работата й на вградени компютри с ARM архитектура, ще разкажа в тази статия.

Предпосилки

Със старт на тестовете на относително новото решение на компания Insat – MasterSCADA 4D – неотдавна. За това имаше няколко причини. Първо, проведохме няколко независими анкети сред специалисти в областта на индустриалната автоматизация, с цел да разберем кои SCADA системи са най-популярни (фигура 1). Резултатите от анкетата показват, че MasterSCADA заема първото място сред местните системи.

Фигура 1 — Резултати от анкетата за най-популярните SCADA системи (картината е кликаема)

Втора предпоставка е...

Сега да се насочим директно към MasterSCADA 4D. Тя се състои от два софтуерни продукта, а именно: среда за разработка и среда за изпълнение. За всяка от тези части ще поговорим по-долу.

Среда за разработка

Проектът на системата се създава в средата за разработка MasterSCADA 4D, за което е необходимо да получите безплатна версия от сайта на компания Insat и да я инсталирате, следвайки указанията.

Фигура 2 — Интерфейс на средата за разработка (картината е кликаема)

Първото, което впечатлява, е приятният интерфейс на средата за разработка и удобната йерархична структура за изграждане на проекта. Сега в един проект можете да създавате програма не само за АРМ, но и за целия обект, започвайки от контролера и завършвайки със сървъра или работното място на оператора.

Средата за разработка работи само на операционната система Windows, което е относително удобно и поносимо, но средата за изпълнение (RunTime) приятно изненада с възможността да се интегрира в различни операционни системи и архитектури на процесори, но за това по-късно.

Също така ме впечатли голямата библиотека от визуални елементи. Специалисти от различни области могат да намерят визуални елементи, без да прибягват до рисуване или търсене на икони в интернет.

Рисунък 3 — Визуални елементи (картинката е кликаема)

Комуникационни протоколи

В системата се поддържат различни драйвери (обменни протоколи), които по подразбиране са интегрирани в MasterSCADA 4D:

• Modbus TCP/RTU, RTU върху TCP
• DCON
• OPC UA/DA/HDA
• IEC61850
• SNMP
• PostgreSQL
• MQTT
• IEC104
• MSSQL
• MySQL
• Меркурий (отделна библиотека) и др.

Среда за изпълнение

Средата за изпълнение може да бъде стартирана на различни операционни системи и архитектури на персонални компютри; също така можете да стартирате RunTime и на локалната машина, тя се инсталира съвместно с средата за разработка и функционира час (или 32 тагa) без ограничения.

Устройство AntexGate

MasterSCADA Runtime е предварително инсталирана като отделна опция на вградения ПК AntexGate с архитектура на процесора ARM и операционна система Debian, тестовете ще бъдат проведени на това устройство.

Рисунък 4 — Устройство AntexGate

Характеристики:

• ЦПУ: 4-ядрен x64 ARM v8 Cortex-A53
• 1.2MHz Оперативна памет: LPDDR2 1024MB
• Енергонезависима памет: 8/16/32GB eMMC

Подробности за устройството могат да бъдат прочетени тук.

Ще стартираме програмата в изпълнителното устройство. За пример създадохме опрос и управление на устройството по протокола Modbus RTU, процесът на настройка на опроса е интуитивно понятен и наподобява настройката на познат OPC-сервер. Всъщност в RunTime в момента са вградени драйвери за протоколите за обмен на данни.

Като пример ще създадем прост проект за управление на три помпи и две затваряния, необходими за абстрактния производствен процес. В средата за разработка той изглежда по следния начин, както е показано на рисунък 5.

Рисунък 5 — Проект в средата за разработка (картинката е кликаема)

В резултат на това получихме проста мнемосхема (рисунък 6), която работи във всеки браузър, поддържащ HTML5.

Рисунък 6 — Мнемосхема (GIF анимация е кликаема)

Варианти за показване на информация HMI

Има възможност да се свържем със средата за изпълнение през WEB, този вариант не ни ограничава в избора на клиент за преглед на данните на мнемосхемата.
В нашия случай устройството предвижда извеждане на информация през HDMI, Ethernet, 3G.
При свързване чрез HDMI, ние се свързваме с LocalHost 127.0 0.1:8043 чрез вгледания браузер в AntexGate, или се свързваме с фиксиран IP:8043 адрес в интернет или локалната мрежа на предприятието с друг "Тънък клиент".

Фигура 7 — Структура на мониторинга на WEB (картинка кликаема)

Интересна новина е дългоочакваният MQTT протокол, който обикновено липсва за мониторинг на отдалечени обекти в SCADA системите.
В днешно време всеки има възможност да получи евтин VDS сървър в интернет с фиксиран IP адрес (например, сървър на компанията) и да разгръща на него MQTT Broker (например, Mosquito).
Получавайки един сървър с MQTT брокер, можем лесно да се отвърнем от скъпи услуги на оператора — фиксиран IP и да плащаме годишно 900 рубли вместо 4000 рубли за 3G свързаност.

Фигура 8 — Структура на мониторинга на MQTT (картинка кликаема)

Тази структура на мрежата не само ще спести трафик, но и ще осигури безопасност на данните, тъй като предаването на данни по протокол Modbus TCP в интернет не гарантира безопасност и качество на връзката.
По този начин можете да продавате тиражируеми проекти, в които клиентът сам избира доставчика на интернет. И никой няма да се притеснява за настройка и разпределение на IP адреси: клиентът сам поставя всяка SIM карта или се свързва с рутер с DHCP сървър.

Бързина

За проекта основното е бързодействието, а в това ще ни помогнат така наречените „Задачи“. По подразбиране, всеки възел при създаването си има само една — Основна задача. Разработчикът на проекта може да създаде толкова, колкото е необходимо за работата на конкретния проект. Особеностите на изчисленията, например цикълът на изчисление, ще зависят от настройките на всяка конкретна задача. Всяка от тях ще работи независимо от другите в устройството. Създаването на няколко задачи е целесъобразно, ако е необходимо да се осигурят различни цикли на изчисление за различни програми на проекта.

Тази функция е особено интересна за устройства, в които процесорът има много ядра. Всяка 'Задача' се стартира като отделен процес в системата и натоварването се разпределя равномерно между ядрата на процесора. В устройството AntexGate е инсталиран ARM процесор с 4 ядра по 1.2GHz и 1GB оперативна памет, което позволява да се създадат поне 4 големи задачи и да се разпредели натоварването между ядрата. В сравнение с ПЛК устройството AntexGate може да предостави поне 4 пъти повече изчислителна мощност на същата цена.

Рисунок 9 — Загрузка вычислительных способностей AntexGate в режиме исполнения (картинка кликабельна)

Както виждаме от рисунка 9, натоварването на ЦП е не повече от 2.5%, а паметта, выделена всего 61MB. Така че, малък проект в режим изпълнение консумира много малко вградени ресурси.
Устройството може да се използва не само като контролер, но и като пълноценен сървър, който опрашва над 2000 точки за въвеждане-извеждане и поддържа повече от 100 WEB-клиента.

За пример, ще свържем 9 WEB-клиента към устройството и ще видим напредъка в потреблението на ресурси (рисунок 10).

Рисунок 10 — Загрузка вычислительных способностей AntexGate при подключении 9-ти WEB-клиентов (картинка кликабельна)

Както може да се види от горния рисунка, натоварването на ЦП е нараснало в средно от 2.5% до 6%, а паметта е увеличена само с 3MB.
Благодарение на голямото количество изчислителни ресурси на устройството, разработчикът няма нужда да икономисва от качеството на програмата, създадена в MasterSCADA 4D.

Кросплатформеност

Също така е важно да се отбележи кросплатформеността на разглежданата SCADA система, което предоставя на интеграторите огромен избор от платформи за реализиране на своите проекти. Благодарение на този подход, преходът между операционни системи или архитектури на ПК става много лесен.

Заключение

MasterSCADA 4D — сравнително нов продукт на компания Insat. В момента информацията за работа с този софтуер не е толкова много, колкото би ни се искало. Въпреки това, можете да изтеглите безплатна среда за разработка от официалния сайт на компанията, която има доста подробна документация за работа с програмата.

Рисунок 11 — Окно справки (картинка кликабельна)

В заключение, бих искал да спомена, че тази статия предоставя основна информация за софтуерния продукт MasterSCADA 4D, но остава много недосказано. С Вашата подкрепа, ще публикуваме по-подробни примери и уроци за работа с този продукт.

Бих искал да видя в коментарите какви въпроси най-много Ви интересуват. Най-често задаваните въпроси, по възможност, ще превърнем в уроци за създаване на проекти в MasterSCADA 4D.

Източник: habr.com