С достатъчно голям опит в областта на индустриалната автоматизация, ние постоянно търсим оптимални решения за нашите задачи. В зависимост от техническото задание на клиента, понякога се налага да изберем определена софтуерно-хардверна платформа. И ако нямаше строги изисквания за инсталиране на оборудване Siemens в комбинация с TIA-portal, обикновено изборът падаше на MasterSCADA 3.XX. Но нищо не е вечно под слънцето...
За моя опит с преминаването към MasterSCADA 4D, предпоставките и особеностите на работата ѝ на вградени компютри с ARM архитектура по-долу в тази статия.
Предпоследите
Започнахме да тестваме сравнително новото разработване на компанията Insat – MasterSCADA 4D – неотдавна. Причините за това бяха няколко. На първо място, проведохме няколко независими анкети сред специалисти в областта на индустриалната автоматизация с цел да установим кои SCADA системи са най-популярни (фигура 1). Според резултатите от анкетата, MasterSCADA заема първото място сред местните системи.
Фигура 1 — Резултати от анкетата за най-популярните SCADA системи (изображението е кликаемо)
Втората предпоставка може да се счита за…
Сега да преминем към самата MasterSCADA 4D. Тя се състои от два софтуерни продукта, а именно: среда за разработка и среда за изпълнение. За работата на всяка от тези части ще говорим по-долу.
Среда за разработка
Проектът на системата се създава в средата за разработка MasterSCADA 4D, за което е необходимо да получите безплатна версия на сайта на компания Insat и да я инсталирате, следвайки инструкциите.
Фигура 2 — Интерфейс на средата за разработка (изображението е кликаемо)
Първото, което прави впечатление, е приятният интерфейс на средата за разработка и удобната йерархична структура на проекта. Сега в един проект можете да създавате програма не само за АРМ, но и за целия обект, започвайки от контролера до сървъра или работното място на оператора.
Средата за разработка работи само на ОС Windows, което е относително познато и търпимо, а средата за изпълнение (RunTime) приятно изненада с възможността си да се интегрира в различни операционни системи и архитектури на процесори, но повече за това по-късно.
Също така радва голямата библиотека с визуализационни елементи. Специалисти от различни области могат да намерят визуализационни елементи, без да прибягват до рисуване или търсене на икони в интернет.
Рисунка 3 — Визуализационни елементи (снимката е кликаема)
Комуникационни протоколи
В системата са поддържани различни драйвери (протоколи за обмен), 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 на изпълнение
Средата на изпълнение може да бъде стартирана на различни операционни системи и архитектури на персонални компютри, освен това можете да стартирате RunTime и на локалната машина, тя се инсталира заедно с средата за разработка и функционира един час (или 32 тагове) без ограничения.
Устройство AntexGate
MasterSCADA Runtime е предварително инсталиран като отделна опция на вградения ПК AntexGate с архитектура на процесора ARM и операционна система Debian, тестовете ще бъдат проведени на това устройство.
Рисунка 4 — Устройство AntexGate
Характеристики:
- ЦПУ: 4-ядрен x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2Mhz Оперативна памет: LPDDR2 1024MB
- Необходима памет: 8/16/32GB eMMC
Повече информация за устройството може да се прочете .
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-сървър. Всъщност в момента в RunTime са вградени драйвъри на протоколи за обмен на данни.
Като пример ще създадем прост проект за управление на три помпи и две задвижки, необходими за абстрактен производствен процес. В средата на разработка той изглежда по следния начин, както е показано на рисунка 5.
Рисунка 5 — Проект в средата за разработка (снимката е кликаема)
В крайна сметка получихме проста мнемосхема (рисунка 6), която работи във всеки браузър с поддръжка на HTML5.
Рисунка 6 — Мнемосхема (GIF анимация, кликаема)
Варианти за показване на информация HMI
Има възможност да се свържете със средата на изпълнение чрез WEB, този вариант не ограничава избора ни на клиент за преглед на данни на мнемосхемата.
В нашия случай на устройството е предвиден изход на информацията чрез HDMI, Ethernet, 3G.
При свързване чрез HDMI, ние се обръщаме към LocalHost 127.0 0.1:8043 чрез вгледания браузър в AntexGate, или се свързваме към фиксиран IP:8043 адрес в интернет или локалната мрежа на предприятието с друг "Тънък клиент".
Илюстрация 7 — Структура на мониторинга WEB (снимката е кликаема)
Интересна новина е дългоочакваният MQTT протокол, който обикновено липсваше за мониторинг на отдалечени обекти в SCADA системите.
Днес всеки има възможност да получи евтин VDS-сервер в интернет с фиксиран IP адрес (например, сайта на компанията) и да разверне на него MQTT Broker (например, Mosquito).
Като получим един сървър с MQTT брокер, лесно можем да се откъснем от скъпите услуги на оператора — фиксиран IP и да плащаме годишно 900 рубли вместо 4000 рубли за 3G свързаност.
Илюстрация 8 — Структура на мониторинга MQTT (снимката е кликаема)
Тази концепция за мрежата не само ще спести пари за трафик, но и ще защитят данните, тъй като предаването на данни по протокола Modbus TCP в интернет не гарантира сигурност и качество на връзката.
По този начин можете да продавате тиражируеми проекти, в които клиентът сам избира интернет доставчик. И никой не трябва да се тревожи за настройките и разпределянето на IP адреси: клиентът сам може да постави всяка SIM карта или да се свърже с рутер с DHCP сървър.
Бързодействие
За проекта, основното е бързодействието, което ще ни помогне с така наречените "Задачи". По подразбиране, всяка нода при създаването си има само една — Основна задача. Разработчикът на проекта може да създаде толкова задачи, колкото са необходими за конкретния проект. Спецификите на изчислението, например, цикъл на изчисление, ще зависят от настройките на всяка задача. Всяка от тях ще работи независимо от другите в устройството. Създаването на множество 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, на които е монтиран процесор с множество ядра. Всяка „Задача“ се стартира като отделен процес в системата и натоварването се разпределя равномерно върху работата на процесора. В устройството AntexGate е инсталиран ARM процесор с 4 ядра на 1.2ГХц и 1ГБ 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 изчислителни способности за същата цена.
Рисунка 9 — Натоварване на изчислителните способности на AntexGate в режим на изпълнение (картината е кликаема)
Както виждаме от рисунка 9, натоварването на ЦП не надвишава 2,5%, а паметта е заделена само с 61МБ. По този начин, малък проект в режим на изпълнение потребява много малко вградени ресурси.
Устройството може да се използва не само като контролер, но и като пълноценен сървър с опрос на над 2000 точки за вход-изход и възможност за поддръжка на над 100 WEB-клиента.
Например, ще свържем 9 WEB-клиента към устройството и ще видим напредъка в потреблението на ресурси (рисунка 10).
Рисунка 10 — Натоварване на изчислителните способности на AntexGate при свързване на 9 WEB-клиента (картината е кликаема)
Както се вижда от горния рисунка, натоварването на ЦП е нараснало средно от 2,5% на 6%, а паметта е заделена само с 3МБ повече.
Благодарение на голямото количество изчислителни ресурси на устройството, разработчикът не трябва да пести от качеството на програмата, създадена в MasterSCADA 4D.
Кроссплатформеност
Също така искам да подчертая кроссплатформеността на разглежданата SCADA-система, която предоставя на интеграторите огромно разнообразие от платформи за реализиране на техните проекти. Благодарение на този подход, преминаването между операционни системи или архитектури на PC става много лесно.
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 предлага доста подробна помощ за работа с програмата.
Рисунка 11 — Прозорец с помощ (картината е кликаема)
В заключение, искаме да кажем, че тази статия предоставя входящи данни за софтуерния продукт MasterSCADA 4D, но много не е споменато. С ваша подкрепа обаче, ще публикуваме по-подробни примери и уроци за работа с този продукт.
Искаме да видим в коментарите какви въпроси ви интересуват най-много. Най-често задаваните въпроси ще се опитаме да превърнем в урок за създаване на проекти в MasterSCADA 4D.
Източник: habr.com
