Master SCADA 4D. Има ли живот на ARM?

Имайки доста голям опит в областта на индустриалната автоматизация, ние винаги търсим най-добрите варианти за решаване на нашите проблеми. В зависимост от техническите спецификации на клиента трябваше да изберем една или друга хардуерна и софтуерна база. И ако нямаше строги изисквания за инсталиране на оборудване на Siemens във връзка с TIA-портала, тогава като правило изборът падна върху MasterSCADA 3.XX. Но нищо не е вечно под слънцето...

За моя опит в преминаването към MasterSCADA 4D, предпоставките, характеристиките на работата му на вградени компютри с архитектура ARM под разреза на тази статия.

Предпосылки

Започнахме да тестваме сравнително нова разработка на Insat - MasterSCADA 4D - не толкова отдавна. Имаше няколко предпоставки за това. Първо, проведохме няколко независими проучвания сред експерти в областта на индустриалната автоматизация, за да разберем кои SCADA системи са най-популярни (Фигура 1). Според резултатите от проучването системата MasterSCADA заема първо място сред домашните системи.

Фигура 1 — Резултати от проучване на най-популярните SCADA системи (картина с възможност за кликване)

Втората предпоставка може да се счита за...

Сега нека преминем директно към самата MasterSCADA 4D. Състои се от два софтуерни продукта, а именно: среда за разработка и среда за изпълнение. Ще говорим за това как работи всяка от тези части по-долу.

Среда за развитие

Системният проект е създаден в средата за разработка MasterSCADA 4D, за да направите това, трябва да получите безплатна версия на уебсайта на Insat и да я инсталирате, следвайки подканите.

Фигура 2 — Интерфейс на средата за разработка (картина с възможност за щракване)

Първото нещо, което хваща окото ви, е приятният интерфейс на средата за разработка и удобната йерархична структура на проекта. Сега в един проект можете да създадете програма не само за автоматизирано работно място, но и за цялото съоръжение, като се започне от контролера и се стигне до сървъра или работната станция на оператора.

Средата за разработка работи само на Windows OS, която е сравнително позната и поносима, но средата за изпълнение (RunTime) ни изненада приятно с възможността си да се интегрира в различни операционни системи и процесорни архитектури, но повече за това по-късно.

Бях доволен и от голямата библиотека от елементи за визуализация. Специалисти от различни области ще могат да намерят елементи за визуализация за себе си, без да прибягват до рисуване или търсене на икони в интернет.

Фигура 3 — Елементи за визуализация (картина с възможност за кликване)

Комуникационни протоколи

Системата поддържа различни драйвери (протоколи за обмен), които са интегрирани в MasterSCADA 4D по подразбиране:

• Modbus TCP/RTU, RTU през 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 се стартира на различни операционни системи и архитектури на персонални компютри; можете също да стартирате RunTime на локална машина; тя се инсталира заедно със средата за разработка и работи за един час (или 32 тагова) без ограничения.

AntexGate устройство

MasterSCADA Runtime е предварително инсталирана като отделна опция на вграден компютър AntexGate с процесорна архитектура ARM и операционна система Debian; ние ще проведем тестове на това устройство.

Фигура 4 — Устройство AntexGate

Спецификации на продукта:

• CPU: 4-ядрен x64 ARM v8 Cortex-A53
• 1.2Mhz RAM: LPDDR2 1024MB
• Енергонезависима памет: 8/16/32GB eMMC

Можете да прочетете повече за устройството тук.

Нека стартираме програмата в изпълнителното устройство. Например създадохме анкетиране и контрол на устройството с помощта на протокола Modbus RTU; процесът на настройка на анкетирането е интуитивен и донякъде подобен на настройването на познат OPC сървър. Вярно, сега RunTime има вградени протоколни драйвери за обмен на данни.

Като пример, нека създадем прост проект за управление на три помпи и два клапана за абстрактен производствен процес. В средата за разработка изглежда така, както е на Фигура 5.

Фигура 5 - Проект в средата за разработка (снимка с възможност за кликване)

В резултат на това получихме проста мнемонична диаграма (Фигура 6), която работи във всеки браузър, който поддържа HTML5.

Фигура 6 — Мнемонична диаграма (GIF анимацията може да се кликне)

Опции за показване на информация за HMI

Възможно е да се свържете със средата за изпълнение чрез WEB, тази опция не ни ограничава при избора на клиент за преглед на данните на мнемоничната диаграма.
В нашия случай устройството осигурява изход на информация чрез HDMI, Ethernet, 3G.
Когато се свързваме чрез HDMI, получаваме достъп до LocalHost 127.0 0.1:8043 през вградения браузър в AntexGate или се свързваме към фиксиран IP:8043 адрес в Интернет или локалната мрежа на предприятието с друг „тънък клиент“.

Фигура 7 — Структура за WEB мониторинг (снимка с възможност за кликване)

Интересна новина беше дългоочакваният протокол MQTT, който обикновено не беше достатъчен за наблюдение на отдалечени обекти в SCADA системи.
Днес всеки има възможност да получи евтин VDS сървър в Интернет с фиксиран IP адрес (например сървър на фирмен уебсайт) и да разположи на него MQTT Broker (например Mosquito).
След като получихме един сървър с MQTT брокер, можем лесно да се отървем от скъпите операторски услуги - фиксиран IP и да плащаме 900 рубли годишно вместо 4000 рубли за 3G комуникации.

Фигура 8 — Структура за мониторинг на MQTT (снимка с възможност за кликване)

Такава мрежова конструкция не само ще спести трафик, но и ще защити данните, тъй като предаването на данни чрез протокола Modbus TCP в Интернет не гарантира сигурността и качеството на комуникацията.
По този начин можете да продавате репликируеми проекти, в които клиентът сам избира интернет доставчика. И никой няма главоболие с настройката и разпределянето на IP адреси: клиентът сам поставя всяка SIM карта или се свързва към рутер с DHCP сървър.

скорост

За проекта основното нещо е скоростта, така наречените „Задачи“ ще ни помогнат с това. По подразбиране всеки възел има само един, когато е създаден - основната задача. Разработчикът на проекта може да създаде толкова от тях, колкото е необходимо за работата на конкретен проект. Характеристиките на изчислението, например цикълът на изчисление, ще зависят от настройките на конкретна задача. Всеки от тях ще работи независимо от останалите в устройството. Създаването на няколко задачи е препоръчително, ако е необходимо да се осигурят различни изчислителни цикли за различни програми на проекта.

Тази функция е особено интересна за устройства, които имат процесор с много ядра. Всяка „Задача“ се стартира като отделен процес в системата и натоварването се разпределя равномерно в процесора. Устройството AntexGate има ARM процесор с 4 ядра от 1.2 GHz и 1 GB RAM, което ви позволява да създадете поне 4 големи задачи и да разпределите натоварването между ядрата. В сравнение с PLC, AntexGate може да осигури поне 4 пъти повече изчислителна мощност за същата цена.

Фигура 9 — Зареждане на изчислителните възможности на AntexGate в режим на изпълнение (картина с възможност за щракване)

Както можем да видим от Фигура 9, натоварването на процесора е не повече от 2,5% и е разпределена само 61MB памет. По този начин малък проект по време на изпълнение консумира много малко вградени ресурси.
Устройството може да се използва не само като контролер, но и като пълноценен сървър с анкетиране на повече от 2000 I/O точки и възможност за поддръжка на повече от 100 WEB клиента.

Например, нека свържем 9 WEB клиента към устройството и да видим прогреса на потреблението на ресурси (Фигура 10).

Фигура 10 — Зареждане на изчислителните възможности на AntexGate при свързване на 9 WEB клиента (снимка с възможност за кликване)

Както можете да видите от фигурата по-горе, използването на процесора се е повишило от средно 2,5% на 6% и е разпределена само 3MB повече памет.
Благодарение на голямото предлагане на изчислителни ресурси на устройството, разработчикът не трябва да пести от качеството на програмата, създадена в MasterSCADA 4D.

Междуплатформена

Бих искал също да отбележа крос-платформения характер на разглежданата система SCADA, което дава на интеграторите огромен избор от платформи за изпълнение на техните проекти. Благодарение на този подход преходът между операционни системи или компютърни архитектури е много прост.

Заключение

MasterSCADA 4D е сравнително нов продукт на Insat. Днес няма толкова много информация за работата с този софтуерен продукт, колкото бихме искали. Можете обаче да изтеглите безплатна среда за разработка от официалния уебсайт на компанията, тя има много подробна помощ за работа с програмата.

Фигура 11 — Помощен прозорец (може да се кликне върху снимка)

В заключение бих искал да кажа, че тази статия съдържа въвеждащи данни за софтуерния продукт MasterSCADA 4D и не казва много. Въпреки това, с вашата подкрепа, ние ще пуснем по-подробни примери и уроци за работа с този софтуерен продукт.

Бих искал да видя в коментарите кои въпроси ви интересуват най-много. И ако е възможно, ще превърнем най-често задаваните въпроси в урок за създаване на проекти в MasterSCADA 4D.

Източник: www.habr.com