SCADA на Raspberry: мит или реалност?

Зимата идва. Програмируемите логически контролери (PLC) постепенно се заменят от вградени персонални компютри. Това се дължи на факта, че мощността на компютрите позволява на едно устройство да включва функционалността на програмируем контролер, сървър и (ако устройството има HDMI изход) също и автоматизирана работна станция на оператора. Общо: уеб сървър, OPC част, база данни и работна станция в един корпус и всичко това на цената на един PLC.

В тази статия ще разгледаме възможността за използване на такива вградени компютри в индустрията. Да вземем за основа устройство, базирано на Raspberry Pi, стъпка по стъпка да опишем процеса на инсталиране на отворена безплатна SCADA система с отворен код на руски дизайн върху него - Rapid SCADA, както и да разработим проект за абстрактна компресорна станция, задачите на който ще включва дистанционно управление на компресор и три вентила, както и визуализация на процеса на производство на сгъстен въздух.

Нека веднага да направим резервация, че проблемът може да бъде решен по два начина. По принцип те не се различават един от друг по никакъв начин, единственият въпрос е естетическият и практичният компонент. И така, имаме нужда от:

1.1 Първият вариант предполага наличието на самия Raspberry Pi 2/3/4, както и наличието на конвертор USB към RS485 (т.нар. „свирка“, която може да се поръча от Alliexpress).

Фигура 1 - Raspberry Pi 2 и USB към RS485 конвертор

1.2 Вторият вариант включва всякакви готови решения на базата на Raspberry, препоръчани за инсталации в индустриални среди с вградени RS485 портове. Например като на фигура 2, базиран на модула Raspberry CM3+.

Фигура 2 — Устройство AntexGate

2. Устройство с Modbus за няколко контролни регистъра;

3. Компютър с Windows за конфигуриране на проекта.

Етапи на развитие:

1. Част I. Инсталиране на Rapid SCADA на Raspberry;
2. Част II. Инсталиране на Rapid SCADA на Windows;
3. Част III. Разработка на проект и изтегляне на устройството;
4. Заключения.

Част I. Инсталиране на Rapid SCADA на Raspberry

1. Попълваме форму на уебсайта на Rapid Scada, за да получите дистрибуцията и да изтеглите най-новата версия за Linux.

2. Разархивирайте изтеглените файлове и копирайте папката “scada” в директорията /избирам устройства.

3. Поставете три скрипта от папката “daemons” в директорията /etc/init.d

4. Даваме пълен достъп до три папки с приложения:

sudo chmod -R ugo+rwx /opt/scada/ScadaWeb/config
sudo chmod -R ugo+rwx /opt/scada/ScadaWeb/log
sudo chmod -R ugo+rwx /opt/scada/ScadaWeb/storage

⠀5. Създаване на изпълними скриптове:

sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh

⠀6. Добавяне на хранилище:

sudo apt install apt-transport-https dirmngr gnupg ca-certificates
sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-keys 3FA7E0328081BFF6A14DA29AA6A19B38D3D831EF
echo "deb https://download.mono-project.com/repo/debian stable-stretch main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mono-official-stable.list
sudo apt update

⠀7. Инсталирайте Mono .NET Framework:

sudo apt-get install mono-complete

⠀8. Инсталирайте Apache HTTP сървър:

sudo apt-get install apache2

⠀9. Инсталирайте допълнителни модули:

sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server4

⠀10. Създайте връзка към уеб приложението:

sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada

⠀11. Копирайте файла от изтегления архив в папката "apache". scada.conf към директорията / и т.н. / apache2 / сайтове-достъпно

sudo a2ensite scada.conf

⠀12. Да тръгнем по този път sudo nano /etc/apache2/apache2.conf и добавете следното в края на файла:

<Directory /var/www/html/scada/>
  <FilesMatch ".(xml|log|bak)$">
    Require all denied
  </FilesMatch>
</Directory>

⠀13. Изпълнете скрипта:

sudo /opt/scada/svc_install.sh

⠀14. Рестартирайте Raspberry:

sudo reboot

⠀15. Отваряне на уебсайта:

http://IP-адрес устройства/scada

⠀16. В прозореца, който се отваря, въведете данните си за вход "Администратор" и парола «12345».

Част II. Инсталиране на Rapid SCADA на Windows

Инсталирането на Rapid SCADA на Windows ще бъде необходимо за конфигуриране на Raspberry и конфигурация на проекта. На теория можете да направите това на самата малина, но техническата поддръжка ни посъветва да използваме средата за разработка на Windows, тъй като тук работи по-правилно, отколкото на Linux.

Затова нека започнем:

1. Актуализираме Microsoft .NET Framework до най-новата версия;
2. Изтеглете дистрибуторски комплект Rapid SCADA за Windows и инсталиране офлайн;
3. Стартирайте приложението „Администратор“. В него ще развием самия проект.

Когато разработвате, трябва да обърнете внимание на някои точки:

1. Номерирането на регистрите в тази SCADA система започва от адрес 1, така че трябваше да увеличим номерацията на нашите регистри с един. В нашия случай това е: 512+1 и така нататък:

Фигура 3 — Номериране на регистри в Rapid SCADA (картина с възможност за кликване)

2. За да преконфигурирате директориите и правилно да разположите проекта в операционната система Linux, в настройките трябва да отидете на „Сървър“ -> „Общи настройки“ и да щракнете върху бутона „За Linux“:

Фигура 4 - Преконфигуриране на директории в Rapid SCADA (снимка с възможност за кликване)

3. Дефинирайте полинг порта за Modbus RTU по същия начин, както е дефиниран в Linux системата на устройството. В нашия случай е така /dev/ttyUSB0

Фигура 5 - Преконфигуриране на директории в Rapid SCADA (снимка с възможност за кликване)

Ако имате въпроси, всички допълнителни инструкции за инсталиране можете да получите от уебсайт на компанията или на техните youtube канал.

Част III. Разработка на проект и изтегляне на устройството

Разработката и визуализацията на проекта се създава директно в самия браузър. Това не е съвсем обичайно след настолните SCADA системи, но е доста често срещано.

Отделно бих искал да отбележа ограничения набор от елементи за визуализация (Фигура 6). Вградените компоненти включват светодиод, бутон, превключвател, връзка и показалец. Големият плюс обаче е, че тази SCADA система поддържа динамични изображения и текст. С минимални познания за графични редактори (Corel, Adobe Photoshop и др.) Можете да създавате свои собствени библиотеки от изображения, елементи и текстури, а поддръжката на GIF елементи ще ви позволи да добавите анимация към визуализацията на технологичния процес.

Фигура 6 — Инструменти за редактор на схеми в Rapid SCADA

В рамките на тази статия нямаше цел да се опише стъпка по стъпка процесът на графично създаване на проект в Rapid SCADA. Затова няма да се спираме подробно на тази точка. В средата за разработчици нашият прост проект „Система за подаване на сгъстен въздух“ за компресорна станция изглежда така (Фигура 7):

Фигура 7 — Редактор на схеми в Rapid SCADA (картина с възможност за кликване)

След това качете нашия проект на устройството. За да направите това, посочваме IP адреса на устройството за прехвърляне на проекта не към localhost, а към нашия вграден компютър:

Фигура 8 - Качване на проекта на устройството в Rapid SCADA (снимка с възможност за кликване)

В резултат на това получихме нещо подобно (Фигура 9). От лявата страна на екрана има светодиоди, които отразяват работното състояние на цялата система (компресор), както и работното състояние на клапаните (отворени или затворени), а в централната част на екрана има визуализация на технологичния процес с възможност за управление на устройства с помощта на превключватели. Когато се отвори конкретен клапан, цветът както на самия клапан, така и на съответната магистрала се променя от сив на зелен.

Фигура 9 — Проект на компресорна станция (GIF анимацията може да се кликне)

Тук можете да изтеглите файла на този проект за преглед.

Фигура 10 показва как изглежда общият резултат.

Фигура 10 - SCADA система на Raspberry

Данни

Появата на мощни вградени индустриални компютри прави възможно разширяването и допълването на функционалността на програмируемите логически контролери. Инсталирането на подобни SCADA системи върху тях може да покрие задачите на малък производствен или технологичен процес. За по-големи задачи с голям брой потребители или повишени изисквания за сигурност най-вероятно ще трябва да инсталирате пълноценни сървъри, шкафове за автоматизация и обичайните PLC. Въпреки това, за точки със средна и малка автоматизация, като малки промишлени сгради, котелни, помпени станции или интелигентни домове, подобно решение изглежда подходящо. Според нашите изчисления такива устройства са подходящи за задачи с до 500 точки за вход/изход на данни.

Ако имате опит в рисуването в различни графични редактори и нямате нищо против факта, че ще трябва сами да създавате елементи от мнемонични диаграми, тогава опцията с Rapid SCADA за Raspberry е много оптимална. Функционалността му като готово решение е малко ограничена, тъй като е с отворен код, но все пак ви позволява да покриете задачите на малка промишлена сграда. Следователно, ако подготвите шаблони за визуализация за себе си, тогава е напълно възможно да използвате това решение, за да интегрирате, ако не всички, то част от вашите проекти.

По този начин, за да разберете колко полезно може да бъде подобно решение на Raspberry за вас и колко заменими са вашите проекти със SCADA системи с отворен код на Linux, възниква резонен въпрос: кои SCADA системи използвате най-често?

В анкетата могат да участват само регистрирани потребители. Впиши се, Моля те.

Какви SCADA системи използвате най-често?

• 35.2%SIMATIC WinCC (TIA портал)18

• 7.8%Intouch Wonderware4

• 5.8%Режим на проследяване3

• 15.6%CoDeSys8

• 0%Битие0

• 3.9%PCVue решения 2

• 3.9%Vijeo Citect2

• 17.6%Главен SCADA9

• 3.9%iRidium mobile2

• 3.9%Simple-Scada2

• 7.8%Бърза SCADA4

• 1.9%AggreGate SCADA1

• 39.2%Друг вариант (отговор в коментар)20

51 потребители гласуваха. 33 потребители се въздържаха.

Източник: www.habr.com