S dostatečnými zkušenostmi v oblasti průmyslové automatizace neustále hledáme optimální řešení našich úkolů. V závislosti na technickém zadání zákazníka jsme se někdy museli rozhodnout pro různé softwarové a hardwarové platformy. A pokud nebyly stanoveny žádné přísné požadavky na instalaci zařízení Siemens ve spojení s TIA-portálem, obvykle jsme se rozhodli pro MasterSCADA 3.XX. Nicméně nic není věčné pod sluncem…
O mých zkušenostech s přechodem na MasterSCADA 4D, příčinách a zvláštnostech jejího fungování na vestavěných počítačích architektury ARM pod povrchem tohoto článku.
Předpoklady
S testováním relativně nového vývoje společnosti Insat – MasterSCADA 4D – jsme začali nedávno. Bylo několik důvodů k tomu. Za prvé, provedli jsme několik nezávislých průzkumů mezi odborníky v oblasti průmyslové automatizace, abychom zjistili, které SCADA systémy jsou nejpopulárnější (obrázek 1). Podle výsledků průzkumu obsadila první místo mezi domácími systémy platforma MasterSCADA.
Obrázek 1 — Výsledky průzkumu nejpopulárnějších SCADA systémů (obrázek je klikací)
Druhým důvodem lze považovat…
Nyní se zaměříme přímo na MasterSCADA 4D. Skládá se ze dvou softwarových produktů, a sice: vývojového prostředí a běžného prostředí. O fungování každé z těchto částí si povíme níže.
Vývojové prostředí
Projekt systému se vytváří ve vývojovém prostředí MasterSCADA 4D, k tomu je nutné si stáhnout bezplatnou verzi ze stránek společnosti Insat a nainstalovat ji podle pokynů.
Obrázek 2 — Rozhraní vývojového prostředí (obrázek je klikací)
První, co upoutá pozornost, je příjemné rozhraní vývojového prostředí a pohodlná hierarchická struktura vytváření projektu. Nyní můžete v jednom projektu vytvářet programy nejen pro AРM, ale i pro celý objekt, počínaje kontrolérem a konče serverem nebo pracovním místem operátora.
Vývojové prostředí funguje pouze na OS Windows, což je relativně běžné a snesitelné, ale Runtime (spouštěcí prostředí) příjemně překvapilo svou schopností integrovat se do různých operačních systémů a architektur procesorů, ale o tom dále.
Také potěšila velká knihovna vizualizačních prvků. Odborníci z různých oblastí si mohou najít vizualizační prvky, aniž by museli kreslit nebo hledat ikony na internetu.
Obrázek 3 — Vizualizační prvky (obrázek je klikací)
Komunikační protokoly
Systém podporuje různé ovladače (protokoly výměny), které jsou standardně integrovány v MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU přes TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Merkur (samostatná knihovna) a další.
Provozní prostředí
Provozní prostředí může být spuštěno na různých operačních systémech a architekturách osobních počítačů, můžete také spustit RunTime na místním počítači, který se instaluje spolu s vývojovým prostředím a funguje jednu hodinu (nebo 32 tagů) bez omezení.
Zařízení AntexGate
MasterSCADA Runtime je předinstalována jako samostatná volba na vestavěném PC AntexGate s architekturou procesoru ARM a operačním systémem Debian, testy budou prováděny na tomto zařízení.
Obrázek 4 — Zařízení AntexGate
Specifikace:
- CPU: 4-jádrový x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2Mhz Operační paměť: LPDDR2 1024MB
- Energo nezávislá paměť: 8/16/32GB eMMC
Více informací o zařízení si můžete přečíst .
Spustíme program v provozním zařízení. Jako příklad jsme vytvořili dotaz a ovládání zařízení pomocí protokolu Modbus RTU, proces nastavení dotazu je intuitivní a něčím podobný nastavení obvyklého OPC serveru. Momentálně jsou však v RunTime integrovány ovladače protokolů pro výměnu dat.
Jako příklad vytvoříme jednoduchý projekt pro ovládání tří čerpadel a dvou klapek, které jsou nezbytné pro abstraktní výrobní proces. Ve vývojovém prostředí to vypadá takto, jako na obrázku 5.
Obrázek 5 — Projekt ve vývojovém prostředí (obrázek je klikací)
Nakonec jsme dostali jednoduchou mnemoschématu (obrázek 6), která funguje v jakémkoli prohlížeči s podporou HTML5.
Obrázek 6 — Mnemoschéma (GIF animace je klikací)
Možnosti zobrazení informací HMI
Existuje možnost připojit se k provoznímu prostředí přes WEB, tato možnost nás neomezuje ve výběru klienta pro zobrazení dat na mnemoschématu.
V našem případě je na zařízení zajištěno výstup informací přes HDMI, Ethernet, 3G.
Při připojení přes HDMI se obracíme na LocalHost 127.0 0.1:8043 přes integrovaný prohlížeč v AntexGate, nebo se připojujeme na pevnou IP:8043 adresu na internetu nebo v lokální podnikové síti jiným „tenkým klientem“.
Obrázek 7 — Struktura monitorování WEB (obrázek je klikací)
Zajímavou novinkou se stal dlouho očekávaný protokol MQTT, který obvykle chyběl pro monitorování vzdálených objektů v systémech SCADA.
Dnes má každý možnost získat levný VDS server na internetu s pevným IP adresou (např. server webové stránky společnosti) a vyvinout na něm MQTT Broker (např. Mosquito).
Získáním jednoho serveru s MQTT brokerem se snadno můžeme odpojit od drahých služeb operátora — pevného IP a platit ročně 900 rublů místo 4000 rublů za 3G připojení.
Obrázek 8 — Struktura monitorování MQTT (obrázek je klikací)
Taková struktura sítě nejenže ušetří na datech, ale také zabezpečí data, protože přenos dat protokolem Modbus TCP přes internet nezaručuje bezpečnost a kvalitu připojení.
Takto můžete prodávat replikovatelné projekty, ve kterých si klient sám vybírá poskytovatele internetu. A nikdo se nemusí trápit nastavením a přidělováním IP adres: klient sám vloží jakoukoli SIM kartu nebo se připojí k routeru se serverem DHCP.
Výkon
Pro projekt je klíčová rychlost, což nám pomohou tzv. „Úkoly“. Ve výchozím nastavení má každý uzel při jeho vytvoření pouze jeden — Hlavní úkol. Vývojář projektu může vytvořit tolik úkolů, kolik je potřeba pro fungování konkrétního projektu. Specifika výpočtu, například cyklus výpočtu, budou záviset na nastaveních daného úkolu. Každý z nich bude fungovat nezávisle na ostatních v zařízení. Vytváření několika úkolů je smysluplné, pokud je třeba zajistit různé cykly výpočtu různých programů projektu.
Tato funkce je zvlášť zajímavá pro zařízení se čtyřjádrovými procesory. Každý "Úkol" se spouští jako samostatný proces v systému a zátěž se rovnoměrně rozděluje mezi jednotlivé jádra procesoru. Zařízení AntexGate obsahuje procesor ARM se 4 jádry na 1,2 GHz a 1 GB operační paměti, což umožňuje vytvořit minimálně 4 velké úkoly a rozdělit zátěž mezi jádra. Ve srovnání s PLC může zařízení AntexGate poskytnout minimálně 4krát více výpočetního výkonu za stejnou cenu.
Obrázek 9 — Zatížení výpočetního výkonu AntexGate v provozním režimu (obrázek je klikací)
Jak můžeme vidět z obrázku 9, zatížení CPU nepřesahuje 2,5 % a paměť zabírá pouze 61 MB. Tímto způsobem malý projekt v provozním režimu spotřebovává velmi málo vestavěných zdrojů.
Zařízení může být používáno nejen jako kontrolér, ale již také jako plnohodnotný server s dotazováním více než 2000 vstupně-výstupních bodů a možností podpory více než 100 WEB-klientů.
Pro příklad připojíme 9 WEB-klientů k zařízení a podíváme se na pokrok spotřeby zdrojů (obrázek 10).
Obrázek 10 — Zatížení výpočetního výkonu AntexGate při připojení 9 WEB-klientů (obrázek je klikací)
Jak je vidět z výše uvedeného obrázku, zatížení CPU vzrostlo v průměru z 2,5 % na 6 %, přičemž paměť zabírá pouze o 3 MB více.
Díky velkému množství dostupných výpočetních zdrojů zařízení se vývojáři nemusí šetřit na kvalitě programu vytvořeného v MasterSCADA 4D.
Křížová kompatibilita
Také bychom chtěli zdůraznit multiplatformnost zvažovaného SCADA systému, který dává integrátorům obrovský výběr platforem pro realizaci svých projektů. Díky tomuto přístupu je přechod mezi operačními systémy nebo architekturami PC velmi snadný.
Závěr
MasterSCADA 4D je relativně nový produkt společnosti Insat. V současné době není k dispozici tolik informací o práci s tímto softwarem, kolik bychom si přáli. Nicméně si můžete stáhnout bezplatné vývojové prostředí z oficiálních stránek společnosti, které obsahuje velmi podrobnou nápovědu k práci s programem.
Obrázek 11 — Okno nápovědy (obrázek je klikací)
Na závěr bych chtěl říct, že tento článek poskytuje základní informace o softwarovém produktu MasterSCADA 4D, a mnohé bylo opomenuto. Avšak s Vaší podporou vydáme podrobnější příklady a lekce pro práci s tímto softwarovým produktem.
Chtěl bych v komentářích vidět, které otázky Vás nejvíce zajímají. A nejčastěji kladené otázky se pokusíme, pokud to bude možné, přetvořit na lekci o vytváření projektů v MasterSCADA 4D.
Zdroj: habr.com
