Díky mnoha zkušenostem v oblasti průmyslové automatizace vždy hledáme ty nejlepší možnosti řešení našich problémů. V závislosti na technických specifikacích zákazníka jsme museli vybrat ten či onen hardwarový a softwarový základ. A pokud neexistovaly žádné přísné požadavky na instalaci zařízení Siemens ve spojení s portálem TIA, pak zpravidla padla volba na MasterSCADA 3.XX. Nic však netrvá věčně pod sluncem...
O mých zkušenostech s přechodem na MasterSCADA 4D, předpoklady, vlastnosti jeho práce na embedded počítačích architektury ARM pod střihem tohoto článku.
Pozadí
Není to tak dávno, co jsme začali testovat relativně nový vývoj od Insatu – MasterSCADA 4D. Předpokladů pro to bylo několik. Nejprve jsme provedli několik nezávislých průzkumů mezi odborníky v oblasti průmyslové automatizace, abychom zjistili, které SCADA systémy jsou nejoblíbenější (obrázek 1). Podle výsledků průzkumu je systém MasterSCADA na prvním místě mezi tuzemskými systémy.
Obrázek 1 — Výsledky průzkumu nejpopulárnějších SCADA systémů (obrázek lze kliknout)
Za druhý předpoklad lze považovat...
Nyní přejděme přímo k samotné MasterSCADA 4D. Skládá se ze dvou softwarových produktů, a to: vývojového prostředí a runtime prostředí. O tom, jak každá z těchto částí funguje, si povíme níže.
Vývojové prostředí
Projekt systému je vytvořen ve vývojovém prostředí MasterSCADA 4D, k tomu je třeba získat bezplatnou verzi na webu Insat a nainstalovat ji podle pokynů.
Obrázek 2 — Rozhraní vývojového prostředí (klikací na obrázek)
První, co zaujme, je příjemné rozhraní vývojového prostředí a pohodlná hierarchická struktura projektu. Nyní v jednom projektu můžete vytvořit program nejen pro automatizované pracoviště, ale i pro celé zařízení, počínaje kontrolérem a konče serverem nebo pracovní stanicí operátora.
Vývojové prostředí běží pouze na OS Windows, což je poměrně známé a snesitelné, ale runtime prostředí (RunTime) nás mile překvapilo schopností integrace do různých operačních systémů a architektur procesorů, ale o tom později.
Potěšila mě i velká knihovna vizualizačních prvků. Specialisté z různých oborů si budou moci sami najít vizualizační prvky, aniž by se museli uchylovat ke kreslení nebo hledání ikon na internetu.
Obrázek 3 — Vizualizační prvky (obrázek, na který lze kliknout)
Komunikační protokoly
Systém podporuje různé ovladače (výměnné protokoly), které jsou standardně integrovány do MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU přes TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Merkur (samostatná knihovna) atd.
Runtime prostředí
Runtime prostředí lze spustit na různých operačních systémech a architekturách osobních počítačů, RunTime můžete spustit i na lokálním počítači, instaluje se společně s vývojovým prostředím a běží hodinu (nebo 32 tagů) bez omezení.
Zařízení AntexGate
MasterSCADA Runtime je předinstalován jako samostatná volba na embedded PC AntexGate s architekturou procesoru ARM a operačním systémem Debian, na tomto zařízení provedeme testy.
Obrázek 4 — Zařízení AntexGate
Vlastnosti:
- CPU: 4jádrový x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2 MHz RAM: LPDDR2 1024 MB
- Energeticky nezávislá paměť: 8/16/32 GB eMMC
Více o zařízení si můžete přečíst .
Spusťte program ve výkonném zařízení. Například jsme vytvořili dotazování a ovládání zařízení pomocí protokolu Modbus RTU, proces nastavení dotazování je intuitivní a trochu podobný nastavení známého OPC serveru. Pravda, nyní má RunTime vestavěné ovladače protokolu pro výměnu dat.
Jako příklad vytvoříme jednoduchý projekt pro ovládání tří čerpadel a dvou ventilů pro abstraktní výrobní proces. Ve vývojovém prostředí to vypadá takto, jako na obrázku 5.
Obrázek 5 - Projekt ve vývojovém prostředí (obrázek lze kliknout)
Výsledkem je jednoduchý mnemotechnický diagram (obrázek 6), který funguje v jakémkoli prohlížeči, který podporuje HTML5.
Obrázek 6 — Mnemotechnický diagram (animace GIF lze kliknout)
Možnosti zobrazení informací HMI
K exekučnímu prostředí je možné se připojit přes WEB, tato možnost nás neomezuje ve výběru klienta pro prohlížení dat na mnemotechnickém diagramu.
V našem případě zařízení poskytuje výstup informací přes HDMI, Ethernet, 3G.
Při připojení přes HDMI přistupujeme k LocalHost 127.0 0.1:8043 prostřednictvím vestavěného prohlížeče v AntexGate nebo se připojujeme k pevné IP:8043 adrese na internetu nebo k podnikové místní síti pomocí jiného „tenkého klienta“.
Obrázek 7 – Struktura monitorování webu (obrázek lze kliknout)
Zajímavou novinkou byl dlouho očekávaný protokol MQTT, který pro monitorování vzdálených objektů ve SCADA systémech většinou nestačil.
Dnes má každý možnost získat na internetu levný VDS server s pevnou IP adresou (například server firemního webu) a nasadit na něj MQTT Broker (například Mosquito).
Po obdržení jednoho serveru s brokerem MQTT se můžeme snadno zbavit drahých služeb operátora - pevné IP a platit 900 rublů ročně namísto 4000 rublů za komunikaci 3G.
Obrázek 8 – Struktura monitorování MQTT (kliknutím na obrázek)
Taková výstavba sítě nejen ušetří provoz, ale také zabezpečí data, protože přenos dat protokolem Modbus TCP na internetu nezaručuje bezpečnost a kvalitu komunikace.
Můžete tak prodávat replikovatelné projekty, ve kterých si klient vybírá poskytovatele internetu sám. A nikoho netrápí nastavování a přidělování IP adres: klient si sám vloží libovolnou SIM kartu nebo se připojí k routeru s DHCP serverem.
Rychlost výkonu
Pro projekt je hlavní rychlost, s tím nám pomohou tzv. „Tasks“. Ve výchozím nastavení má každý uzel při vytvoření pouze jeden - Hlavní úkol. Vývojář projektu jich může vytvořit tolik, kolik je potřeba pro provoz konkrétního projektu. Vlastnosti výpočtu, například cyklus výpočtu, budou záviset na nastavení konkrétní úlohy. Každý z nich bude v zařízení fungovat nezávisle na ostatních. Vytvoření několika úloh je vhodné, pokud je nutné zajistit různé cykly výpočtu pro různé projektové programy.
Tato funkce je zajímavá především u zařízení, která mají procesor s více jádry. Každá „Úloha“ je spuštěna jako samostatný proces v systému a zátěž je rovnoměrně rozložena mezi procesor. Zařízení AntexGate má ARM procesor se 4 jádry 1.2 GHz a 1 GB RAM, což umožňuje vytvořit minimálně 4 velké úlohy a rozložit zátěž mezi jádra. Ve srovnání s PLC může AntexGate poskytnout minimálně 4x větší výpočetní výkon za stejnou cenu.
Obrázek 9 – Načítání výpočetních schopností AntexGate v runtime režimu (kliknutím na obrázek)
Jak vidíme z obrázku 9, zatížení procesoru není větší než 2,5 % a je přiděleno pouze 61 MB paměti. Malý runtime projekt tedy spotřebovává velmi málo vestavěných zdrojů.
Zařízení lze použít nejen jako řadič, ale také jako plnohodnotný server s pollingem více než 2000 I/O bodů a schopností podporovat více než 100 WEB klientů.
Například připojíme k zařízení 9 WEB klientů a uvidíme průběh spotřeby zdrojů (obrázek 10).
Obrázek 10 — Načtení výpočetních možností AntexGate při připojení 9 WEB klientů (kliknutím na obrázek)
Jak můžete vidět na obrázku výše, využití procesoru vzrostlo z průměrných 2,5 % na 6 % a bylo přiděleno pouze 3 MB paměti.
Díky velké zásobě výpočetních zdrojů zařízení nemusí vývojář šetřit na kvalitě programu vytvořeného v MasterSCADA 4D.
Cross-platform
Chtěl bych také poznamenat multiplatformní povahu uvažovaného SCADA systému, která integrátorům poskytuje obrovský výběr platforem pro implementaci jejich projektů. Díky tomuto přístupu je přechod mezi operačními systémy nebo architekturami PC velmi jednoduchý.
Závěr
MasterSCADA 4D je relativně nový produkt společnosti Insat. Dnes není o práci s tímto softwarovým produktem tolik informací, kolik bychom si přáli. Z oficiálních stránek společnosti si však můžete stáhnout bezplatné vývojové prostředí, které má velmi podrobnou nápovědu pro práci s programem.
Obrázek 11 — Okno nápovědy (kliknutím na obrázek)
Na závěr bych chtěl říci, že tento článek obsahuje úvodní údaje o softwarovém produktu MasterSCADA 4D a mnoho toho neříká. S vaší podporou však zveřejníme podrobnější příklady a lekce práce s tímto softwarovým produktem.
Rád bych v komentářích viděl, jaké otázky vás zajímají nejvíce. A pokud to bude možné, nejčastější dotazy proměníme v lekci o tvorbě projektů v MasterSCADA 4D.
Zdroj: www.habr.com