Med en solid erfaring inden for industriel automation er vi konstant på udkig efter de optimale løsninger til vores opgaver. Afhængigt af kundens tekniske krav har vi måtte stoppe ved forskellige software- og hardwareplatforme. Og hvis der ikke var strenge krav til installation af Siemens-udstyr i forbindelse med TIA Portal, faldt valget som regel på MasterSCADA 3.XX. Men intet varer evigt ...
Om min erfaring med overgangen til MasterSCADA 4D, forudsætningerne og særegenhederne ved dens drift på indlejrede computere af ARM-arkitektur i denne artikels underside.
Forudsætninger
Vi begyndte for nylig at teste den relativt nye udvikling fra Insat – MasterSCADA 4D. Der var flere forudsætninger for dette. For det første udførte vi flere uafhængige undersøgelser blandt fagfolk inden for industriel automation for at finde ud af, hvilke SCADA-systemer der er mest populære (billede 1). Resultatet af undersøgelsen viser, at MasterSCADA indtager førstepladsen blandt indenlandske systemer.
Billede 1 — Resultaterne af undersøgelsen om de mest populære SCADA-systemer (billedet er klikbart)
Den anden forudsætning kan betragtes som...
Lad os nu gå direkte til MasterSCADA 4D. Den består af to softwareprodukter, nemlig: udviklingsmiljøet og kørselmiljøet. Vi vil tale om arbejdet med hver af disse dele nedenfor.
Development Environment
Projektet til systemet oprettes i udviklingsmiljøet MasterSCADA 4D. For dette skal du hente en gratis version fra Insats hjemmeside og installere den ved at følge vejledningen.
Billede 2 — Interface i udviklingsmiljøet (billedet er klikbart)
Det første, der fanger øjet, er det behagelige interface i udviklingsmiljøet og den praktiske hierarkiske struktur i opbygningen af projektet. Nu kan man i ét projekt oprette programmer ikke kun til ARM, men også til hele objektet, fra controlleren til serveren eller operatørens arbejdsplads.
Udviklingsmiljøet kører kun på Windows, hvilket er relativt velkendt og acceptabelt, mens kørselmiljøet (RunTime) overraskede positivt med sin mulighed for at integrere sig i forskellige operativsystemer og processor-arkitekturer, men mere om det senere.
Jeg var også glad for det store bibliotek af visualiseringselementer. Specialister fra forskellige områder vil kunne finde visualiseringselementer uden at skulle tegne eller søge efter ikoner på internettet.
Figur 3 — Visualiseringselementer (billedet er klikbart)
Kommunikationsprotokoller
Systemet understøtter forskellige drivere (dataudvekslingsprotokoller), som er integreret som standard i MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU over TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Merkur (separat bibliotek) m.m.
Kørselsmiljø
Kørselsmiljøet kan køre på forskellige operativsystemer og arkitekturer af personlige computere; du kan også køre RunTime på den lokale maskine, det installeres sammen med udviklingsmiljøet og fungerer i en time (eller 32 tags) uden begrænsninger.
AntexGate-enheden
MasterSCADA Runtime er forudinstalleret som en separat mulighed på den indbyggede PC AntexGate med ARM-processorarkitektur og Debian-operativsystem, og testene vil blive udført på denne enhed.
Figur 4 — AntexGate-enheden
Specifikationer:
- CPU: 4-core x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2Mhz RAM: LPDDR2 1024MB
- Ikke-flygtig hukommelse: 8/16/32GB eMMC
Du kan læse mere om enheden .
Lad os starte programmet på udførelsenheden. For eksempel har vi oprettet indsamling og kontrol af enheden via Modbus RTU-protokollen; opsætningsprocessen for indsamlingen er intuitiv og minder om opsætningen af en almindelig OPC-server. Faktisk er der nu indbygget protokoldrivere til dataudveksling i RunTime.
Som et eksempel vil vi oprette et simpelt projekt til at styre tre pumper og to ventiler, der er nødvendige for en abstrakt produktionsproces. I udviklingsmiljøet ser det ud som på figur 5.
Figur 5 — Projekt i udviklingsmiljøet (billedet er klikbart)
Resultatet er en simpel mønsterdiagram (figur 6), der fungerer i enhver browser, der understøtter HTML5.
Figur 6 — Mønsterdiagram (GIF-animation er klikbar)
Visningsmuligheder for HMI-information
Der er mulighed for at oprette forbindelse til kørselsmiljøet via WEB, denne mulighed begrænser os ikke i valget af klient til at se data i mønsterdiagrammet.
I vores tilfælde er der sørget for at vise information via HDMI, Ethernet, 3G.
Når du tilslutter via HDMI, henvender vi os til LocalHost 127.0.0.1:8043 gennem den indbyggede browser i AntexGate, eller vi opretter forbindelse til en fast IP:8043 adresse på internettet eller det lokale netværk med en anden 'Slim Client'.
Figur 7 — Struktur af WEB-overvågning (billedet er klikbart)
En interessant nyhed er den eftertragtede MQTT-protokol, som ofte har været nødvendigt for at overvåge fjerntliggende objekter i SCADA-systemer.
I dag har alle mulighed for at få en billig VDS-server på internettet med en fast IP-adresse (for eksempel virksomhedens webserver) og implementere en MQTT-broker (for eksempel Mosquitto) på den.
Ved at få én server med MQTT-broker kan vi nemt frigøre os fra dyre operatørtjenester — en fast IP og betale 900 rubler om året i stedet for 4000 rubler for 3G-forbindelse.
Figur 8 — Struktur af MQTT-overvågning (billedet er klikbart)
Denne netværksopbygning vil ikke kun spare på trafikken, men også sikre data, da dataoverførsel via Modbus TCP-protokollen på internettet ikke garanterer sikkerhed og kvalitet i forbindelsen.
Dermed kan du sælge replikerbare projekter, hvor kunden selv vælger internetudbyder. Ingen skal bekymre sig om opsætning og tildeling af IP-adresser: kunden indsætter selv et hvilket som helst SIM-kort eller tilslutter sig en router med DHCP-server.
Ydelse
For projektet er ydelsen det vigtigste, og det hjælper os med de såkaldte 'Opgaver'. Som standard har hver node ved sin oprettelse kun en — Hovedopgave. Projektudvikleren kan oprette så mange, som er nødvendige for at arbejde med et specifikt projekt. Egenskaberne ved beregningen, for eksempel beregningscyklussen, vil afhænge af indstillingerne for den enkelte opgave. Hver af dem vil arbejde uafhængigt af de andre i enheden. Oprettelse af flere opgaver er praktisk, hvis det er nødvendigt at sikre forskellige beregningscykler for forskellige programmer i projektet.
Denne funktion er især interessant for enheder, der har en flerkernet processor. Hver "Opgave" kører som en separat proces i systemet, og belastningen fordeles jævnt på processorens arbejde. AntexGate-enheden er udstyret med en ARM-processor med 4 kerner, hver kørende ved 1,2 GHz, og 1 GB RAM, hvilket gør det muligt at skabe mindst 4 store opgaver og fordele belastningen over kernerne. Sammenlignet med PLC kan AntexGate-enheden tilbyde mindst 4 gange flere beregningskraft for samme pris.
Figur 9 — Belastning af AntexGate's beregningskraft i udførelsesmodus (billedet er klikbart)
Som vi kan se fra figur 9, er CPU-belastningen ikke mere end 2,5%, og der er kun tildelt 61 MB hukommelse. Dermed forbruger et lille projekt i udførelsesmodus meget få indbyggede ressourcer.
Enheden kan bruges ikke kun som controller, men også som en fuldgyldig server, der kan overvåge over 2000 I/O-punkter og understøtte mere end 100 WEB-klienter.
For eksempel tilslutter vi 9 WEB-klienter til enheden og ser fremskridtet i ressourceforbruget (figur 10).
Figur 10 — Belastning af AntexGate's beregningskraft ved tilslutning af 9 WEB-klienter (billedet er klikbart)
Som det fremgår af figuren ovenfor, er CPU-belastningen steget i gennemsnit fra 2,5% til 6%, og der er kun tildelt 3 MB mere hukommelse.
Takket være det store overskud af beregningsressourcer i enheden er der ikke behov for, at udvikleren sparer på kvaliteten af det program, der er lavet i MasterSCADA 4D.
Krydsplatform
Det er også værd at bemærke krydsplatformen i det betragtede SCADA-system, som giver integratorer et kæmpe udvalg af platforme til implementering af deres projekter. Takket være denne tilgang er det meget nemt at skifte mellem operativsystemer eller PC-arkitekturer.
Konklusion
MasterSCADA 4D er et relativt nyt produkt fra Insat. På nuværende tidspunkt er der ikke så meget information om arbejdet med dette software produkt, som man kunne ønske sig. Dog kan man downloade et gratis udviklingsmiljø fra virksomhedens officielle hjemmeside, som har en ret omfattende hjælp til brugen af programmet.
Figur 11 — Hjælpevindue (billedet er klikbart)
Afslutningsvis vil jeg gerne sige, at denne artikel indeholder indledende oplysninger om softwareproduktet MasterSCADA 4D, og der er meget, der ikke er blevet sagt. Men med din støtte kan vi frigive mere detaljerede eksempler og lektioner om, hvordan man arbejder med dette softwareprodukt.
Jeg vil gerne se i kommentarerne, hvilke spørgsmål der interesserer dig mest. De mest stillede spørgsmål vil vi, hvis det er muligt, omdanne til en lektion i projektoprettelse i MasterSCADA 4D.
Kilde: habr.com
