Da wir über umfangreiche Erfahrung im Bereich der industriellen Automatisierung verfügen, sind wir stets auf der Suche nach den besten Möglichkeiten zur Lösung unserer Probleme. Abhängig von den technischen Spezifikationen des Kunden mussten wir uns für die eine oder andere Hardware- und Softwarebasis entscheiden. Und wenn es keine strengen Anforderungen an die Installation von Siemens-Geräten in Verbindung mit dem TIA-Portal gab, fiel die Wahl in der Regel auf MasterSCADA 3.XX. Allerdings hält nichts ewig unter der Sonne ...
Über meine Erfahrungen beim Umstieg auf MasterSCADA 4D, Voraussetzungen und Funktionen seiner Arbeit auf eingebetteten Computern mit ARM-Architektur im Rahmen dieses Artikels.
Предпосылки
Wir haben vor nicht allzu langer Zeit damit begonnen, eine relativ neue Entwicklung von Insat zu testen – MasterSCADA 4D. Dafür gab es mehrere Voraussetzungen. Zunächst haben wir mehrere unabhängige Umfragen unter Experten auf dem Gebiet der industriellen Automatisierung durchgeführt, um herauszufinden, welche SCADA-Systeme am beliebtesten sind (Abbildung 1). Den Umfrageergebnissen zufolge belegt das MasterSCADA-System den ersten Platz unter den Heimsystemen.
Abbildung 1 – Ergebnisse einer Umfrage zu den beliebtesten SCADA-Systemen (Bild anklickbar)
Als zweite Voraussetzung kommt in Frage...
Kommen wir nun direkt zu MasterSCADA 4D selbst. Es besteht aus zwei Softwareprodukten, nämlich einer Entwicklungsumgebung und einer Laufzeitumgebung. Wir werden im Folgenden darüber sprechen, wie jeder dieser Teile funktioniert.
Entwicklungsumgebung
Das Systemprojekt wird in der Entwicklungsumgebung MasterSCADA 4D erstellt; dazu müssen Sie eine kostenlose Version auf der Insat-Website herunterladen und diese gemäß den Anweisungen installieren.
Abbildung 2 – Schnittstelle der Entwicklungsumgebung (Bild anklickbar)
Das erste, was ins Auge fällt, ist die angenehme Oberfläche der Entwicklungsumgebung und die praktische hierarchische Struktur des Projekts. Jetzt können Sie in einem Projekt ein Programm nicht nur für einen automatisierten Arbeitsplatz, sondern für die gesamte Anlage erstellen, angefangen bei der Steuerung bis hin zum Server oder Bedienerarbeitsplatz.
Die Entwicklungsumgebung läuft nur auf dem Windows-Betriebssystem, was relativ vertraut und erträglich ist, aber die Laufzeitumgebung (RunTime) hat uns mit ihrer Fähigkeit zur Integration in verschiedene Betriebssysteme und Prozessorarchitekturen angenehm überrascht, aber dazu später mehr.
Auch die große Bibliothek an Visualisierungselementen hat mir gefallen. Fachleute aus verschiedenen Bereichen können Visualisierungselemente für sich finden, ohne auf das Zeichnen oder die Suche nach Symbolen im Internet zurückgreifen zu müssen.
Abbildung 3 – Visualisierungselemente (Bild anklickbar)
Kommunikationsprotokolle
Das System unterstützt verschiedene Treiber (Austauschprotokolle), die standardmäßig in MasterSCADA 4D integriert sind:
- Modbus TCP/RTU, RTU über TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Mercury (separate Bibliothek) usw.
Laufzeitumgebung
Die Laufzeitumgebung kann auf verschiedenen Betriebssystemen und PC-Architekturen gestartet werden; Sie können RunTime auch auf einem lokalen Computer ausführen; sie wird zusammen mit der Entwicklungsumgebung installiert und läuft eine Stunde (oder 32 Tags) ohne Einschränkungen.
AntexGate-Gerät
MasterSCADA Runtime ist als separate Option auf dem AntexGate Embedded-PC mit ARM-Prozessorarchitektur und dem Debian-Betriebssystem vorinstalliert; wir werden Tests auf diesem Gerät durchführen.
Abbildung 4 – AntexGate-Gerät
Eigenschaften:
- CPU: 4-Kern x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2 MHz RAM: LPDDR2 1024 MB
- Nichtflüchtiger Speicher: 8/16/32 GB eMMC
Sie können mehr über das Gerät lesen .
Lassen Sie uns das Programm auf dem ausführenden Gerät ausführen. Beispielsweise haben wir Polling und Gerätesteuerung mithilfe des Modbus-RTU-Protokolls erstellt. Der Prozess zum Einrichten von Polling ist intuitiv und ähnelt in gewisser Weise dem Einrichten eines bekannten OPC-Servers. Es stimmt, RunTime verfügt jetzt über integrierte Protokolltreiber für den Datenaustausch.
Als Beispiel erstellen wir ein einfaches Projekt zur Steuerung von drei Pumpen und zwei Ventilen für einen abstrakten Fertigungsprozess. In der Entwicklungsumgebung sieht es so aus, wie in Abbildung 5.
Abbildung 5 – Projekt in der Entwicklungsumgebung (Bild anklickbar)
Als Ergebnis erhielten wir ein einfaches mnemonisches Diagramm (Abbildung 6), das in jedem Browser funktioniert, der HTML5 unterstützt.
Abbildung 6 – Mnemonisches Diagramm (GIF-Animation ist anklickbar)
Anzeigeoptionen für HMI-Informationen
Es ist möglich, über WEB eine Verbindung zur Ausführungsumgebung herzustellen; diese Option schränkt uns nicht bei der Auswahl eines Clients für die Anzeige von Daten im mnemonischen Diagramm ein.
In unserem Fall bietet das Gerät eine Informationsausgabe über HDMI, Ethernet, 3G.
Bei der Verbindung über HDMI greifen wir über den in AntexGate integrierten Browser auf LocalHost 127.0 0.1:8043 zu oder stellen mit einem anderen „Thin Client“ eine Verbindung zu einer festen IP:8043-Adresse im Internet oder im lokalen Netzwerk des Unternehmens her.
Abbildung 7 – WEB-Überwachungsstruktur (Bild anklickbar)
Eine interessante Neuigkeit war das lang erwartete MQTT-Protokoll, das für die Überwachung entfernter Objekte in SCADA-Systemen normalerweise nicht ausreichte.
Heutzutage hat jeder die Möglichkeit, sich im Internet einen kostengünstigen VDS-Server mit fester IP-Adresse (z. B. einen Firmenwebsite-Server) zu besorgen und darauf einen MQTT-Broker (z. B. Mosquito) einzusetzen.
Nachdem wir einen Server bei einem MQTT-Broker erhalten haben, können wir problemlos auf teure Betreiberdienste – feste IP – verzichten und 900 Rubel pro Jahr statt 4000 Rubel für 3G-Kommunikation zahlen.
Abbildung 8 – MQTT-Überwachungsstruktur (Bild anklickbar)
Ein solcher Netzwerkaufbau spart nicht nur Datenverkehr, sondern sichert auch die Daten, da die Datenübertragung über das Modbus TCP-Protokoll im Internet keine Garantie für die Sicherheit und Qualität der Kommunikation darstellt.
So können Sie reproduzierbare Projekte verkaufen, bei denen der Kunde den Internetanbieter selbst wählt. Und bei der Einrichtung und Vergabe von IP-Adressen hat niemand Kopfzerbrechen: Der Client legt selbst eine beliebige SIM-Karte ein oder verbindet sich mit einem Router mit DHCP-Server.
Geschwindigkeitsleistung
Bei dem Projekt geht es vor allem um Schnelligkeit, dabei helfen uns sogenannte „Tasks“. Standardmäßig verfügt jeder Knoten beim Erstellen nur über eine Aufgabe: die Hauptaufgabe. Der Projektentwickler kann so viele davon erstellen, wie für den Betrieb eines bestimmten Projekts erforderlich sind. Merkmale der Berechnung, beispielsweise der Berechnungszyklus, hängen von den Einstellungen einer bestimmten Aufgabe ab. Jeder von ihnen funktioniert unabhängig von den anderen im Gerät. Wenn für unterschiedliche Projektprogramme unterschiedliche Berechnungszyklen bereitgestellt werden müssen, empfiehlt sich das Anlegen mehrerer Aufgaben.
Dieses Feature ist vor allem für Geräte interessant, die über einen Prozessor mit mehreren Kernen verfügen. Jede „Aufgabe“ wird als separater Prozess im System gestartet und die Last wird gleichmäßig auf den Prozessor verteilt. Das AntexGate-Gerät verfügt über einen ARM-Prozessor mit 4 Kernen mit 1.2 GHz und 1 GB RAM, wodurch Sie mindestens 4 große Aufgaben erstellen und die Last auf die Kerne verteilen können. Im Vergleich zu einer SPS kann AntexGate bei gleichem Preis mindestens viermal mehr Rechenleistung bereitstellen.
Abbildung 9 – Laden der AntexGate-Rechenfunktionen im Laufzeitmodus (Bild anklickbar)
Wie wir in Abbildung 9 sehen können, beträgt die CPU-Auslastung nicht mehr als 2,5 %, und es werden nur 61 MB Speicher zugewiesen. Daher verbraucht ein kleines Laufzeitprojekt nur sehr wenige integrierte Ressourcen.
Das Gerät kann nicht nur als Controller, sondern auch als vollwertiger Server mit Abfrage von mehr als 2000 I/O-Punkten und der Fähigkeit zur Unterstützung von mehr als 100 WEB-Clients verwendet werden.
Lassen Sie uns beispielsweise 9 WEB-Clients mit dem Gerät verbinden und den Fortschritt des Ressourcenverbrauchs sehen (Abbildung 10).
Abbildung 10 – Laden der Rechenkapazitäten von AntexGate beim Verbinden von 9 WEB-Clients (Bild anklickbar)
Wie Sie der obigen Abbildung entnehmen können, ist die CPU-Auslastung von durchschnittlich 2,5 % auf 6 % gestiegen und es wurden nur 3 MB mehr Speicher zugewiesen.
Dank der großen Rechenressourcen des Geräts muss der Entwickler keine Abstriche bei der Qualität des in MasterSCADA 4D erstellten Programms machen.
Plattformübergreifend
Hervorheben möchte ich auch den plattformübergreifenden Charakter des betrachteten SCADA-Systems, der Integratoren eine große Auswahl an Plattformen für die Umsetzung ihrer Projekte bietet. Dank dieses Ansatzes ist der Übergang zwischen Betriebssystemen oder PC-Architekturen sehr einfach.
Abschluss
MasterSCADA 4D ist ein relativ neues Produkt von Insat. Heutzutage gibt es nicht so viele Informationen zum Arbeiten mit diesem Softwareprodukt, wie wir gerne hätten. Sie können jedoch eine kostenlose Entwicklungsumgebung von der offiziellen Website des Unternehmens herunterladen; diese bietet eine sehr detaillierte Hilfe zur Arbeit mit dem Programm.
Abbildung 11 – Hilfefenster (Bild anklickbar)
Abschließend möchte ich sagen, dass dieser Artikel einführende Daten zum Softwareprodukt MasterSCADA 4D enthält und nicht viel sagt. Mit Ihrer Unterstützung werden wir jedoch detailliertere Beispiele und Lektionen zur Arbeit mit diesem Softwareprodukt veröffentlichen.
Ich würde gerne in den Kommentaren sehen, welche Fragen Sie am meisten interessieren. Und wenn möglich, werden wir die am häufigsten gestellten Fragen in eine Lektion zum Erstellen von Projekten in MasterSCADA 4D umwandeln.
Source: habr.com