Der Winter kommt. Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) werden nach und nach durch eingebettete Personalcomputer ersetzt. Dies liegt daran, dass die Leistung von Computern es einem Gerät ermöglicht, die Funktionalität einer programmierbaren Steuerung, eines Servers und (sofern das Gerät über einen HDMI-Ausgang verfügt) einer Bediener-Workstation zu integrieren. Insgesamt: Webserver, OPC-Teil, Datenbank und Workstation in einem Paket, und das alles zum Preis einer SPS.
In dem Artikel betrachten wir die Möglichkeit, solche eingebetteten Computer in der Industrie einzusetzen. Nehmen wir ein Raspberry Pi-basiertes Gerät als Grundlage, beschreiben Schritt für Schritt den Prozess der Installation eines offenen, kostenlosen Open-Source-SCADA-Systems der russischen Entwicklung – Rapid SCADA – und entwickeln darin auch ein abstraktes Kompressorstationsprojekt, dessen Aufgaben von Dazu gehört die Fernsteuerung eines Kompressors und dreier Ventile sowie die Visualisierung des technologischen Prozesses der Drucklufterzeugung.
Machen Sie sofort einen Vorbehalt, dass das Problem auf zwei Arten gelöst werden kann. Grundsätzlich unterscheiden sie sich in keiner Weise voneinander, die Frage liegt nur in der ästhetischen und praktischen Komponente. Also brauchen wir:
1.1 Die erste Option impliziert das Vorhandensein des Raspberry Pi 2/3/4 selbst sowie das Vorhandensein eines USB-Konverters zu RS485 (der sogenannten „Pfeife“, die bei Alliexpress bestellt werden kann).
Abbildung 1 – Raspberry Pi 2 und USB-zu-RS485-Konverter
1.2 Die zweite Option umfasst jede fertige Lösung auf Basis von Raspberry, empfohlen für Installationen in Industrieumgebungen mit integrierten RS485-Ports. Zum Beispiel wie in Abbildung 2, basierend auf dem Raspberry CM3+ Modul.
Abbildung 2 – AntexGate-Gerät
2. Modbus-Gerät mit mehreren Steuerregistern;
3. Windows-PC zur Projektkonfiguration.
Entwicklungsstufen:
Teil I. Installation von Rapid SCADA auf Raspberry
1. Ausfüllen auf der Rapid Scada-Website, um die Distribution zu erhalten und die neueste Version für Linux herunterzuladen.
2. Entpacken Sie die heruntergeladenen Dateien und kopieren Sie den Ordner „scada“ in das Verzeichnis / opt Gerät.
3. Legen Sie drei Skripte aus dem Ordner „daemons“ in das Verzeichnis ab / Etc / init.d
4. Wir gewähren vollen Zugriff auf die drei Ordner der Anwendung:
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. Skripte ausführbar machen:
sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh⠀6. Ein Repository hinzufügen:
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. Installieren Sie Mono .NET Framework:
sudo apt-get install mono-complete⠀8. Installieren Sie den Apache HTTP-Server:
sudo apt-get install apache2⠀9. Zusätzliche Module installieren:
sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server4⠀10. Erstellen Sie einen Link zur Webanwendung:
sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada⠀11. Kopieren Sie die Datei aus dem heruntergeladenen Archiv im Ordner „Apache“. scada.conf zum Verzeichnis / etc / apache2 / Websites-verfügbar
sudo a2ensite scada.conf⠀12. Gehen wir diesen Weg sudo nano /etc/apache2/apache2.conf und fügen Sie am Ende der Datei Folgendes hinzu:
<Directory /var/www/html/scada/>
<FilesMatch ".(xml|log|bak)$">
Require all denied
</FilesMatch>
</Directory>⠀13. Ausführen des Skripts:
sudo /opt/scada/svc_install.sh⠀14. Raspberry neu starten:
sudo reboot⠀15. Öffnen der Website:
http://IP-адрес устройства/scada⠀16. Geben Sie im sich öffnenden Fenster den Login ein "Administrator" und Passwort «12345».
Teil II. Installation von Rapid SCADA unter Windows
Für die Raspberry-Einrichtung und Projektkonfiguration ist die Installation von Rapid SCADA unter Windows erforderlich. Theoretisch können Sie dies auf Raspberry selbst tun, der technische Support hat uns jedoch empfohlen, die Entwicklungsumgebung unter Windows zu verwenden, da diese hier korrekter funktioniert als unter Linux.
Also, fangen wir an:
- Aktualisieren Sie Microsoft .NET Framework auf die neueste Version;
- Herunterladen Rapid SCADA für Windows und Offline-Installation;
- Starten Sie die Administratoranwendung. Darin werden wir das Projekt selbst entwickeln.
Bei der Entwicklung müssen Sie einige Punkte beachten:
1. Die Nummerierung der Register in diesem SCADA-System beginnt bei 1 Adresse, daher mussten wir die Nummerierung unserer Register um eins erhöhen. In unserem Fall ist das: 512+1 und so weiter:
Abbildung 3 – Nummerierung der Register in Rapid SCADA (das Bild ist anklickbar)
2. Um die Verzeichnisse neu zu konfigurieren und das Projekt korrekt auf dem Linux-Betriebssystem bereitzustellen, müssen Sie in den Einstellungen zu „Server“ -> „Allgemeine Einstellungen“ gehen und auf die Schaltfläche „Für Linux“ klicken:
Abbildung 4 – Verzeichnisse in Rapid SCADA neu konfigurieren (das Bild ist anklickbar)
3. Definieren Sie den Polling-Port für Modbus RTU so, wie er im Linux-System des Geräts definiert ist. In unserem Fall das /dev/ttyUSB0
Abbildung 5 – Verzeichnisse in Rapid SCADA neu konfigurieren (das Bild ist anklickbar)
Bei Fragen erhalten Sie alle weiteren Installationsanleitungen unter oder auf ihren .
Teil III. Entwicklung des Projekts und dessen Download auf das Gerät
Die Entwicklung und Visualisierung des Projekts erfolgt direkt im Browser. Dies ist bei Desktop-SCADA-Systemen nicht ganz üblich, aber durchaus angebracht.
Unabhängig davon möchte ich auf einen begrenzten Satz von Visualisierungselementen hinweisen (Abbildung 6). Zu den verbauten Komponenten zählen eine LED, ein Taster, ein Kippschalter, ein Link und ein Zeiger. Ein großes Plus ist jedoch, dass dieses SCADA-System dynamische Bilder und Texte unterstützt. Mit minimalen Kenntnissen in Grafikeditoren (Corel, Adobe Photoshop usw.) können Sie Ihre eigenen Bibliotheken mit Bildern, Elementen und Texturen erstellen und durch die Unterstützung von GIF-Elementen können Sie der Visualisierung des Prozesses Animationen hinzufügen.
Abbildung 6 – Schaltplaneditor-Tools in Rapid SCADA
Im Rahmen dieses Artikels war es nicht das Ziel, den Prozess der grafischen Erstellung eines Projekts in Rapid SCADA schrittweise zu beschreiben. Daher werden wir auf diesen Punkt nicht im Detail eingehen. In der Entwicklerumgebung sieht unser einfaches Projekt „Druckluftversorgungsanlagen“ einer Kompressorstation so aus (Abbildung 7):
Abbildung 7 – Schema-Editor in Rapid SCADA (anklickbares Bild)
Als nächstes laden Sie unser Projekt auf das Gerät hoch. Dazu geben wir die IP-Adresse des Geräts zur Übertragung des Projekts nicht an localhost, sondern an unseren eingebetteten Computer an:
Abbildung 8 – Herunterladen des Projekts auf das Gerät in Rapid SCADA (das Bild ist anklickbar)
Als Ergebnis haben wir etwas Ähnliches erhalten (Abbildung 9). Auf der linken Seite des Bildschirms befinden sich LEDs, die den Status des gesamten Systems (Kompressor) sowie den Status der Ventile (offen oder geschlossen) anzeigen, und im mittleren Teil des Bildschirms befindet sich eine Visualisierung Prozess mit der Möglichkeit, Geräte über Kippschalter zu steuern. Beim Öffnen eines Ventils ändert sich sowohl für das Ventil selbst als auch für die dazugehörige Leitung die Farbe von Grau nach Grün.
Abbildung 9 – Kompressorstationsprojekt (GIF-Animation ist anklickbar)
Sie können die Datei dieses Projekts zur Überprüfung herunterladen.
Abbildung 10 zeigt, was wir im Allgemeinen getan haben.
Abbildung 10 – SCADA-System auf Raspberry
Befund
Das Aufkommen leistungsstarker eingebetteter Industriecomputer ermöglicht es, die Funktionalität speicherprogrammierbarer Steuerungen zu erweitern und zu ergänzen. Durch die Installation solcher SCADA-Systeme können die Aufgaben eines kleinen Produktions- oder Technologieprozesses abgedeckt werden. Bei größeren Aufgaben mit einer großen Anzahl von Benutzern oder erhöhten Sicherheitsanforderungen müssen Sie höchstwahrscheinlich vollwertige Server, Automatisierungsschränke und bekannte SPS installieren. Für Punkte mittlerer und kleiner Automatisierung, wie etwa kleine Industriegebäude, Heizräume, Pumpenräume oder Smart Homes, scheint eine solche Lösung jedoch angemessen. Nach unseren Berechnungen eignen sich solche Geräte für Aufgaben bis zu 500 Daten-I/O-Punkten.
Wenn Sie Erfahrung im Zeichnen in verschiedenen Grafikeditoren haben und es Ihnen nicht peinlich ist, mnemonische Diagrammelemente selbst erstellen zu müssen, dann ist die Option mit Rapid SCADA für Raspberry sehr optimal. Als vorgefertigte Lösung ist die Funktionalität etwas eingeschränkt, da es sich um Open Source handelt, Sie können jedoch auch die Aufgaben eines kleinen Produktionsgebäudes abdecken. Wenn Sie also Visualisierungsvorlagen für sich selbst vorbereiten, ist es durchaus möglich, mit dieser Lösung einen Teil Ihrer Projekte zu integrieren, wenn nicht sogar alle.
Um zu verstehen, wie nützlich eine solche Lösung auf Raspberry für Sie sein kann und wie Ihre Projekte durch Open-Source-SCADA-Systeme unter Linux ersetzt werden können, stellt sich die berechtigte Frage: Welche SCADA-Systeme verwenden Sie am häufigsten?
An der Umfrage können nur registrierte Benutzer teilnehmen. bitte.
Welche SCADA-Systeme nutzen Sie am häufigsten?
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35.2%SIMATIC WinCC (TIA Portal)18
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7.8%Intouch Wonderware4
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5.8%Trace-Modus3
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15.6%CodeSys8
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0%Genesis0
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3.9%PcVue-Lösungen2
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3.9%Vijeo Citect2
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17.6%Meistern Sie SCADA9
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3.9%iRidium mobile2
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3.9%Einfaches Scada2
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7.8%Schnelles SCADA4
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1.9%AggreGate SCADA1
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39.2%Eine weitere Option (Antwort im Kommentar)20
51 Benutzer haben abgestimmt. 33 Benutzer enthielten sich der Stimme.
Source: habr.com