{"id":53574,"date":"2019-12-05T00:00:00","date_gmt":"2019-12-04T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/scada-na-raspberry-mif-ili-realnost"},"modified":"2020-02-18T14:01:29","modified_gmt":"2020-02-18T11:01:29","slug":"scada-na-raspberry-mif-ili-realnost","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/news\/scada-na-raspberry-mif-ili-realnost","title":{"rendered":"SCADA auf Raspberry: Mythos oder Realit\u00e4t?","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"SCADA<\/a><\/noindex>
\nDer Winter naht. Programmierbare Logiksteuerungen (PLCs) werden allm\u00e4hlich von eingebetteten Personalcomputern abgel\u00f6st. Dies liegt daran, dass die Rechenleistung der Computer es einem Ger\u00e4t erm\u00f6glicht, die Funktionen eines programmierbaren Controllers, eines Servers und (bei Vorhandensein eines HDMI-Ausgangs) sogar einen automatisierten Arbeitsplatz f\u00fcr den Operator zu integrieren. Insgesamt: Web-Server, OPC-Komponente, Datenbank und APM in einem einzigen Geh\u00e4use, und das alles zum Preis eines PLC. <\/p>\n

In diesem Artikel betrachten wir die M\u00f6glichkeiten des Einsatzes solcher eingebetteten Computer in der Industrie. Wir nehmen ein Ger\u00e4t basierend auf dem Raspberry Pi als Grundlage, beschreiben schrittweise den Installationsprozess des kostenlosen Open Source SCADA-Systems der russischen Entwicklung \u2013 Rapid SCADA \u2013 und entwickeln darin ein Projekt f\u00fcr eine abstrakte Kompressorstation, die die Aufgaben umfassen soll, den Kompressor und drei Ventile aus der Ferne zu steuern und den teknologiellen Prozess der Herstellung von Druckluft zu visualisieren.
\n<\/a><\/noindex>
\nWir m\u00f6chten gleich klarstellen, dass die Aufgabe auf zwei Arten gel\u00f6st werden kann. Prinzipiell unterscheiden sie sich nicht voneinander, es geht nur um \u00e4sthetische und praktische Aspekte. Also, wir ben\u00f6tigen:<\/p>\n

1.1 Die erste Variante erfordert das Raspberry Pi 2\/3\/4 selbst sowie einen USB-Converter f\u00fcr RS485 (so genannte \u201eSticks\u201c, die man bei Alliexpress bestellen kann).<\/p>\n

\"SCADA
\nAbbildung 1 \u2013 Raspberry Pi 2 und USB-Converter f\u00fcr RS485<\/i><\/p>\n

1.2 Die zweite Variante umfasst jede fertige L\u00f6sung auf Basis des Raspberry, die f\u00fcr Installationen in industriellen Umgebungen mit integrierten RS485-Ports empfohlen wird. Zum Beispiel wie in Abbildung 2, basierend auf dem Modul Raspberry CM3+.
\n\"SCADA
\nAbbildung 2 \u2013 Ger\u00e4t AntexGate<\/i><\/p>\n

2. Ger\u00e4t mit Modbus f\u00fcr mehrere Steuerregister;<\/p>\n

3. PC mit Windows zur Projektkonfiguration.<\/p>\n

\nEntwicklungsphasen:<\/b><\/p>\n

    \n
  1. Teil I. Installation von Rapid SCADA auf Raspberry;<\/a><\/noindex><\/li>\n
  2. Teil II. Installation von Rapid SCADA auf Windows;<\/a><\/noindex><\/li>\n
  3. Teil III. Entwicklung des Projekts und dessen \u00dcbertragung auf das Ger\u00e4t; <\/a><\/noindex><\/li>\n
  4. Fazit.<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ol>\n

    \n<\/a><\/noindex><\/p>\n

    Teil I. Installation von Rapid SCADA auf Raspberry<\/h2>\n

    1. Registrieren Sie sich Formular<\/a><\/noindex> auf der Rapid SCADA-Website, um das Distributionspaket zu erhalten und die neueste Version f\u00fcr Linux herunterzuladen.<\/p>\n

    2. Entpacken Sie die heruntergeladenen Dateien und kopieren Sie den Ordner \u201escada\u201c in das Verzeichnis \/opt<\/i> des Ger\u00e4ts. <\/p>\n

    3. Legen Sie drei Skripte aus dem Ordner \u201edaemons\u201c in das Verzeichnis \/etc\/init.d<\/i><\/p>\n

    4. Gew\u00e4hren Sie vollen Zugriff auf die drei Anwendungsverzeichnisse:<\/p>\n

    sudo chmod -R ugo+rwx \/opt\/scada\/ScadaWeb\/config\nsudo chmod -R ugo+rwx \/opt\/scada\/ScadaWeb\/log\nsudo chmod -R ugo+rwx \/opt\/scada\/ScadaWeb\/storage<\/code><\/pre>\n
    \n5. Machen Sie die Skripte ausf\u00fchrbar:<\/p>\n
    sudo chmod +x \/opt\/scada\/make_executable.sh\nsudo \/opt\/scada\/make_executable.sh<\/code><\/pre>\n
    \n6. F\u00fcgen Sie das Repository hinzu:<\/p>\n
    sudo apt install apt-transport-https dirmngr gnupg ca-certificates\nsudo apt-key adv --keyserver hkp:\/\/keyserver.ubuntu.com:80 --recv-keys 3FA7E0328081BFF6A14DA29AA6A19B38D3D831EF\necho \"deb https:\/\/download.mono-project.com\/repo\/debian stable-stretch main\" | sudo tee \/etc\/apt\/sources.list.d\/mono-official-stable.list\nsudo apt update<\/code><\/pre>\n
    \n7. Installieren Sie das Mono .NET Framework:<\/p>\n
    sudo apt-get install mono-complete<\/code><\/pre>\n
    \n8. Installieren Sie den Apache HTTP-Server:<\/p>\n
    sudo apt-get install apache2<\/code><\/pre>\n
    \n9. Installieren Sie zus\u00e4tzliche Module:<\/p>\n
    sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server4<\/code><\/pre>\n
    \n10. Erstellen Sie einen Link zur Web-Anwendung:<\/p>\n
    sudo ln -s \/opt\/scada\/ScadaWeb \/var\/www\/html\/scada<\/code><\/pre>\n
    \n11. Kopieren Sie die Datei aus dem heruntergeladenen Archiv im Ordner \u201eapache\u201c scada.conf<\/i> in das Verzeichnis \/etc\/apache2\/sites-available<\/i><\/p>\n
    sudo a2ensite scada.conf<\/code><\/pre>\n
    \n12. Gehen Sie zu diesem Pfad sudo nano \/etc\/apache2\/apache2.conf<\/i> und f\u00fcgen Sie Folgendes am Ende der Datei hinzu:<\/p>\n
    Require all denied<\/code><\/pre>\n
    \n13. F\u00fchren Sie das Skript aus:<\/p>\n
    sudo \/opt\/scada\/svc_install.sh<\/code><\/pre>\n
    \n14. Starten Sie Raspberry neu:<\/p>\n
    sudo reboot<\/code><\/pre>\n
    \n15. \u00d6ffnen Sie die Webseite:<\/p>\n
    http:\/\/IP-Adresse des Ger\u00e4ts\/scada<\/code><\/pre>\n
    \n16. Geben Sie im ge\u00f6ffneten Fenster den Benutzernamen ein \"admin\"<\/i> und das Passwort \"12345\"<\/i>.<\/p>\n
    <\/a><\/noindex><\/p>\n
    Teil II. Installation von Rapid SCADA unter Windows<\/h2>\n
    \nDie Installation von Rapid SCADA unter Windows ist erforderlich, um Raspberry zu konfigurieren und das Projekt einzurichten. Theoretisch kann dies auch direkt auf dem Raspberry durchgef\u00fchrt werden, aber der technische Support hat uns geraten, die Entwicklungsumgebung unter Windows zu verwenden, da sie hier stabiler funktioniert als unter Linux.<\/p>\n
    Fangen wir an:<\/p>\n
      \n
    1. Aktualisieren Sie das Microsoft .NET Framework auf die neueste Version;<\/li>\n
    2. Wir laden herunter Distribution<\/a><\/noindex> Rapid SCADA f\u00fcr Windows und installieren Sie es im Offline-Modus;<\/li>\n
    3. Starten Sie die Anwendung \u201eAdministrator\u201c. In dieser werden wir das Projekt entwickeln.<\/li>\n<\/ol>\n
      \nBei der Entwicklung sollten einige Punkte beachtet werden:<\/p>\n
      1. Die Nummerierung der Register in diesem SCADA-System beginnt mit der Adresse 1, weshalb wir unsere Register um eins erh\u00f6hen mussten. In unserem Fall ist das: 512+1 und so weiter:<\/p>\n
      \"SCADA<\/a><\/noindex>
      \nAbbildung 3 \u2014 Nummerierung der Register in Rapid SCADA (Bild anklickbar)<\/i><\/p>\n
      2. Um die Verzeichnisse umzustellen und das Projekt korrekt auf dem Betriebssystem Linux bereitzustellen, m\u00fcssen Sie in den Einstellungen zu \u201eServer\u201c -> \u201eAllgemeine Parameter\u201c gehen und die Schaltfl\u00e4che \u201eF\u00fcr Linux\u201c dr\u00fccken:<\/p>\n
      \"SCADA<\/a><\/noindex>
      \nAbbildung 4 \u2014 Umstellung der Verzeichnisse in Rapid SCADA (Bild anklickbar)<\/i><\/p>\n
      3. Bestimmen Sie den Abfragetyp f\u00fcr Modbus RTU entsprechend der Art, wie er im Linux-System des Ger\u00e4ts ermittelt wird. In unserem Fall ist das \/dev\/ttyUSB0<\/i><\/p>\n
      \"SCADA<\/a><\/noindex>
      \nAbbildung 5 \u2014 Neuordnung von Verzeichnissen in Rapid SCADA (klickbares Bild)<\/i><\/p>\n
      Bei Fragen k\u00f6nnen alle zus\u00e4tzlichen Installationsanleitungen auf der Website des Unternehmens<\/a><\/noindex> oder auf deren YouTube-Kanal<\/a><\/noindex>.<\/p>\n
      <\/a><\/noindex><\/p>\n
      Teil III. Entwicklung des Projekts und Upload auf das Ger\u00e4t<\/h2>\n
      \nDie Entwicklung und Visualisierung des Projekts erfolgt direkt im Browser. Dies ist nicht ganz gew\u00f6hnlich im Vergleich zu Desktop-SCADA-Systemen, hat aber durchaus seine Berechtigung. <\/p>\n
      Besonders hervorzuheben ist die begrenzte Auswahl an Visualisierungselementen (Abbildung 6). Zu den integrierten Komponenten geh\u00f6ren hier eine LED, ein Knopf, ein Schalter, ein Link und ein Zeiger. Ein gro\u00dfer Vorteil ist jedoch, dass dieses SCADA-System dynamische Bilder und Texte unterst\u00fctzt. Mit minimalen Kenntnissen in Grafikeditoren (Corel, Adobe Photoshop usw.) kann man eigene Bibliotheken f\u00fcr Bilder, Elemente und Texturen erstellen, und die Unterst\u00fctzung von GIF-Elementen erm\u00f6glicht es, Animationen in die Visualisierung des technologischen Prozesses einzuf\u00fcgen. <\/p>\n
      \"SCADA
      \nAbbildung 6 \u2014 Werkzeuge des Schemeditors in Rapid SCADA<\/i><\/p>\n
      Ziel dieses Artikels war es nicht, den Prozess der grafischen Erstellung eines Projekts in Rapid SCADA Schritt f\u00fcr Schritt zu erl\u00e4utern. Daher werden wir an diesem Punkt nicht weiter darauf eingehen. In der Entwicklermilieu sieht unser einfaches Projekt \u201eLuftdrucksystem\u201c der Kompressoranlage wie folgt aus (Abbildung 7): <\/p>\n
      \"SCADA<\/a><\/noindex>
      \nAbbildung 7 \u2014 Schemeditor in Rapid SCADA (klickbares Bild)<\/i><\/p>\n
      Als N\u00e4chstes laden wir unser Projekt auf das Ger\u00e4t hoch. Dazu geben wir die IP-Adresse des Ger\u00e4ts an, um das Projekt nicht auf localhost, sondern auf unseren Embedded-Computer zu \u00fcbertragen:<\/p>\n
      \"SCADA<\/a><\/noindex>
      \nAbbildung 8 \u2014 Hochladen des Projekts auf das Ger\u00e4t in Rapid SCADA (klickbares Bild)<\/i><\/p>\n
      Am Ende haben wir etwas \u00c4hnliches erhalten (Abbildung 9). Auf der linken Seite des Bildschirms befinden sich LEDs, die den Status des gesamten Systems (Kompressor) sowie den Status der Absperrventile (offen oder geschlossen) anzeigen, und in der Mitte des Bildschirms findet die Visualisierung des technologischen Prozesses mit der M\u00f6glichkeit zur Steuerung der Ger\u00e4te \u00fcber Schalter statt. Wenn ein bestimmtes Absperrventil ge\u00f6ffnet wird, \u00e4ndert sich die Farbe sowohl des Ventils als auch der entsprechenden Leitung von grau auf gr\u00fcn. <\/p>\n
      \"SCADA<\/a><\/noindex>
      \nAbbildung 9 \u2014 Projekt der Kompressoranlage (klickbare GIF-Animation)<\/i><\/p>\n
      Hier<\/a><\/noindex> Sie k\u00f6nnen die Datei dieses Projekts zu Ihrer Information herunterladen. <\/p>\n
      Abbildung 10 zeigt, wie das Endresultat insgesamt aussieht.<\/p>\n
      \"SCADA
      \nAbbildung 10 \u2013 SCADA-System auf Raspberry<\/i>
      \n      <\/a><\/noindex><\/p>\n
      Das DBMS Tarantool ist ein attraktives, zukunftstr\u00e4chtiges Produkt zur Erstellung von hochbelasteten Anwendungen.<\/h2>\n
      \nDas Erscheinen leistungsstarker eingebetteter Industriecomputer erm\u00f6glicht die Erweiterung und Erg\u00e4nzung der Funktionalit\u00e4t von speicherprogrammierbaren Steuerungen. Die Installation solcher SCADA-Systeme kann die Aufgaben kleinerer Produktionen oder technologischer Prozesse abdecken. F\u00fcr gr\u00f6\u00dfere Aufgaben mit einer hohen Anzahl von Benutzern oder erh\u00f6hten Sicherheitsanforderungen ist es wahrscheinlich notwendig, vollst\u00e4ndige Server, Automatisierungsschr\u00e4nke und gewohnte SPS zu installieren. F\u00fcr Stellen mit mittlerer und kleiner Automatisierung, wie kleine Produktionsgeb\u00e4ude, Heizkraftwerke, Pumpen oder Smart Homes, erscheint eine solche L\u00f6sung jedoch sinnvoll. Nach unseren Berechnungen eignen sich solche Ger\u00e4te f\u00fcr Aufgaben bis zu 500 Daten-Eingabe-\/Ausgabepunkten.<\/p>\n
      Wenn Sie Erfahrung im Zeichnen mit verschiedenen Grafikeditoren haben und es Ihnen nichts ausmacht, dass Sie die Elemente der Mnemogramme selbst erstellen m\u00fcssen, dann ist die Option mit Rapid SCADA auf Raspberry sehr optimal. Ihre Funktionalit\u00e4t als fertige L\u00f6sung ist etwas eingeschr\u00e4nkt, da es sich um Open Source handelt, jedoch ist sie in der Lage, die Bed\u00fcrfnisse eines kleinen Produktionsgeb\u00e4udes abzudecken. Wenn Sie also Vorlagen zur Visualisierung vorbereiten, k\u00f6nnen Sie diese L\u00f6sung durchaus f\u00fcr die Integration, wenn nicht aller, so doch eines Teils Ihrer Projekte verwenden. <\/p>\n
      Um zu verstehen, wie n\u00fctzlich eine solche L\u00f6sung auf Raspberry f\u00fcr Sie sein kann und inwieweit Ihre Projekte durch Open Source SCADA-Systeme auf Linux ersetzt werden k\u00f6nnen, stellt sich eine berechtigte Frage: Welche SCADA-Systeme nutzen Sie am h\u00e4ufigsten?<\/p>\n
      Nur registrierte Benutzer k\u00f6nnen an der Umfrage teilnehmen. Bitte einloggen<\/a><\/noindex>.<\/p>\n
      Welche SCADA-Systeme nutzen Sie am h\u00e4ufigsten?<\/h2>\n