Olles omanud piisavalt suurt kogemust tööstusautomaatika valdkonnas, otsime pidevalt optimaalseid lahendusi oma ülesannete täitmiseks. Sõltuvalt kliendi tehnilisest ülesandest oleme pidanud peatuma erinevatel riist- ja tarkvaraplatvormidel. Ja kui ei olnud mingeid rangeid nõudeid Siemens'i seadmete paigaldamise kohta koos TIA-portaaliga, siis reeglina langes valik MasterSCADA 3.XX peale. Kuid miski ei kesta igavesti…
Oma kogemusest MasterSCADA 4D-le üleminekul, eeldustest ja selle töö eripäradest ARM arhitektuuri integreeritud arvutites käesoleva artikli all.
Eeldused
Alustasime suhteliselt uue Insati arenduse – MasterSCADA 4D – testimist mitte nii kaua aega tagasi. Selleks oli mitu põhjust. Esiteks viisime läbi mitmeid sõltumatuid küsitlusi tööstusautomaatika spetsialistide seas, et välja selgitada, millised SCADA-süsteemid on kõige populaarsemad (joonis 1). Küsitluse tulemuste kohaselt on kohalike süsteemide seas esikohal MasterSCADA.
Joonis 1 — Küsitluse tulemused kõige populaarsemate SCADA-süsteemide kohta (pilt on klikitav)
Teiseks eelduseks võib pidada…
Liigume nüüd otse MasterSCADA 4D juurde. See koosneb kahest tarkvaratooteosast: arenduskeskkonnast ja käituskeskkonnast. Räägime allpool igaühe tööst.
Arenduskeskkond
Süsteemi projekt luuakse MasterSCADA 4D arenduskeskkonnas, selleks tuleb saada tasuta versioon ettevõtte Insat veebisaidilt ja installida see vastavalt juhistele.
Joonis 2 — Arenduskeskkonna liides (pilt on klikitav)
Esimene asi, mis silma paistab, on meeldiv arenduskeskkonna liides ja mugav hierarhiline struktuur projekti koostamiseks. Nüüd saab ühes projektis luua programmi mitte ainult ARM-i jaoks, vaid kogu objekti ulatuses, alates kontrollerist kuni serveri või operaatori töökohtadeni.
Arenduskeskkond töötab ainult Windowsi opsüsteemil, mis on suures osas tuttav ja talutav, kuid käituskeskkond (RunTime) üllatas meeldivalt oma võimega integreeruda erinevatesse operatsioonisüsteemidesse ja protsessorite arhitektuuridesse, kuid sellest räägime hiljem.
Samuti jäi silma suur visuaalide teek. Spetsialistid erinevatest valdkondadest saavad leida endale sobivaid visuaale, ilma et peaksid neid ise joonistama või ikoonide otsingusse internetis minema.
Joonis 3 — Visuaalsed elemendid (pilt on klikitav)
Kommunikatsiooniprotokollid
Süsteemis on toetatud erinevad draiverid (vahetusprotokollid), mis on vaikimisi integreeritud MasterSCADA 4D-sse:
- Modbus TCP/RTU, RTU TCP peal
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Merkuur (erinev teek) ja teised.
Täitmisümbrik
Täitmisümbrik võib käivituda erinevates operatsioonisüsteemides ja isiklike arvutite arhitektuurides, samuti võite RunTime'i käivitada ka kohalikul masinal, see installitakse koos arendusümbrikuga ja töötab üks tund (või 32 sildi) piiranguteta.
AntexGate seade
MasterSCADA Runtime on eelinstallitud eraldi valikuna sisseehitatud PC-le AntexGate, millel on ARM arhitektuuri protsessor ja Debian operatsioonisüsteem, katsetame selle seadme peal.
Joonis 4 — Seade AntexGate
Tehnilised andmed:
- CPU: 4-tuumaline x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2Mhz Operatiivmälu: LPDDR2 1024MB
- Energiata mälu: 8/16/32GB eMMC
Seadmest on võimalik rohkem lugeda .
Käivitame programmi teostusseadmest. Näiteks loome küsitluse ja seadme juhtimise Modbus RTU protokolli kaudu, küsitluse seadistamise protsess on intuitiivne ja sarnaneb tuttava OPC-serveri seadistamisega. Tõsi küll, RunTime'is on juba sisse ehitatud protokollide draiverid andmevahetuseks.
Näiteks loome lihtsa projekti kolme pumpa ja kahe tõkkeventiili juhtimiseks, mis on vajalik abstraktse tootmisprotsessi jaoks. Arenduskeskkonnas näeb see välja järgmine, nagu joonisel 5.
Joonis 5 — Projekt arenduskeskkonnas (pilt on klikitav)
Tulemusena on meil lihtne nöömogramm (joonis 6), mis töötab igas HTML5 toetavas brauseris.
Joonis 6 — Nöömogramm (GIF-animatsioon on klikitav)
HMI teabe kuvamise variandid
On võimalik ühenduda käituskeskkonna kaudu veebis, see variant ei piira meid kliendi valikul andmete vaatamiseks nöömogrammil.
Meie puhul on seadmel tagasiside edastamiseks ette nähtud HDMI, Ethernet ja 3G väljund.
HDMI kaudu ühendamisel pöördume LocalHost 127.0.0.1:8043 kaudu AntexGate'i sisseehitatud brauseri kaudu või ühendame end fikseeritud IP:8043 aadressiga internetis või ettevõtte kohalikes võrkudes teise "õhukese kliendi" kaudu.
Joonis 7 — WEB seire struktuur (pilt on klikitav)
Huvitav uudis on kauaoodatud MQTT protokoll, mida on tavaliselt puudunud kaugobjektide seireks SCADA süsteemides.
Täna on kõigil võimalus saada odav VDS-server internetis fikseeritud IP-aadressiga (näiteks ettevõtte veebiserver) ja rakendada sellel MQTT brokerit (näiteks Mosquitto).
Saades ühe serveri MQTT brokeriga, saame hõlpsasti loobuda kallist operaatori teenusest — fikseeritud IP ja maksta aastas 900 rubla asemel 4000 rubla 3G ühenduse eest.
Joonis 8 — MQTT seire struktuur (pilt on klikitav)
Selline võrgu ehitus võimaldab mitte ainult kokku hoida andmesidekuludelt, vaid ka kaitsta andmeid, kuna Modbus TCP protokolliga andmete edastamine internetis ei garanteeri turvalisust ja kvaliteetset ühendust.
Seega saate müüa korduvate projektide, milles klient valib ise internetiteenuse pakkuja. Ja keegi ei pea muretsema seadistamise ja IP-aadresside eraldamisega: klient saab lihtsalt sisestada mis tahes SIM-kaardi või ühendada DHCP-serveriga ruuteri.
Töökiirus
Projekti jaoks on oluline jõudlus, mille saavutamisel aitavad meid nn "Ülesanded". Vaikimisi on igal sõlmel selle loomisel ainult üks — Põhiülesanne. Projekti arendaja saab luua neid nii palju, kui on vajalik konkreetse projekti tööks. Näiteks arvutamise omadused, nagu arvutuse tsükkel, sõltuvad sõltuvatest ülesande seadistustest. Igaühe neist töötab seadmes sõltumatult teistest. Eri ülesannete loomine on mõistlik, kui on vaja tagada erinevaid arvutustsükleid erinevatele projekti programmidele.
See funktsioon on eriti huvitav seadmetele, millel on mitme tuuma protsessor. Iga 'Ülesanne' käivitatakse süsteemis eraldi protsessina ja koormus jaguneb ühtlaselt protsessori tööle. AntexGate seadmel on ARM protsessor, millel on 4 tuuma kiirusel 1.2GHz ja 1GB RAM-i, mis võimaldab luua vähemalt 4 suurt ülesannet ja jagada koormuse tuumade vahel. Võrreldes PLC-dega suudab AntexGate seade pakkuda vähemalt 4 korda rohkem arvutusvõimet sama hinna eest.
Joonis 9 — AntexGate arvutusvõime koormus töörežiimis (pilt on klikitav)
Kuidas me näeme jooniselt 9, on CPU koormus maksimaalselt 2,5%, samas kui mälu kasutus on vaid 61MB. Seega tarbib väike projekt töörežiimis väga vähe sisseehitatud ressursse.
Seadet saab kasutada mitte ainult kontrollerina, vaid ka täieliku serverina, millel on üle 2000 sisend-väljundpunkti ja võimalus toetada üle 100 veebikliendi.
Näiteks ühendame seadmega 9 veebiklienti ja vaatame ressursside kasutuse edenemist (joonis 10).
Joonis 10 — AntexGate arvutusvõimekuse koormus 9 veebikliendi ühendamisel (pilt on klikatav)
Nagu ülaltoodud joonisest nähtub, tõusis CPU koormus keskmiselt 2,5%-lt 6%-le ning mälu kasutati 3 MB rohkem.
Tänu seadme suurele arvutusressursside varule ei pea arendaja säästma programmi kvaliteedil, mis on loodud MasterSCADA 4D-s.
Platvormidevaheline ühilduvus
Samuti tasub märkida uuritava SCADA-süsteemi platvormideülest kättesaadavust, mis annab integreerijatele tohutu valiku platvorme oma projektide elluviimiseks. Sellise lähenemise tõttu on operatsioonisüsteemide või PC arhitektuuride vahel liikumine väga lihtne.
Kokkuvõte
MasterSCADA 4D on Insati suhteliselt uus toode. Praeguseks pole selle tarkvaratoote kohta palju teavet, nagu sooviksime. Siiski on võimalik alla laadida tasuta arenduskeskkond ettevõtte ametlikult veebisaidilt, mis sisaldab üsna põhjalikku juhendit programmi kasutamiseks.
Joonis 11 — Juhendireaaken (pilt on klikatav)
Lõpetuseks tahaksin öelda, et see artikkel annab sissejuhatavaid andmeid tarkvaratootest MasterSCADA 4D, ent palju on veel rääkimata. Kuid Teie toega avaldame üksikasjalikke näiteid ja õpetusi selle tarkvaratootega töötamiseks.
Ootame kommentaarides näha, missugused küsimused teid kõige rohkem huvitavad. Kõige sagedamini esitatud küsimused püüame vajadusel muuta õpikuks MasterSCADA 4D projektide loomiseks.
Allikas: habr.com
