ما با داشتن تجربه بسیار زیاد در زمینه اتوماسیون صنعتی، همیشه در جستجوی بهترین گزینه ها برای حل مشکلات خود هستیم. بسته به مشخصات فنی مشتری، ما مجبور بودیم یک پایه سخت افزاری و نرم افزاری را انتخاب کنیم. و اگر هیچ الزامات سختگیرانه ای برای نصب تجهیزات زیمنس در ارتباط با پورتال TIA وجود نداشت، به عنوان یک قاعده، انتخاب بر روی MasterSCADA 3.XX افتاد. با این حال، هیچ چیز برای همیشه در زیر آفتاب ماندگار نیست...
در مورد تجربه من از تغییر به MasterSCADA 4D، پیش نیازها، ویژگی های کار آن بر روی رایانه های تعبیه شده معماری ARM در قسمت برش این مقاله.
پیش زمینه
ما آزمایش یک توسعه نسبتاً جدید را از Insat - MasterSCADA 4D - چندی پیش آغاز کردیم. برای این کار چندین پیش نیاز وجود داشت. ابتدا، ما چندین نظرسنجی مستقل در میان متخصصان در زمینه اتوماسیون صنعتی انجام دادیم تا بفهمیم کدام سیستم‌های SCADA محبوب‌ترین هستند (شکل 1). بر اساس نتایج نظرسنجی، سیستم MasterSCADA مقام اول را در بین سیستم های داخلی دارد.
شکل 1 - نتایج یک نظرسنجی از محبوب ترین سیستم های اسکادا (تصویر قابل کلیک)
پیش نیاز دوم را می توان در نظر گرفت ...
حالا بیایید مستقیماً به خود MasterSCADA 4D برویم. از دو محصول نرم افزاری تشکیل شده است که عبارتند از: یک محیط توسعه و یک محیط زمان اجرا. در ادامه در مورد نحوه عملکرد هر یک از این قسمت ها صحبت خواهیم کرد.
محیط توسعه
پروژه سیستم در محیط توسعه MasterSCADA 4D ایجاد شده است؛ برای انجام این کار باید یک نسخه رایگان را در وب سایت Insat دریافت کرده و طبق دستور نصب کنید.
شکل 2 - رابط محیط توسعه (تصویر قابل کلیک)
اولین چیزی که توجه شما را جلب می کند رابط کاربری دلپذیر محیط توسعه و ساختار سلسله مراتبی مناسب پروژه است. اکنون در یک پروژه می توانید برنامه ای را نه تنها برای یک محل کار خودکار، بلکه برای کل تأسیسات ایجاد کنید، که از کنترلر شروع می شود و به ایستگاه کاری سرور یا اپراتور ختم می شود.
محیط توسعه فقط بر روی سیستم عامل ویندوز اجرا می شود که نسبتاً آشنا و قابل تحمل است، اما محیط زمان اجرا (RunTime) ما را با توانایی خود در ادغام با سیستم عامل های مختلف و معماری های پردازنده شگفت زده کرد، اما بعداً در مورد آن بیشتر توضیح دادیم.
من همچنین از کتابخانه بزرگ عناصر تجسم راضی بودم. متخصصان رشته‌های مختلف می‌توانند بدون توسل به طراحی یا جستجوی نمادها در اینترنت، عناصر تجسم را برای خود پیدا کنند.
شکل 3 - عناصر تجسم (تصویر قابل کلیک)
پروتکل های ارتباطی
این سیستم از درایورهای مختلف (پروتکل های تبادل) پشتیبانی می کند که به طور پیش فرض در MasterSCADA 4D ادغام شده اند:
- Modbus TCP/RTU، RTU بیش از TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL و
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- خروجی
- مرکوری (کتابخانه مجزا) و غیره
محیط زمان اجرا
محیط Runtime را می توان بر روی سیستم عامل های مختلف و معماری کامپیوترهای شخصی راه اندازی کرد؛ همچنین می توانید RunTime را بر روی یک ماشین محلی اجرا کنید؛ این محیط به همراه محیط توسعه نصب می شود و به مدت یک ساعت (یا 32 تگ) بدون محدودیت اجرا می شود.
دستگاه AntexGate
MasterSCADA Runtime به عنوان یک گزینه جداگانه در رایانه شخصی تعبیه شده AntexGate با معماری پردازنده ARM و سیستم عامل دبیان از قبل نصب شده است؛ ما آزمایشاتی را روی این دستگاه انجام خواهیم داد.
شکل 4 - دستگاه AntexGate
ویژگی ها:
- CPU: 4 هسته ای x64 ARM v8 Cortex-A53
- رم 1.2 مگاهرتز: LPDDR2 1024 مگابایت
- حافظه غیر فرار: 8/16/32 گیگابایت eMMC
می توانید اطلاعات بیشتری در مورد دستگاه بخوانید .
بیایید برنامه را در دستگاه اجرایی اجرا کنیم. به عنوان مثال، ما نظرسنجی و کنترل دستگاه را با استفاده از پروتکل Modbus RTU ایجاد کردیم؛ فرآیند تنظیم نظرسنجی بصری و تا حدودی شبیه به راه اندازی یک سرور OPC آشنا است. درست است، اکنون RunTime دارای درایورهای پروتکل داخلی برای تبادل داده است.
به عنوان مثال، اجازه دهید یک پروژه ساده برای کنترل سه پمپ و دو شیر برای یک فرآیند تولید انتزاعی ایجاد کنیم. در محیط توسعه مانند شکل 5 به نظر می رسد.
شکل 5 - پروژه در محیط توسعه (تصویر قابل کلیک)
در نتیجه، یک نمودار یادگاری ساده (شکل 6) دریافت کردیم که در هر مرورگری که از HTML5 پشتیبانی می کند کار می کند.
شکل 6 - نمودار یادگاری (انیمیشن GIF قابل کلیک است)
گزینه های نمایش اطلاعات HMI
امکان اتصال به محیط اجرا از طریق WEB وجود دارد؛ این گزینه ما را در انتخاب کلاینت برای مشاهده داده ها در نمودار حافظه محدود نمی کند.
در مورد ما، دستگاه خروجی اطلاعات را از طریق HDMI، اترنت، 3G فراهم می کند.
هنگام اتصال از طریق HDMI، ما از طریق مرورگر داخلی در AntexGate به LocalHost 127.0 0.1:8043 دسترسی پیدا می‌کنیم یا به یک آدرس IP ثابت: 8043 در اینترنت یا شبکه محلی شرکت با «Thin Client» دیگر متصل می‌شویم.
شکل 7 - ساختار نظارت بر وب (تصویر قابل کلیک)
خبر جالب پروتکل MQTT مورد انتظار بود که معمولاً برای نظارت بر اشیاء راه دور در سیستم های اسکادا کافی نبود.
امروزه، همه این فرصت را دارند که یک سرور VDS ارزان در اینترنت با یک آدرس IP ثابت (به عنوان مثال، سرور وب سایت شرکت) دریافت کنند و بروکر MQTT (مثلاً Mosquito) را روی آن مستقر کنند.
با دریافت یک سرور با یک کارگزار MQTT، می توانیم به راحتی از شر خدمات اپراتور گران قیمت - IP ثابت خلاص شویم و به جای 900 روبل برای ارتباطات 4000G، 3 روبل در سال بپردازیم.
شکل 8 - ساختار نظارت MQTT (عکس قابل کلیک)
چنین ساخت و ساز شبکه نه تنها در ترافیک صرفه جویی می کند، بلکه داده ها را نیز ایمن می کند، زیرا انتقال داده ها از طریق پروتکل Modbus TCP در اینترنت، امنیت و کیفیت ارتباطات را تضمین نمی کند.
بنابراین، شما می توانید پروژه های قابل تکرار را بفروشید که در آن مشتری خودش ارائه دهنده اینترنت را انتخاب می کند. و هیچ کس با تنظیم و تخصیص آدرس های IP دردسر ندارد: مشتری خودش هر سیم کارتی را وارد می کند یا با یک سرور DHCP به روتر متصل می شود.
عملکرد
برای پروژه، نکته اصلی سرعت است، به اصطلاح "وظایف" به ما در این امر کمک می کند. به‌طور پیش‌فرض، هر گره زمانی که ایجاد می‌شود تنها یک دارد - وظیفه اصلی. توسعه‌دهنده پروژه می‌تواند به تعداد مورد نیاز برای اجرای یک پروژه خاص ایجاد کند. ویژگی های محاسبه، به عنوان مثال، چرخه محاسبه، به تنظیمات یک کار خاص بستگی دارد. هر یک از آنها مستقل از سایرین در دستگاه کار خواهند کرد. در صورتی که لازم باشد چرخه های محاسباتی متفاوتی برای برنامه های پروژه مختلف ارائه شود، ایجاد چندین کار توصیه می شود.
این ویژگی به ویژه برای دستگاه هایی که دارای پردازنده با چندین هسته هستند جالب است. هر "Task" به عنوان یک فرآیند جداگانه در سیستم راه اندازی می شود و بار به طور مساوی در سراسر پردازنده توزیع می شود. دستگاه AntexGate دارای یک پردازنده ARM با 4 هسته 1.2 گیگاهرتز و 1 گیگابایت رم است که به شما امکان می دهد حداقل 4 کار بزرگ را ایجاد کنید و بار را بین هسته ها توزیع کنید. در مقایسه با PLC، AntexGate می تواند حداقل 4 برابر قدرت محاسباتی بیشتری را با همان قیمت ارائه دهد.
شکل 9 - بارگیری قابلیت‌های محاسباتی AntexGate در حالت زمان اجرا (عکس قابل کلیک)
همانطور که از شکل 9 می بینیم، بار CPU بیشتر از 2,5٪ نیست و تنها 61 مگابایت حافظه اختصاص داده شده است. بنابراین، یک پروژه زمان اجرا کوچک منابع داخلی بسیار کمی را مصرف می کند.
این دستگاه می تواند نه تنها به عنوان یک کنترلر، بلکه به عنوان یک سرور تمام عیار با نظرسنجی بیش از 2000 نقطه ورودی/خروجی و قابلیت پشتیبانی از بیش از 100 کلاینت وب مورد استفاده قرار گیرد.
به عنوان مثال، اجازه دهید 9 کلاینت وب را به دستگاه متصل کنیم و پیشرفت مصرف منابع را ببینیم (شکل 10).
شکل 10 - بارگیری قابلیت‌های محاسباتی AntexGate هنگام اتصال 9 کلاینت وب (تصویر قابل کلیک)
همانطور که از شکل بالا می بینید، استفاده از CPU از میانگین 2,5 درصد به 6 درصد افزایش یافته است و تنها 3 مگابایت حافظه بیشتر به آن اختصاص داده شده است.
به لطف عرضه گسترده منابع محاسباتی دستگاه، توسعه دهنده نیازی به صرفه جویی در کیفیت برنامه ایجاد شده در MasterSCADA 4D ندارد.
کراس پلت فرم
همچنین می‌خواهم به ماهیت چند پلتفرمی سیستم SCADA در نظر گرفته شده اشاره کنم، که به یکپارچه‌سازان انتخاب گسترده‌ای از پلتفرم‌ها را برای اجرای پروژه‌هایشان می‌دهد. به لطف این رویکرد، انتقال بین سیستم عامل یا معماری رایانه شخصی بسیار ساده است.
نتیجه
MasterSCADA 4D یک محصول نسبتا جدید از Insat است. امروزه اطلاعات زیادی در مورد کار با این محصول نرم افزاری وجود ندارد که ما می خواهیم. با این حال، می‌توانید یک محیط توسعه رایگان را از وب‌سایت رسمی شرکت دانلود کنید؛ این محیط کمک بسیار دقیقی برای کار با برنامه دارد.
شکل 11 - پنجره راهنما (عکس قابل کلیک)
در پایان، می خواهم بگویم که این مقاله حاوی اطلاعات مقدماتی در مورد محصول نرم افزار MasterSCADA 4D است و چیز زیادی نمی گوید. با این حال، با حمایت شما، نمونه ها و درس های دقیق تری را در مورد کار با این محصول نرم افزاری منتشر خواهیم کرد.
من می خواهم در نظرات ببینم چه سوالاتی بیشتر مورد علاقه شماست. و در صورت امکان، سوالات متداول را به درس ایجاد پروژه در MasterSCADA 4D تبدیل می کنیم.
منبع: www.habr.com