SCADA در Raspberry: افسانه یا واقعیت؟

زمستان در راه است. کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) به تدریج با رایانه های شخصی تعبیه شده جایگزین می شوند. این به دلیل این واقعیت است که قدرت رایانه ها به یک دستگاه اجازه می دهد تا عملکرد یک کنترل کننده قابل برنامه ریزی، یک سرور، و (اگر دستگاه دارای خروجی HDMI باشد) همچنین یک ایستگاه کاری اپراتور خودکار را در خود جای دهد. مجموع: وب سرور، بخش OPC، پایگاه داده و ایستگاه کاری در یک مورد، و همه اینها برای هزینه یک PLC.

در این مقاله به بررسی امکان استفاده از چنین کامپیوترهای جاسازی شده در صنعت خواهیم پرداخت. بیایید یک دستگاه مبتنی بر Raspberry Pi را به عنوان پایه در نظر بگیریم، گام به گام روند نصب یک سیستم متن باز منبع باز SCADA با طراحی روسی - Rapid SCADA بر روی آن را شرح دهیم، و همچنین پروژه ای برای یک ایستگاه کمپرسور انتزاعی، وظایف که شامل کنترل از راه دور یک کمپرسور و سه شیر و همچنین تجسم فرآیند تولید هوای فشرده خواهد بود.

بیایید بلافاصله رزرو کنیم که مشکل را می توان به دو روش حل کرد. اساساً آنها به هیچ وجه با یکدیگر تفاوت ندارند، تنها سؤال جزء زیبایی شناختی و عملی است. بنابراین، ما نیاز داریم:

1.1 گزینه اول شامل وجود خود Raspberry Pi 2/3/4 و همچنین وجود مبدل USB به RS485 است (به اصطلاح "سوت" که می توان از Alliexpress سفارش داد).

شکل 1 - مبدل Raspberry Pi 2 و USB به RS485

1.2 گزینه دوم شامل هر راه حل آماده مبتنی بر Raspberry است که برای نصب در محیط های صنعتی با پورت های داخلی RS485 توصیه می شود. به عنوان مثال، مانند شکل 2، بر اساس ماژول Raspberry CM3+.

شکل 2 - دستگاه AntexGate

2. دستگاه با Modbus برای چندین رجیستر کنترل.

3. Windows PC برای پیکربندی پروژه.

مراحل توسعه:

1. قسمت اول. نصب Rapid SCADA در Raspberry.
2. قسمت دوم. نصب Rapid SCADA بر روی ویندوز;
3. قسمت سوم. توسعه پروژه و دانلود در دستگاه؛
4. نتیجه گیری

قسمت اول. نصب Rapid SCADA در Raspberry

1. پر کنید форму در وب سایت Rapid Scada برای دریافت توزیع و دانلود آخرین نسخه برای لینوکس.

2. فایل های دانلود شده را از حالت فشرده خارج کرده و پوشه “scada” را در دایرکتوری کپی کنید / انتخاب دستگاه ها

3. سه اسکریپت از پوشه "daemon" را در دایرکتوری قرار دهید /etc/init.d

4. ما به سه پوشه برنامه دسترسی کامل می دهیم:

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. ساخت اسکریپت ها قابل اجرا:

sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh

⠀6. یک مخزن اضافه کنید:

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. Mono .NET Framework را نصب کنید:

sudo apt-get install mono-complete

⠀8. سرور Apache HTTP را نصب کنید:

sudo apt-get install apache2

⠀9. ماژول های اضافی را نصب کنید:

sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server4

⠀ 10. ایجاد پیوند به برنامه وب:

sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada

⠀11. فایل را از آرشیو دانلود شده در پوشه “apache” کپی کنید scada.conf به دایرکتوری / etc / apache2 / سایت های موجود

sudo a2ensite scada.conf

⠀ 12. بیایید این مسیر را طی کنیم sudo nano /etc/apache2/apache2.conf و موارد زیر را به انتهای فایل اضافه کنید:

<Directory /var/www/html/scada/>
  <FilesMatch ".(xml|log|bak)$">
    Require all denied
  </FilesMatch>
</Directory>

⠀13. اجرای اسکریپت:

sudo /opt/scada/svc_install.sh

⠀14. ریبوت رزبری:

sudo reboot

⠀ 15. باز کردن وب سایت:

http://IP-адрес устройства/scada

⠀16. در پنجره باز شده، لاگین خود را وارد کنید "مدیر" و رمز عبور «12345».

قسمت دوم. نصب Rapid SCADA در ویندوز

نصب Rapid SCADA در ویندوز برای پیکربندی Raspberry و پیکربندی پروژه مورد نیاز است. در تئوری، شما می توانید این کار را روی خود رزبری انجام دهید، اما پشتیبانی فنی به ما توصیه کرد که از محیط توسعه در ویندوز استفاده کنیم، زیرا در اینجا درست تر از لینوکس کار می کند.

بیایید شروع کنیم:

1. ما Microsoft .NET Framework را به آخرین نسخه به روز می کنیم.
2. در حال بارگیری کیت توزیع SCADA سریع برای ویندوز و نصب آفلاین.
3. برنامه «Administrator» را اجرا کنید. در آن ما خود پروژه را توسعه خواهیم داد.

هنگام توسعه، باید به چند نکته توجه کنید:

1. شماره گذاری رجیسترها در این سیستم اسکادا از آدرس 1 شروع می شود، بنابراین مجبور شدیم شماره رجیسترهای خود را یک عدد افزایش دهیم. در مورد ما این است: 512+1 و غیره:

شکل 3 - شماره گذاری رجیسترها در Rapid SCADA (عکس قابل کلیک)

2. برای پیکربندی مجدد دایرکتوری ها و استقرار صحیح پروژه در سیستم عامل لینوکس، در تنظیمات باید به "Server" -> "General Settings" بروید و روی دکمه "For Linux" کلیک کنید:

شکل 4 - پیکربندی مجدد دایرکتوری ها در Rapid SCADA (قابل کلیک روی تصویر)

3. پورت نظرسنجی را برای Modbus RTU به همان شکلی که در سیستم لینوکس دستگاه تعریف شده است، تعریف کنید. در مورد ما اینطور است /dev/ttyUSB0

شکل 5 - پیکربندی مجدد دایرکتوری ها در Rapid SCADA (قابل کلیک روی تصویر)

اگر سوالی دارید، تمام دستورالعمل های نصب اضافی را می توان از اینجا دریافت کرد وب سایت شرکت یا روی آنها کانال یوتیوب.

قسمت سوم. توسعه پروژه و دانلود در دستگاه

توسعه و تجسم پروژه به طور مستقیم در خود مرورگر ایجاد می شود. این کاملاً پس از سیستم‌های SCADA رومیزی مرسوم نیست، اما کاملاً رایج است.

به طور جداگانه، من می خواهم به مجموعه محدود عناصر تجسم اشاره کنم (شکل 6). اجزای داخلی شامل یک LED، یک دکمه، یک سوئیچ تعویض، یک لینک و یک اشاره گر است. با این حال، مزیت بزرگ این است که این سیستم SCADA از تصاویر و متن پویا پشتیبانی می کند. با حداقل دانش از ویرایشگرهای گرافیکی (کورل، ادوبی فتوشاپ و غیره)، می‌توانید کتابخانه‌های تصاویر، عناصر و بافت‌های خود را ایجاد کنید و پشتیبانی از عناصر GIF به شما امکان می‌دهد تا انیمیشن را به تجسم فرآیند فناوری اضافه کنید.

شکل 6 - ابزارهای ویرایشگر طرح در Rapid SCADA

در چارچوب این مقاله، هیچ هدفی برای توصیف مرحله به مرحله فرآیند ایجاد گرافیکی یک پروژه در Rapid SCADA وجود نداشت. بنابراین، ما در این مورد به تفصیل نمی پردازیم. در محیط توسعه دهنده، پروژه ساده ما "سیستم تامین هوای فشرده" برای یک ایستگاه کمپرسور به این صورت است (شکل 7):

شکل 7 - ویرایشگر طرح در Rapid SCADA (عکس قابل کلیک)

بعد، پروژه ما را در دستگاه آپلود کنید. برای انجام این کار، آدرس IP دستگاه را نشان می دهیم تا پروژه را نه به لوکال هاست، بلکه به رایانه جاسازی شده خود منتقل کنیم:

شکل 8 - بارگذاری پروژه روی دستگاه در Rapid SCADA (عکس قابل کلیک)

در نتیجه، چیزی مشابه به دست آوردیم (شکل 9). در سمت چپ صفحه نمایش LED هایی وجود دارد که وضعیت عملکرد کل سیستم (کمپرسور) و همچنین وضعیت عملکرد دریچه ها (باز یا بسته) را منعکس می کند و در قسمت مرکزی صفحه نمایش تصویری وجود دارد. فرآیند فن آوری با قابلیت کنترل دستگاه ها با استفاده از سوئیچ های ضامن. هنگامی که یک شیر خاص باز می شود، رنگ خود شیر و خط مربوطه از خاکستری به سبز تغییر می کند.

شکل 9 - پروژه ایستگاه کمپرسور (انیمیشن GIF قابل کلیک است)

اینجا برای بررسی می توانید فایل این پروژه را دانلود کنید.

شکل 10 نشان می دهد که نتیجه کلی چگونه به نظر می رسد.

شکل 10 - سیستم اسکادا روی رزبری

یافته ها

ظهور کامپیوترهای صنعتی جاسازی شده قدرتمند، گسترش و تکمیل عملکرد کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی را ممکن می سازد. نصب سیستم های SCADA مشابه بر روی آنها می تواند وظایف یک تولید کوچک یا فرآیند تکنولوژیکی را پوشش دهد. برای کارهای بزرگتر با تعداد زیادی کاربر یا افزایش نیازهای امنیتی، به احتمال زیاد باید سرورهای کامل، کابینت های اتوماسیون و PLC های معمولی را نصب کنید. اما برای نقاط اتوماسیون متوسط ​​و کوچک مانند ساختمان های صنعتی کوچک، دیگ بخار، ایستگاه های پمپاژ یا خانه های هوشمند، چنین راه حلی مناسب به نظر می رسد. طبق محاسبات ما، چنین دستگاه هایی برای کارهایی با حداکثر 500 نقطه ورودی/خروجی داده مناسب هستند.

اگر در طراحی در ویرایشگرهای گرافیکی مختلف تجربه دارید و از این واقعیت که مجبورید خودتان عناصر نمودارهای یادگاری را ایجاد کنید مهم نیست، گزینه Rapid SCADA برای Raspberry بسیار بهینه است. عملکرد آن به عنوان یک راه حل آماده تا حدودی محدود است، زیرا منبع باز است، اما همچنان به شما امکان می دهد وظایف یک ساختمان صنعتی کوچک را پوشش دهید. بنابراین، اگر قالب‌های تجسم را برای خود آماده می‌کنید، استفاده از این راه‌حل برای یکپارچه‌سازی، اگر نه همه، بخشی از پروژه‌های خود کاملاً امکان پذیر است.

بنابراین، برای اینکه بفهمید چنین راه حلی در Raspberry چقدر می تواند برای شما مفید باشد و پروژه های شما چقدر با سیستم های SCADA منبع باز در لینوکس قابل تعویض هستند، یک سوال منطقی مطرح می شود: از کدام سیستم های SCADA بیشتر استفاده می کنید؟

فقط کاربران ثبت نام شده می توانند در نظرسنجی شرکت کنند. ورود، لطفا.

بیشتر از چه سیستم های اسکادا استفاده می کنید؟

• ٪۱۰۰SIMATIC WinCC (TIA Portal)18

• ٪۱۰۰Wonderware4 را لمس کنید

• ٪۱۰۰حالت ردیابی 3

• ٪۱۰۰CoDeSys8

• 0%پیدایش 0

• ٪۱۰۰PCVue Solutions2

• ٪۱۰۰Vijeo Citect2

• ٪۱۰۰استاد SCADA9

• ٪۱۰۰iRidium mobile2

• ٪۱۰۰Simple-Scada2

• ٪۱۰۰سریع SCADA4

• ٪۱۰۰کل SCADA1

• ٪۱۰۰گزینه دیگر (پاسخ در نظر)20

51 کاربر رای دادند. 33 کاربر رای ممتنع دادند.

منبع: www.habr.com