L'hiver arrive. Les contrôleurs logiques programmables (PLC) sont progressivement remplacés par des ordinateurs personnels embarqués. Cela est dû au fait que la puissance des ordinateurs permet à un appareil d'incorporer les fonctionnalités d'un contrôleur programmable, d'un serveur et (si l'appareil dispose d'une sortie HDMI) également d'un poste de travail d'opérateur automatisé. Total : serveur Web, partie OPC, base de données et poste de travail dans un seul boîtier, et tout cela pour le prix d'un automate.
Dans cet article, nous examinerons la possibilité d'utiliser de tels ordinateurs embarqués dans l'industrie. Prenons comme base un appareil basé sur Raspberry Pi, décrivons étape par étape le processus d'installation d'un système SCADA Open Source ouvert et gratuit de conception russe - Rapid SCADA, et développons également un projet de station de compression abstraite, les tâches de qui comprendra le contrôle à distance d'un compresseur et de trois vannes, ainsi que la visualisation du processus de production d'air comprimé.
Faisons immédiatement une réserve sur le fait que le problème peut être résolu de deux manières. Fondamentalement, ils ne diffèrent en aucune façon les uns des autres, la seule question est la composante esthétique et pratique. Alors nous avons besoin:
1.1 La première option implique la présence du Raspberry Pi 2/3/4 lui-même, ainsi que la présence d'un convertisseur USB vers RS485 (le soi-disant « sifflet », qui peut être commandé auprès d'Alliexpress).
Figure 1 - Raspberry Pi 2 et convertisseur USB vers RS485
1.2 La deuxième option inclut toute solution prête à l'emploi basée sur Raspberry, recommandée pour les installations en environnements industriels avec ports RS485 intégrés. Par exemple, comme dans la figure 2, basé sur le module Raspberry CM3+.
Figure 2 — Dispositif AntexGate
2. Appareil avec Modbus pour plusieurs registres de contrôle ;
3. PC Windows pour configurer le projet.
Étapes de développement :
Partie I. Installation de Rapid SCADA sur Raspberry
1. Remplissez sur le site Rapid Scada pour obtenir la distribution et télécharger la dernière version pour Linux.
2. Décompressez les fichiers téléchargés et copiez le dossier « scada » dans le répertoire /opter périphérique.
3. Placez trois scripts du dossier «daemons» dans le répertoire / Etc / init.d
4. Nous donnons un accès complet à trois dossiers de candidature :
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. Rendre les scripts exécutables :
sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh⠀6. Ajoutez un référentiel :
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. Installez Mono .NET Framework :
sudo apt-get install mono-complete⠀8. Installez le serveur HTTP Apache :
sudo apt-get install apache2⠀9. Installez des modules supplémentaires :
sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server4⠀10. Créez un lien vers l'application Web :
sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada⠀11. Copiez le fichier de l'archive téléchargée dans le dossier « apache » scada.conf au répertoire / etc / apache2 / sites-available
sudo a2ensite scada.conf⠀12. Suivons ce chemin sudo nano /etc/apache2/apache2.conf et ajoutez ce qui suit à la fin du fichier :
<Directory /var/www/html/scada/>
<FilesMatch ".(xml|log|bak)$">
Require all denied
</FilesMatch>
</Directory>⠀13. Exécutez le script :
sudo /opt/scada/svc_install.sh⠀14. Redémarrez le Raspberry :
sudo reboot⠀15. Ouverture du site Internet :
http://IP-адрес устройства/scada⠀16. Dans la fenêtre qui s'ouvre, entrez votre identifiant "Administrateur" et mot de passe « 12345 ».
Deuxieme PARTIE. Installation de Rapid SCADA sous Windows
L'installation de Rapid SCADA sur Windows sera nécessaire pour configurer Raspberry et la configuration du projet. En théorie, vous pouvez le faire sur le Raspberry lui-même, mais le support technique nous a conseillé d'utiliser l'environnement de développement sous Windows, car il fonctionne ici plus correctement que sous Linux.
Commençons donc:
- Nous mettons à jour Microsoft .NET Framework vers la dernière version ;
- Téléchargement Rapid SCADA pour Windows et installation hors ligne ;
- Lancez l'application « Administrateur ». Nous y développerons le projet lui-même.
Lors du développement, vous devez faire attention à certains points :
1. La numérotation des registres dans ce système SCADA commence à partir de l'adresse 1, nous avons donc dû augmenter la numérotation de nos registres d'un. Dans notre cas c'est : 512+1 et ainsi de suite :
Figure 3 — Numérotation des registres dans Rapid SCADA (image cliquable)
2. Pour reconfigurer les répertoires et déployer correctement le projet sur le système d'exploitation Linux, dans les paramètres vous devez vous rendre dans « Serveur » -> « Paramètres généraux » et cliquer sur le bouton « Pour Linux » :
Figure 4 - Reconfiguration des répertoires dans Rapid SCADA (image cliquable)
3. Définissez le port d'interrogation pour Modbus RTU de la même manière que celui défini dans le système Linux de l'appareil. Dans notre cas c'est /dev/ttyUSB0
Figure 5 - Reconfiguration des répertoires dans Rapid SCADA (image cliquable)
Si vous avez des questions, toutes les instructions d'installation supplémentaires peuvent être obtenues auprès de ou sur leur .
Partie III. Développement de projet et téléchargement sur l'appareil
Le développement et la visualisation du projet sont créés directement dans le navigateur lui-même. Ce n’est pas tout à fait habituel après les systèmes SCADA de bureau, mais c’est assez courant.
Par ailleurs, je voudrais noter l'ensemble limité d'éléments de visualisation (Figure 6). Les composants intégrés comprennent une LED, un bouton, un interrupteur à bascule, un lien et un pointeur. Cependant, le gros avantage est que ce système SCADA prend en charge les images et le texte dynamiques. Avec une connaissance minimale des éditeurs graphiques (Corel, Adobe Photoshop, etc.), vous pouvez créer vos propres bibliothèques d'images, d'éléments et de textures, et la prise en charge des éléments GIF vous permettra d'ajouter une animation à la visualisation du processus technologique.
Figure 6 — Outils de l'éditeur de schéma dans Rapid SCADA
Dans le cadre de cet article, le but n'était pas de décrire étape par étape le processus de création graphique d'un projet dans Rapid SCADA. Nous ne nous attarderons donc pas sur ce point en détail. Dans l'environnement développeur, notre projet simple « Système d'alimentation en air comprimé » pour une station de compression ressemble à ceci (Figure 7) :
Figure 7 — Éditeur de schéma dans Rapid SCADA (image cliquable)
Ensuite, téléchargez notre projet sur l'appareil. Pour ce faire, nous indiquons l'adresse IP de l'appareil pour transférer le projet non pas vers localhost, mais vers notre ordinateur embarqué :
Figure 8 - Téléchargement du projet sur l'appareil dans Rapid SCADA (image cliquable)
En conséquence, nous avons obtenu quelque chose de similaire (Figure 9). Sur le côté gauche de l'écran se trouvent des LED qui reflètent l'état de fonctionnement de l'ensemble du système (compresseur), ainsi que l'état de fonctionnement des vannes (ouvertes ou fermées), et dans la partie centrale de l'écran il y a une visualisation du processus technologique avec la possibilité de contrôler les appareils à l'aide d'interrupteurs à bascule. Lorsqu'une vanne particulière est ouverte, la couleur de la vanne elle-même et de la ligne correspondante passe du gris au vert.
Figure 9 — Projet de station de compression (l'animation GIF est cliquable)
vous pouvez télécharger le fichier de ce projet pour examen.
La figure 10 montre à quoi ressemble le résultat global.
Figure 10 - Système SCADA sur Raspberry
résultats
L’émergence d’ordinateurs industriels embarqués puissants permet d’étendre et de compléter les fonctionnalités des automates programmables. L'installation de systèmes SCADA similaires sur eux peut couvrir les tâches d'un petit processus de production ou technologique. Pour des tâches plus importantes avec un grand nombre d'utilisateurs ou des exigences de sécurité accrues, vous devrez très probablement installer des serveurs à part entière, des armoires d'automatisation et les automates habituels. Cependant, pour les points de moyenne et petite automatisation tels que les petits bâtiments industriels, les chaufferies, les stations de pompage ou les maisons intelligentes, une telle solution semble appropriée. Selon nos calculs, ces appareils conviennent aux tâches comportant jusqu'à 500 points d'entrée/sortie de données.
Si vous avez de l'expérience dans le dessin dans divers éditeurs graphiques et que le fait que vous deviez créer vous-même des éléments de diagrammes mnémoniques ne vous dérange pas, alors l'option avec Rapid SCADA pour Raspberry est très optimale. Sa fonctionnalité en tant que solution prête à l'emploi est quelque peu limitée, puisqu'elle est Open Source, mais elle permet tout de même de couvrir les tâches d'un petit bâtiment industriel. Ainsi, si vous préparez vous-même des modèles de visualisation, alors il est tout à fait possible d'utiliser cette solution pour intégrer, sinon la totalité, du moins une partie de vos projets.
Ainsi, afin de comprendre à quel point une telle solution sur Raspberry peut vous être utile et dans quelle mesure vos projets sont remplaçables par des systèmes SCADA Open Source sous Linux, une question raisonnable se pose : quels systèmes SCADA utilisez-vous le plus souvent ?
Seuls les utilisateurs enregistrés peuvent participer à l'enquête. s'il te plait.
Quels systèmes SCADA utilisez-vous le plus souvent ?
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35.2%SIMATIC WinCC (portail TIA)18
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7.8%Intouch Wonderware4
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5.8%Mode trace3
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15.6%CoDeSys8
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0%Genesis0
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3.9%Solutions PCVue2
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3.9%Vijeo Citect2
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17.6%Maître SCADA9
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3.9%iRidium mobile2
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3.9%Simple-Scada2
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7.8%SCADA4 rapide
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1.9%Agrégat SCADA1
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39.2%Autre option (réponse en commentaire)20
51 utilisateurs ont voté. 33 utilisateurs se sont abstenus.
Source: habr.com