SCADA na Malini: mit ili stvarnost?

Zima dolazi. Programabilni logički kontroleri (PLC) postupno se zamjenjuju ugrađenim osobnim računalima. To je zbog činjenice da snaga računala omogućuje jednom uređaju da ugradi funkcionalnost programabilnog kontrolera, poslužitelja i (ako uređaj ima HDMI izlaz) i automatizirane radne stanice operatera. Ukupno: Web server, OPC dio, baza podataka i radna stanica u jednom kućištu, a sve to po cijeni jednog PLC-a.

U ovom ćemo članku razmotriti mogućnost korištenja takvih ugrađenih računala u industriji. Uzmimo uređaj temeljen na Raspberry Pi kao osnovu, korak po korak opišite postupak instaliranja otvorenog besplatnog Open Source SCADA sustava ruskog dizajna na njemu - Rapid SCADA, a također razvijte projekt za apstraktnu kompresorsku stanicu, zadatke koji će uključivati ​​daljinsko upravljanje kompresorom i tri ventila te vizualizaciju procesa proizvodnje komprimiranog zraka.

Odmah napomenimo da se problem može riješiti na dva načina. U osnovi se ni po čemu ne razlikuju jedni od drugih, pitanje je samo estetske i praktične komponente. Dakle, trebamo:

1.1 Prva opcija podrazumijeva prisutnost samog Raspberry Pi 2/3/4, kao i prisutnost USB-to-RS485 pretvarača (tzv. "zviždaljka", koja se može naručiti od Alliexpressa).

Slika 1 - Raspberry Pi 2 i USB na RS485 pretvarač

1.2 Druga opcija uključuje bilo koje gotovo rješenje temeljeno na Raspberry, preporučeno za instalacije u industrijskim okruženjima s ugrađenim RS485 portovima. Na primjer, kao na slici 2, na temelju modula Raspberry CM3+.

Slika 2 — AntexGate uređaj

2. Uređaj s Modbusom za više upravljačkih registara;

3. Windows računalo za konfiguriranje projekta.

Faze razvoja:

1. Dio I. Instalacija Rapid SCADA na Raspberry;
2. Dio II. Instalacija Rapid SCADA na Windows;
3. Dio III. Izrada projekta i preuzimanje na uređaj;
4. Zaključci.

Dio I. Instalacija Rapid SCADA na Raspberry

1. Ispunite форму na web stranici Rapid Scada kako biste dobili distribuciju i preuzeli najnoviju verziju za Linux.

2. Raspakirajte preuzete datoteke i kopirajte mapu “scada” u direktorij / opt uređaji.

3. Postavite tri skripte iz mape “daemons” u direktorij /etc/init.d

4. Dajemo puni pristup trima mapama aplikacija:

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. Izrada skripti izvršnim:

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

⠀6. Dodajte spremište:

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. Instalirajte Mono .NET Framework:

sudo apt-get install mono-complete

⠀8. Instalirajte Apache HTTP poslužitelj:

sudo apt-get install apache2

⠀9. Instalirajte dodatne module:

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

⠀10. Napravite poveznicu na web aplikaciju:

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

⠀11. Kopirajte datoteku iz preuzete arhive u mapu "apache". scada.conf u imenik / etc / apache2 / web-mjesta dostupna

sudo a2ensite scada.conf

⠀12. Idemo ovom stazom sudo nano /etc/apache2/apache2.conf i dodajte sljedeće na kraj datoteke:

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

⠀13. Izvršite skriptu:

sudo /opt/scada/svc_install.sh

⠀14. Ponovno pokrenite Raspberry:

sudo reboot

⠀15. Otvaranje web stranice:

http://IP-адрес устройства/scada

⠀16. U prozoru koji se otvori unesite svoju prijavu "Administrator" i lozinku "12345".

Dio II. Instalacija Rapid SCADA na Windows

Za konfiguraciju Raspberry i konfiguraciju projekta bit će potrebna instalacija Rapid SCADA na Windows. U teoriji, to možete učiniti na samoj malini, ali tehnička podrška nam je savjetovala da koristimo razvojno okruženje na Windowsima, jer ovdje radi ispravnije nego na Linuxu.

Pa krenimo:

1. Ažuriramo Microsoft .NET Framework na najnoviju verziju;
2. preuzimanje komplet za distribuciju Rapid SCADA za Windows i izvanmrežna instalacija;
3. Pokrenite aplikaciju "Administrator". U njemu ćemo razviti sam projekt.

Prilikom razvoja morate obratiti pozornost na neke točke:

1. Numeracija registara u ovom SCADA sustavu počinje od adrese 1, tako da smo morali povećati numeraciju naših registara za jedan. U našem slučaju to je: 512+1 i tako dalje:

Slika 3 — Numeriranje registara u Rapid SCADA (slika se može kliknuti)

2. Za ponovno konfiguriranje direktorija i ispravnu implementaciju projekta na operacijskom sustavu Linux, u postavkama morate otići na “Poslužitelj” -> “Opće postavke” i kliknuti gumb “Za Linux”:

Slika 4 - Ponovno konfiguriranje direktorija u Rapid SCADA (slika se može kliknuti)

3. Definirajte polling port za Modbus RTU na isti način kao što je definiran u Linux sustavu uređaja. U našem slučaju jest /dev/ttyUSB0

Slika 5 - Ponovno konfiguriranje direktorija u Rapid SCADA (slika se može kliknuti)

Ukoliko imate pitanja, sve dodatne upute za montažu možete dobiti kod web stranica tvrtke ili na njihovom youtube kanal.

Dio III. Izrada projekta i preuzimanje na uređaj

Razvoj i vizualizacija projekta kreira se izravno u samom pregledniku. Ovo nije sasvim uobičajeno nakon desktop SCADA sustava, ali je prilično uobičajeno.

Zasebno bih želio napomenuti ograničeni skup elemenata vizualizacije (slika 6). Ugrađene komponente uključuju LED, gumb, prekidač, vezu i pokazivač. Međutim, veliki plus je što ovaj SCADA sustav podržava dinamičke slike i tekst. Uz minimalno poznavanje grafičkih uređivača (Corel, Adobe Photoshop itd.), možete kreirati vlastite biblioteke slika, elemenata i tekstura, a podrška za GIF elemente omogućit će vam dodavanje animacije vizualizaciji tehnološkog procesa.

Slika 6 — Alati za uređivanje shema u Rapid SCADA

U okviru ovog članka nije bio cilj opisati korak po korak proces grafičke izrade projekta u Rapid SCADA. Stoga se nećemo detaljnije zadržavati na ovoj točki. U razvojnom okruženju naš jednostavan projekt "Sustav opskrbe komprimiranim zrakom" za kompresorsku stanicu izgleda ovako (slika 7):

Slika 7 — Uređivač shema u Rapid SCADA (slika se može kliknuti)

Zatim prenesite naš projekt na uređaj. Da bismo to učinili, označavamo IP adresu uređaja za prijenos projekta ne na lokalni host, već na naše ugrađeno računalo:

Slika 8 - Prijenos projekta na uređaj u Rapid SCADA (slika se može kliknuti)

Kao rezultat, dobili smo nešto slično (slika 9). Na lijevoj strani ekrana nalaze se LED diode koje odražavaju radni status cijelog sustava (kompresora), kao i radni status ventila (otvoreni ili zatvoreni), a u središnjem dijelu ekrana nalazi se vizualizacija tehnološkog procesa s mogućnošću upravljanja uređajima pomoću preklopnih prekidača. Kada se otvori određeni ventil, boja i samog ventila i odgovarajuće linije mijenja se iz sive u zelenu.

Slika 9 — Projekt kompresorske stanice (GIF animacija se može kliknuti)

Ovdje možete preuzeti datoteku ovog projekta za pregled.

Slika 10 prikazuje kako izgleda ukupni rezultat.

Slika 10 - SCADA sustav na Raspberry

Zaključci

Pojava snažnih ugrađenih industrijskih računala omogućuje proširenje i nadopunjavanje funkcionalnosti programabilnih logičkih kontrolera. Ugradnja sličnih SCADA sustava na njih može pokriti zadatke manjeg proizvodnog ili tehnološkog procesa. Za veće zadatke s velikim brojem korisnika ili povećanim sigurnosnim zahtjevima, najvjerojatnije ćete morati instalirati punopravne poslužitelje, automatske ormare i uobičajene PLC-ove. Međutim, za točke srednje i male automatizacije kao što su male industrijske zgrade, kotlovnice, crpne stanice ili pametne kuće, takvo se rješenje čini prikladnim. Prema našim izračunima, takvi su uređaji prikladni za zadatke s do 500 ulazno/izlaznih točaka podataka.

Ako imate iskustva u crtanju u različitim grafičkim urednicima i ne smeta vam činjenica da ćete morati sami izraditi elemente mnemotehničkih dijagrama, tada je opcija s Rapid SCADA za Raspberry vrlo optimalna. Njegova funkcionalnost kao gotovog rješenja je donekle ograničena, budući da je Open Source, ali vam još uvijek omogućuje pokrivanje zadataka male industrijske zgrade. Stoga, ako sami pripremite predloške za vizualizaciju, onda je sasvim moguće koristiti ovo rješenje za integraciju, ako ne svih, onda nekih dijelova vaših projekata.

Stoga, da biste razumjeli koliko vam takvo rješenje na Raspberryju može biti korisno i koliko su vaši projekti zamjenjivi Open Source SCADA sustavima na Linuxu, nameće se razumno pitanje koje SCADA sustave najčešće koristite?

U anketi mogu sudjelovati samo registrirani korisnici. Prijaviti se, molim.

Koje SCADA sustave najčešće koristite?

• 35.2%SIMATIC WinCC (TIA portal)18

• 7.8%Intouch Wonderware4

• 5.8%Način praćenja3

• 15.6%CoDeSys8

• 0%Postanak0

• 3.9%PCVue rješenja 2

• 3.9%Vijeo Citect2

• 17.6%Master SCADA9

• 3.9%iRidium mobile2

• 3.9%Jednostavno-Scada2

• 7.8%Brza SCADA4

• 1.9%AggreGate SCADA1

• 39.2%Druga opcija (odgovor u komentaru)20

Glasovao je 51 korisnik. Suzdržana su bila 33 korisnika.

Izvor: www.habr.com