Con un'esperienza considerevole nel campo dell'automazione industriale, siamo costantemente alla ricerca di soluzioni ottimali per affrontare le nostre sfide. A seconda delle specifiche tecniche del cliente, abbiamo dovuto appoggiarci a diverse piattaforme software e hardware. E se non ci sono requisiti rigorosi per l'installazione dell'hardware Siemens in combinazione con TIA-portal, di solito si opta per MasterSCADA 3.XX. Tuttavia, nulla è eterno...
Nel presente articolo discuterò della mia esperienza nel passaggio a MasterSCADA 4D, delle motivazioni, delle peculiarità del suo utilizzo su computer embedded basati su architettura ARM.
Premesse
Abbiamo iniziato a testare recentemente lo sviluppo relativamente nuovo della società Insat – MasterSCADA 4D. Ci sono state diverse motivazioni a tale riguardo. In primo luogo, abbiamo svolto alcuni sondaggi indipendenti tra esperti nel campo dell'automazione industriale per capire quali sistemi SCADA siano i più popolari (Figura 1). I risultati del sondaggio mostrano che MasterSCADA occupa il primo posto tra i sistemi nazionali.
Figura 1 – Risultati del sondaggio sui sistemi SCADA più popolari (l'immagine è cliccabile)
Una seconda premessa può essere considerata…
Ora passiamo direttamente a MasterSCADA 4D. Essa consiste in due prodotti software, ovvero: ambiente di sviluppo e ambiente di esecuzione. Parleremo del funzionamento di ciascuna di queste parti di seguito.
Ambiente di sviluppo
Il progetto del sistema viene creato nell'ambiente di sviluppo MasterSCADA 4D, per questo è necessario ottenere la versione gratuita dal sito dell'azienda Insat e installarla seguendo le istruzioni.
Figura 2 — Interfaccia dell'ambiente di sviluppo (immagine cliccabile)
La prima cosa che colpisce è l'interfaccia gradevole dell'ambiente di sviluppo e la comoda struttura gerarchica per la creazione del progetto. Ora in un unico progetto è possibile creare programmi non solo per APM, ma anche per l'intero oggetto, iniziando dal controller e terminando con il server o il posto di lavoro dell'operatore.
L'ambiente di sviluppo funziona solo su sistemi operativi Windows, il che è relativamente familiare e tollerabile, mentre l'ambiente di esecuzione (RunTime) è sorprendentemente in grado di integrarsi in vari sistemi operativi e architetture di processori, ma di questo parleremo più avanti.
È stata una piacevole sorpresa avere a disposizione una vasta libreria di elementi di visualizzazione. Esperti di diversi settori possono trovare elementi di visualizzazione senza dover ricorrere a disegni o cercare icone su Internet.
Figura 3 — Elementi di visualizzazione (l'immagine è cliccabile)
Protocolli di comunicazione
Il sistema supporta vari driver (protocolli di scambio) che sono integrati per default in MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU su TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Mercurio (libreria separata) e altro.
Ambiente di esecuzione
L'ambiente di esecuzione può essere avviato su vari sistemi operativi e architetture di PC, è possibile anche eseguire RunTime su una macchina locale; viene installato insieme all'ambiente di sviluppo e funziona per un'ora (o 32 tag) senza limitazioni.
Dispositivo AntexGate
MasterSCADA Runtime è preinstallato come opzione separata su un PC incorporato AntexGate con architettura del processore ARM e sistema operativo Debian; i test saranno condotti su questo dispositivo.
Figura 4 — Dispositivo AntexGate
Caratteristiche:
- CPU: ARM v8 Cortex-A53 quad-core
- 1.2Mhz Memoria RAM: LPDDR2 1024MB
- Memoria non volatile: 8/16/32GB eMMC
Ulteriori dettagli sul dispositivo possono essere letti .
Avvieremo il programma nell'unità esecutiva. Per esempio, abbiamo creato un sondaggio e il controllo del dispositivo tramite il protocollo Modbus RTU; il processo di configurazione del sondaggio è intuitivo e ricorda la configurazione di un classico server OPC. Attualmente, i driver dei protocolli per lo scambio di dati sono integrati in RunTime.
Come esempio, creeremo un progetto semplice per controllare tre pompe e due valvole, necessario per un processo produttivo astratto. Nell'ambiente di sviluppo si presenta come mostrato nella figura 5.
Figura 5 — Progetto nell'ambiente di sviluppo (immagine cliccabile)
Il risultato è una semplice mappa mnemonica (figura 6) che funziona in qualsiasi browser che supporti HTML5.
Figura 6 — Mappa mnemonica (animazione GIF cliccabile)
Opzioni di visualizzazione delle informazioni HMI
C'è la possibilità di collegarsi all'ambiente di esecuzione tramite WEB, questa opzione non ci limita nella scelta del client per visualizzare i dati sulla mappa mnemonica.
Nel nostro caso, l'unità è dotata di uscita delle informazioni tramite HDMI, Ethernet, 3G.
Collegandosi tramite HDMI, accediamo a LocalHost 127.0.0.1:8043 tramite il browser integrato in AntexGate, oppure ci connettiamo a un indirizzo IP fisso:8043 su internet o nella rete locale dell'azienda utilizzando un altro 'Thin Client'.
Figura 7 — Struttura di monitoraggio WEB (l'immagine è cliccabile)
Una novità interessante è stata l'attesissimo protocollo MQTT, di cui spesso si sentiva la mancanza per il monitoraggio di oggetti remoti nei sistemi SCADA.
Al giorno d'oggi, chiunque può ottenere un server VDS economico su internet con un indirizzo IP fisso (ad esempio, il server del sito dell'azienda) e installare un MQTT Broker (come Mosquito) su di esso.
Ottenendo un server con un broker MQTT, possiamo facilmente liberarci dai costosi servizi dell'operatore — IP fisso e pagare annualmente 900 rubli invece di 4000 rubli per la connessione 3G.
Figura 8 — Struttura di monitoraggio MQTT (l'immagine è cliccabile)
Questa configurazione di rete non solo permetterà di risparmiare sul traffico, ma garantirà anche la sicurezza dei dati, poiché la trasmissione di dati tramite il protocollo Modbus TCP su internet non assicura sicurezza e qualità della connessione.
In questo modo, puoi vendere progetti replicabili in cui il cliente sceglie autonomamente il fornitore di internet. E nessuno deve preoccuparsi della configurazione e dell'assegnazione degli indirizzi IP: il cliente inserisce qualsiasi SIM card o si connette a un router con server DHCP.
Prestazioni
Per il progetto, la prestazione è fondamentale, e questo ci aiuteranno le cosiddette "Attività". Di default, ogni nodo creato ha solo una - Attività Principale. Lo sviluppatore del progetto può crearne tante quante ne servono per il funzionamento del progetto specifico. Le caratteristiche di calcolo, ad esempio, il ciclo di calcolo, dipenderanno dalle impostazioni di ciascuna attività. Ognuna di esse funzionerà indipendentemente dalle altre nel dispositivo. Creare più attività è utile se è necessario garantire cicli di calcolo diversi per i vari programmi del progetto.
Questa funzione è particolarmente interessante per i dispositivi dotati di processori multi-core. Ogni "Compito" viene avviato come un processo separato nel sistema, e il carico viene distribuito uniformemente sul lavoro del processore. Il dispositivo AntexGate è dotato di un processore ARM con 4 core a 1,2 GHz e 1 GB di RAM, il che consente di creare almeno 4 compiti di grandi dimensioni e distribuire il carico tra i core. Rispetto a un PLC, AntexGate può offrire almeno 4 volte la potenza di calcolo per lo stesso prezzo.
Figura 9 — Utilizzo delle capacità computazionali di AntexGate in modalità di esecuzione (l'immagine è cliccabile)
Come possiamo vedere nella figura 9, l'uso della CPU non supera il 2,5%, e la memoria allocata è di soli 61 MB. Pertanto, un piccolo progetto in modalità di esecuzione consuma pochissime risorse integrate.
Il dispositivo può essere utilizzato non solo come controllore, ma anche come un server completo, in grado di gestire oltre 2000 punti di input-output e supportare più di 100 client WEB.
Per esempio, colleghiamo 9 client WEB al dispositivo e osserviamo il progresso del consumo delle risorse (figura 10).
Figura 10 — Carico delle capacità computazionali di AntexGate con 9 client WEB connessi (immagine cliccabile)
Come si può vedere dalla figura sopra, il carico della CPU è aumentato in media dal 2,5% al 6%, mentre la memoria ha richiesto solo 3 MB in più.
Grazie all'ampio margine di risorse computazionali del dispositivo, gli sviluppatori non devono risparmiare sulla qualità del programma creato in MasterSCADA 4D.
Cross-platform
È importante sottolineare la compatibilità multipiattaforma del sistema SCADA in esame, che offre agli integratori un'ampia scelta di piattaforme per realizzare i propri progetti. Questo approccio semplifica notevolmente il passaggio tra sistemi operativi o architetture di PC.
Conclusione
MasterSCADA 4D è un prodotto relativamente nuovo della compagnia Insat. Attualmente, le informazioni sull'uso di questo software non sono così abbondanti come ci si aspetterebbe. Tuttavia, è possibile scaricare un ambiente di sviluppo gratuito dal sito ufficiale dell'azienda, che offre un'ottima documentazione sul funzionamento del programma.
Figura 11 — Finestra di aiuto (immagine cliccabile)
In conclusione, vorrei dire che questo articolo fornisce informazioni introduttive sul prodotto software MasterSCADA 4D e molte cose rimangono non dette. Tuttavia, con il vostro supporto, pubblicheremo esempi più dettagliati e lezioni su come utilizzare questo prodotto.
Vorremmo vedere nei commenti quali domande vi interessano di più. E le domande più frequenti verranno trasformate, se possibile, in una lezione sulla creazione di progetti in MasterSCADA 4D.
Fonte: habr.com
