Avendo una notevole esperienza nel settore dell'automazione industriale, siamo sempre alla ricerca di soluzioni ottimali per affrontare le nostre sfide. A seconda delle specifiche tecniche del cliente, ci siamo trovati a fermarci su una o l'altra base software e hardware. E se non ci sono stati requisiti rigorosi per l'installazione dell'hardware Siemens in combinazione con il TIA-portal, di solito la scelta ricadeva su MasterSCADA 3.XX. Tuttavia, nulla è eterno sotto il sole...
La mia esperienza nella transizione a MasterSCADA 4D, le premesse, le caratteristiche del suo funzionamento su computer embedded con architettura ARM sotto il cutter di questo articolo.
Prerequisiti
Abbiamo iniziato a testare relativamente di recente un nuovo sviluppo della società Insat – MasterSCADA 4D. Ci sono state diverse premesse per questo. In primo luogo, abbiamo condotto alcuni sondaggi indipendenti tra specialisti nel campo dell'automazione industriale per scoprire quali sistemi SCADA sono i più popolari (figura 1). Secondo i risultati del sondaggio, il primo posto tra i sistemi nazionali spetta a MasterSCADA.
Figura 1 – Risultati del sondaggio sui sistemi SCADA più popolari (immagine cliccabile)
La seconda premessa può essere considerata...
Ora passiamo direttamente a MasterSCADA 4D. Essa è composta da due prodotti software, ovvero: ambiente di sviluppo e ambiente di esecuzione. Di seguito parleremo del funzionamento di ciascuna di queste parti.
Ambiente di sviluppo
Il progetto del sistema viene creato nell'ambiente di sviluppo di MasterSCADA 4D. A tale scopo, è necessario ottenere una versione gratuita dal sito della società 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 costruzione del progetto. Ora, in un unico progetto, è possibile creare un programma non solo per il ARM, ma anche per l'intero oggetto, dal controllore fino al server o al posto di lavoro dell'operatore.
L'ambiente di sviluppo funziona solo su sistemi operativi Windows, questo è relativamente abituale e tollerabile, mentre l'ambiente di esecuzione (RunTime) ha sorpreso piacevolmente per la sua capacità di integrarsi in diversi sistemi operativi e architetture di processori, ma di questo parleremo dopo.
È stata molto apprezzata la vasta biblioteca di elementi di visualizzazione. Professionisti provenienti da diversi settori potranno trovare elementi di visualizzazione senza dover ricorrere al disegno o alla ricerca di icone su internet.
Figura 3 - Elementi di visualizzazione (l'immagine è cliccabile)
Protocolli di comunicazione
Il sistema supporta diversi driver (protocolli di scambio), integrati per impostazione predefinita 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 altri.
Ambiente di esecuzione
L'ambiente di esecuzione può essere avviato su diversi sistemi operativi e architetture di computer, inoltre è possibile avviare RunTime anche su una macchina locale, che viene installato insieme all'ambiente di sviluppo e funziona per un'ora (oppure 32 tag) senza limitazioni.
Dispositivo AntexGate
MasterSCADA Runtime è preinstallato come opzione separata su PC integrato AntexGate con architettura del processore ARM e sistema operativo Debian, e i test verranno condotti su questo dispositivo.
Figura 4 - Dispositivo AntexGate
Caratteristiche:
- CPU: ARM v8 Cortex-A53 quad-core x64
- 1.2Mhz Memoria RAM: LPDDR2 1024MB
- Memoria non volatile: 8/16/32GB eMMC
Ulteriori informazioni sul dispositivo possono essere lette .
Avvieremo il programma sul dispositivo di esecuzione. 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 somiglia a quello della configurazione di un consueto server OPC. Attualmente i driver per i protocolli di scambio dati sono integrati in RunTime.
Come esempio, creeremo un semplice progetto per il controllo di tre pompe e due valvole, essenziale per un processo produttivo astratto. Nell'ambiente di sviluppo si presenta come mostrato nella figura 5.
Figura 5 - Progetto nell'ambiente di sviluppo (l'immagine è cliccabile)
Alla fine abbiamo ottenuto un semplice schema (figura 6) che funziona in qualsiasi browser che supporta HTML5.
Figura 6 - Schema (GIF animata cliccabile)
Opzioni di visualizzazione delle informazioni HMI
C'è la possibilità di connettersi all'ambiente di esecuzione tramite WEB, questa opzione non ci limita nella scelta del client per la visualizzazione dei dati nello schema.
Nel nostro caso, il dispositivo prevede l'uscita delle informazioni tramite HDMI, Ethernet, 3G.
Quando ci connettiamo tramite HDMI, ci rivolgiamo 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 con un altro "Client leggero".
Figura 7 — Struttura di monitoraggio WEB (l'immagine è cliccabile)
Una novella interessante è diventato l'attesissimo protocollo MQTT, che di solito mancava per il monitoraggio degli oggetti remoti nei sistemi SCADA.
Oggi chiunque ha la possibilità di ottenere un server VDS economico su Internet con un indirizzo IP fisso (ad esempio, il server del sito dell'azienda) e installare su di esso un Broker MQTT (ad esempio, Mosquito).
Ottenendo un server con broker MQTT, possiamo facilmente liberarci dai costosi servizi dell'operatore — IP fisso e pagare in un anno 900 rubli invece di 4000 rubli per la connessione 3G.
Figura 8 — Struttura di monitoraggio MQTT (l'immagine è cliccabile)
Questa configurazione di rete permetterà non solo di risparmiare sul traffico, ma anche di proteggere i dati, poiché il trasferimento di dati tramite il protocollo Modbus TCP su Internet non garantisce sicurezza e qualità della connessione.
In questo modo, puoi vendere progetti replicabili, nei quali il cliente sceglie autonomamente il fornitore di Internet. E nessuno avrà mal di testa con la configurazione e l'assegnazione degli indirizzi IP: il cliente può inserire qualsiasi SIM o connettersi a un router con server DHCP.
Velocità
Per il progetto la velocità è fondamentale, e in questo ci aiuteranno le cosiddette "Attività". Per impostazione predefinita, ogni nodo al momento della creazione ha solo una — Attività principale. Il progettista può crearne quante ne servono per il funzionamento di un 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 sensato se è necessario garantire cicli di calcolo diversi per i programmi diversi del progetto.
Questa funzione è particolarmente interessante per i dispositivi dotati di processori multi-core. Ogni "Compito" viene eseguito come un processo separato nel sistema e il carico viene distribuito uniformemente sul funzionamento del processore. Nel dispositivo AntexGate è installato un processore ARM con 4 core a 1,2 GHz e 1 GB di RAM, che consente di creare almeno 4 compiti significativi e distribuire il carico tra i core. Rispetto ai PLC, il dispositivo AntexGate può offrire almeno 4 volte più capacità di calcolo allo stesso prezzo.
Figura 9 — Carico delle capacità di calcolo di AntexGate in modalità esecuzione (l'immagine è cliccabile)
Come si può vedere nella figura 9, il carico della CPU non supera il 2,5%, mentre la memoria utilizzata è appena 61 MB. Pertanto, un progetto di piccole dimensioni in modalità esecuzione consuma pochissime risorse integrate.
Il dispositivo può essere utilizzato non solo come controllore, ma anche come server completo in grado di interrogare oltre 2000 punti di ingresso/uscita 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 di calcolo di AntexGate con 9 client WEB connessi (l'immagine è cliccabile)
Come si può notare dalla figura sopra, il carico della CPU è aumentato in media dal 2,5% al 6%, mentre la memoria utilizzata è aumentata di appena 3 MB.
Grazie all'ampio margine di risorse di calcolo del dispositivo, lo sviluppatore non deve risparmiare sulla qualità del programma creato in MasterSCADA 4D.
Cross-platform
Voglio anche sottolineare la compatibilità multipiattaforma di questo sistema SCADA, che offre agli integratori un'enorme scelta di piattaforme per realizzare i loro progetti. Grazie a questo approccio, il passaggio tra sistemi operativi o architetture PC avviene in modo molto semplice.
Conclusione
MasterSCADA 4D è un prodotto relativamente nuovo dell'azienda Insat. Ad oggi, le informazioni sul lavoro con questo software non sono così abbondanti come si vorrebbe. Tuttavia, è possibile scaricare un ambiente di sviluppo gratuito dal sito ufficiale dell'azienda, che offre una guida piuttosto dettagliata sul funzionamento del programma.
Figura 11 — Finestra di aiuto (l'immagine è cliccabile)
In conclusione, vorrei dire che questo articolo fornisce dati introduttivi sul prodotto software MasterSCADA 4D e che molto resta da dire. Tuttavia, con il vostro supporto, pubblicheremo esempi e lezioni più dettagliate su come utilizzare questo prodotto software.
Mi piacerebbe vedere nei commenti quali domande vi interessano di più. Le domande più frequentemente poste cercheremo di trasformarle in una lezione su come creare progetti in MasterSCADA 4D.
Fonte: habr.com
