L'inverno sta arrivando. I controllori logici programmabili (PLC) stanno progressivamente lasciando spazio ai computer personali integrati. Questo è dovuto al fatto che la potenza dei computer consente a un singolo dispositivo di incorporare le funzioni di un controllore programmabile, di un server e (se il dispositivo dispone di un'uscita HDMI) anche di un posto di lavoro automatizzato per l'operatore. In sintesi: web server, parte OPC, database e ARM in un unico chassis, il tutto al costo di un PLC.
In questo articolo esploreremo la possibilità di utilizzare tali computer integrati nell'industria. Prenderemo come base un dispositivo basato su Raspberry Pi, descrivendo passo dopo passo il processo di installazione del sistema SCADA open source gratuito di sviluppo russo — Rapid SCADA, e svilupperemo in esso un progetto di una stazione di compressione astratta, le cui funzioni includeranno il controllo remoto del compressore e di tre valvole, oltre alla visualizzazione del processo tecnologico di produzione dell'aria compressa.
Prima di tutto, dobbiamo precisare che il compito può essere affrontato in due modi. In linea di principio, non ci sono differenze sostanziali tra loro, la questione riguarda solo l'aspetto estetico e pratico. Quindi, abbiamo bisogno di:
1.1 La prima opzione prevede la disponibilità del Raspberry Pi 2/3/4 e di un convertitore USB in RS485 (il cosiddetto "dongle", che può essere ordinato su Alliexpress).
Figura 1 — Raspberry Pi 2 e convertitore USB in RS485
1.2 La seconda opzione include qualsiasi soluzione pronta basata su Raspberry, raccomandata per installazioni in condizioni industriali con porte RS485 integrate. Ad esempio, come in figura 2, basata sul modulo Raspberry CM3+.
Figura 2 — Dispositivo AntexGate
2. Dispositivo con Modbus per diversi registri di controllo;
3. PC con Windows per configurare il progetto.
Fasi dello sviluppo:
Parte I. Installazione di Rapid SCADA su Raspberry
1. Compiliamo sul sito di Rapid Scada per ottenere il pacchetto e scaricare l'ultima versione per Linux.
2. Decomprimiamo i file scaricati e copiamo la cartella "scada" nella directory /opt del dispositivo.
3. Posizioniamo tre script dalla cartella "daemons" nella directory /etc/init.d
4. Forniamo accesso completo a tre cartelle dell'applicazione:
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. Rendiamo gli script eseguibili:
sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh⠀6. Aggiungiamo il repository:
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. Installiamo Mono .NET Framework:
sudo apt-get install mono-complete⠀8. Installiamo il server HTTP Apache:
sudo apt-get install apache2⠀9. Installiamo moduli aggiuntivi:
sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server4⠀10. Creiamo un collegamento all'applicazione Web:
sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada⠀11. Dall'archivio scaricato nella cartella «apache» copiamo il file scada.conf nella directory /etc/apache2/sites-available
sudo a2ensite scada.conf⠀12. Andiamo al percorso sudo nano /etc/apache2/apache2.conf e aggiungiamo quanto segue alla fine del file:
Require all denied⠀13. Eseguiamo lo script:
sudo /opt/scada/svc_install.sh⠀14. Riavviamo il Raspberry:
sudo reboot⠀15. Apriamo il sito web:
http://IP-indirizzo del dispositivo/scada⠀16. Nella finestra che appare, inseriamo il login «admin» e la password «12345».
Parte II. Installazione di Rapid SCADA su Windows
L'installazione di Rapid SCADA su Windows è necessaria per configurare il Raspberry e il progetto. In teoria, è possibile farlo anche sul Raspberry stesso, ma nel supporto tecnico ci hanno consigliato di utilizzare un ambiente di sviluppo su Windows, poiché qui funziona in modo più corretto rispetto a Linux.
Quindi, iniziamo:
- Aggiorniamo Microsoft .NET Framework all'ultima versione;
- Scarichiamo Rapid SCADA per Windows e installiamolo in modalità offline;
- Avviamo l'applicazione «Amministratore». Qui svilupperemo il progetto stesso.
Nello sviluppo è necessario prestare attenzione a alcuni aspetti:
1. La numerazione dei registri in questo sistema SCADA inizia dall'indirizzo 1, quindi abbiamo dovuto aumentare la numerazione dei nostri registri di uno. Nel nostro caso è: 512+1 e così via:
Figura 3 — Numerazione dei registri in Rapid SCADA (immagine cliccabile)
2. Per riconfigurare le directory e implementare correttamente il progetto sul sistema operativo Linux, nelle impostazioni è necessario andare su «Server» -> «Parametri generali» e premere il pulsante «Per Linux»:
Figura 4 — Riconfigurazione delle directory in Rapid SCADA (immagine cliccabile)
3. Determiniamo la porta di interrogazione per Modbus RTU come definita nel sistema Linux del dispositivo. Nel nostro caso è /dev/ttyUSB0
Figura 5 — Riconfigurazione delle directory in Rapid SCADA (immagine cliccabile)
In caso di domande, tutte le istruzioni aggiuntive per l'installazione possono essere ottenute su o sul loro .
Parte III. Sviluppo del progetto e caricamento sul dispositivo
Lo sviluppo e la visualizzazione del progetto avviene direttamente nel browser. Non è del tutto abituale dopo i sistemi SCADA desktop, ma è sicuramente fattibile.
Ci tengo a sottolineare il numero limitato di elementi di visualizzazione (figura 6). Tra i componenti integrati ci sono un LED, un pulsante, un interruttore, un collegamento e un indicatore. Tuttavia, un grande vantaggio è che questo sistema SCADA supporta immagini e testi dinamici. Con conoscenze minime di editor grafici (Corel, Adobe Photoshop, ecc.) è possibile creare proprie librerie di immagini, elementi e texture, e il supporto per elementi GIF permetterà di aggiungere animazione alla visualizzazione del processo tecnologico.
Figura 6 — Strumenti dell'editor di schemi in Rapid SCADA
Nell'ambito di questo articolo non c'era l'intenzione di descrivere passo dopo passo il processo di creazione grafica del progetto in Rapid SCADA. Quindi non ci soffermeremo su questo punto. Nell'ambiente di sviluppo, il nostro semplice progetto "Sistema di alimentazione dell'aria compressa" della stazione compressore appare come segue (figura 7):
Figura 7 — Editor di schemi in Rapid SCADA (immagine cliccabile)
Successivamente, carichiamo il nostro progetto sul dispositivo. A tal fine, indichiamo l'indirizzo IP del dispositivo per il trasferimento del progetto non su localhost, ma sul nostro computer integrato:
Figura 8 — Caricamento del progetto sul dispositivo in Rapid SCADA (immagine cliccabile)
Alla fine abbiamo ottenuto qualcosa di simile (figura 9). Nella parte sinistra dello schermo ci sono LED che riflettono lo stato di funzionamento dell'intero sistema (compressore), oltre allo stato delle valvole (aperte o chiuse), mentre nella parte centrale dello schermo c'è la visualizzazione del processo tecnologico con la possibilità di controllare i dispositivi tramite interruttori. Quando si apre una valvola, il colore cambia da grigio a verde sia della valvola stessa che della relativa tubazione.
Figura 9 — Progetto della stazione compressore (GIF-animazione cliccabile)
Puoi scaricare il file di questo progetto per consultazione.
Nell'immagine 10 è mostrato come appare nel complesso ciò che abbiamo ottenuto.
Figura 10 — Sistema SCADA su Raspberry
Conclusioni
L'emergere di potenti computer industriali embedded consente di ampliare e integrare le funzionalità dei controllori logici programmabili. L'installazione di tali sistemi SCADA può coprire le esigenze di piccole produzioni o processi tecnologici. Per compiti più grandi con un numero maggiore di utenti o requisiti di sicurezza elevati, sarà probabilmente necessario installare server completi, armadi di automazione e PLC tradizionali. Tuttavia, per punti di automazione di media e piccola dimensione, come piccoli edifici produttivi, caldaie, pompe o case intelligenti, questa soluzione appare sensata. Secondo i nostri calcoli, tali dispositivi possono essere utilizzati per compiti fino a 500 punti di input-output dati.
Se hai esperienza nel disegno con diversi editor grafici e non ti preoccupa dover creare autonomamente gli elementi delle mnemoniche, l'opzione con Rapid SCADA su Raspberry è piuttosto ottimale. La sua funzionalità come soluzione pronta è un po' limitata, poiché è Open Source, ma consente di coprire le esigenze di un piccolo edificio produttivo. Pertanto, se prepari dei modelli di visualizzazione per te stesso, è possibile utilizzare questa soluzione per l'integrazione di almeno parte dei tuoi progetti.
Quindi, per comprendere quanto possa essere utile per te una soluzione simile su Raspberry e quanto i tuoi progetti siano sostituibili con sistemi SCADA Open Source su Linux, sorge una domanda del tutto ragionevole: quali sistemi SCADA utilizzi più spesso?
Solo gli utenti registrati possono partecipare al sondaggio. , per favore.
Quali sistemi SCADA utilizzi più spesso?
35.2%SIMATIC WinCC (TIA Portal)18
7.8%Intouch Wonderware4
5.8%Trace mode3
15.6%CoDeSys8
0%Genesis0
3.9%PcVue Solutions2
3.9%Vijeo Citect2
17.6%Master SCADA9
3.9%iRidium mobile2
3.9%Simple-Scada2
7.8%Rapid SCADA4
1.9%AggreGate SCADA1
39.2%Un altro opzione (risposta nei commenti)20
Hanno votato 51 utenti. Si sono astenuti 33 utenti.
Fonte: habr.com
