Grazie alla nostra vasta esperienza nell'automazione industriale, siamo costantemente alla ricerca di soluzioni ottimali per le nostre sfide. A seconda delle specifiche tecniche del cliente, spesso optiamo per una piattaforma hardware e software specifica. A meno che non ci fossero requisiti rigorosi per l'installazione di apparecchiature Siemens in combinazione con il portale TIA, la scelta ricadeva solitamente su MasterSCADA 3.XX. Tuttavia, niente dura per sempre...
Leggi la mia esperienza nel passaggio a MasterSCADA 4D, i suoi prerequisiti e le specifiche del suo funzionamento su computer embedded con architettura ARM.
Предпосылки
Abbiamo recentemente iniziato a testare MasterSCADA 4D, il nuovo sviluppo di Insat. Le ragioni sono molteplici. Innanzitutto, abbiamo condotto diversi sondaggi indipendenti tra gli specialisti dell'automazione industriale per determinare quali siano i sistemi SCADA più diffusi (Figura 1). Secondo i risultati del sondaggio, MasterSCADA si classifica al primo posto tra i sistemi domestici.
Figura 1 – Risultati di un’indagine sui sistemi SCADA più diffusi (immagine cliccabile)
Il secondo prerequisito può essere considerato...
Passiamo ora a MasterSCADA 4D. È costituito da due prodotti software: un ambiente di sviluppo e un ambiente di runtime. Analizzeremo ciascuno di questi componenti di seguito.
Sviluppo dell'ambiente
Il progetto di sistema viene creato nell'ambiente di sviluppo MasterSCADA 4D. Per farlo, è necessario scaricare una versione gratuita dal sito web di Insat e installarla seguendo le istruzioni.
Figura 2 — Interfaccia dell'ambiente di sviluppo (immagine cliccabile)
La prima cosa che salta all'occhio è l'interfaccia intuitiva dell'ambiente di sviluppo e la comoda struttura gerarchica di costruzione del progetto. Ora, in un singolo progetto, è possibile creare un programma non solo per la postazione di lavoro, ma per l'intera struttura, dal controller al server o alla postazione operatore.
L'ambiente di sviluppo funziona solo su OS WindowsQuesto è relativamente familiare e tollerabile, ma l'ambiente di runtime (RunTime) mi ha piacevolmente sorpreso per la sua capacità di integrarsi in vari sistemi operativi e architetture di processore, ma ne parleremo più avanti.
Sono rimasto soddisfatto anche dell'ampia libreria di elementi di visualizzazione. Professionisti di vari settori potranno trovare elementi di visualizzazione senza doverli disegnare o cercare icone online.
Figura 3 – Elementi di visualizzazione (immagine cliccabile)
Protocolli di comunicazione
Il sistema supporta vari driver (protocolli di scambio), integrati di default in MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU su TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Mercury (biblioteca separata) e altri.
Ambiente di runtime
L'ambiente di runtime può essere avviato su diversi sistemi operativi e architetture di personal computer. È anche possibile eseguire RunTime su una macchina locale. Viene installato insieme all'ambiente di sviluppo e funziona per un'ora (o 32 tag) senza restrizioni.
Dispositivo AntexGate
MasterSCADA Runtime è preinstallato come opzione separata sul PC embedded AntexGate con architettura del processore ARM e sistema operativo Debiancondurremo dei test su questo dispositivo.
Figura 4 — Dispositivo AntexGate
Caratteristiche:
- CPU: ARM v8 Cortex-A53 x64 a 4 core
- RAM da 1.2 MHz: LPDDR2 1024 MB
- Memoria non volatile: eMMC da 8/16/32 GB
Puoi leggere di più sul dispositivo .
Eseguiamo il programma nel dispositivo esecutivo. Per questo esempio, abbiamo creato un sistema di polling e controllo dei dispositivi utilizzando il protocollo Modbus RTU. Il processo di configurazione del polling è intuitivo e in qualche modo simile alla configurazione di un server OPC familiare. Tuttavia, RunTime ora include driver di protocollo integrati per lo scambio di dati.
Ad esempio, creiamo un semplice progetto per controllare tre pompe e due valvole, necessarie per un processo di produzione astratto. Nell'ambiente di sviluppo, appare come in Figura 5.
Figura 5 – Progetto nell’ambiente di sviluppo (immagine cliccabile)
Di conseguenza, abbiamo ottenuto un semplice diagramma mnemonico (Figura 6), che funziona in qualsiasi browser che supporti HTML5.
Figura 6 - Diagramma mnemonico (l'animazione GIF è cliccabile)
Opzioni di visualizzazione delle informazioni HMI
È possibile connettersi all'ambiente di runtime tramite WEB; questa opzione non ci limita nella scelta di un client per la visualizzazione dei dati sul diagramma mnemonico.
Nel nostro caso, il dispositivo fornisce informazioni in uscita tramite HDMI, Ethernet e 3G.
Quando ci si connette tramite HDMI, si accede a LocalHost 127.0 0.1:8043 tramite il browser integrato in AntexGate oppure ci si connette a un indirizzo IP:8043 fisso su Internet o sulla rete locale aziendale utilizzando un altro "Thin Client".
Figura 7 — Struttura di monitoraggio WEB (immagine cliccabile)
Uno sviluppo interessante è stato il tanto atteso protocollo MQTT, che tradizionalmente mancava per il monitoraggio di oggetti remoti nei sistemi SCADA.
Oggigiorno chiunque può procurarsi un server VDS economico su Internet con un indirizzo IP fisso (ad esempio, il server di un sito Web aziendale) e distribuirvi un broker MQTT (ad esempio, Mosquito).
Acquistando un singolo server con un broker MQTT, possiamo facilmente abbandonare i costosi servizi IP fissi dell'operatore e pagare 900 rubli all'anno invece di 4000 rubli per la comunicazione 3G.
Figura 8 — Struttura di monitoraggio MQTT (immagine cliccabile)
Questa progettazione di rete non solo consentirà di risparmiare traffico, ma proteggerà anche i dati, poiché la trasmissione di dati tramite il protocollo Modbus TCP su Internet non garantisce la sicurezza e la qualità della comunicazione.
In questo modo, è possibile vendere progetti riutilizzabili in cui il cliente sceglie autonomamente il proprio provider Internet. E nessuno deve preoccuparsi di impostare e assegnare indirizzi IP: il cliente deve semplicemente inserire una scheda SIM o connettersi a un router con un server DHCP.
Prestazioni di velocità
Le prestazioni sono fondamentali per un progetto e i cosiddetti "Task" ci aiuteranno a raggiungere questo obiettivo. Per impostazione predefinita, ogni nodo ne ha solo uno, il Task Primario, al momento della creazione. Lo sviluppatore del progetto può crearne quanti ne desidera per un progetto specifico. Le funzionalità di elaborazione, come il ciclo di elaborazione, dipenderanno dalle impostazioni di ciascun task. Ogni task funzionerà indipendentemente dagli altri sul dispositivo. La creazione di più task è consigliabile se è necessario supportare cicli di elaborazione diversi per i diversi programmi del progetto.
Questa funzionalità è particolarmente utile per i dispositivi con processori multi-core. Ogni "Task" viene eseguito come un processo separato nel sistema e il carico viene distribuito uniformemente sul processore. Il dispositivo AntexGate è dotato di un processore ARM con quattro core da 1.2 GHz e 1 GB di RAM, che gli consente di creare almeno quattro task di grandi dimensioni e di distribuire il carico tra i core. Rispetto a un PLC, il dispositivo AntexGate può fornire almeno quattro volte la potenza di calcolo allo stesso prezzo.
Figura 9 — Caricamento delle capacità di elaborazione di AntexGate in modalità runtime (immagine cliccabile)
Come possiamo vedere dalla Figura 9, l'utilizzo della CPU non supera il 2,5% e sono allocati solo 61 MB di memoria. Pertanto, questo piccolo progetto consuma pochissime risorse integrate in fase di esecuzione.
Il dispositivo può essere utilizzato non solo come controller, ma anche come server completo con polling di oltre 2000 punti di input/output e la capacità di supportare più di 100 client WEB.
Ad esempio, colleghiamo 9 client WEB al dispositivo e osserviamo l'andamento del consumo di risorse (Figura 10).
Figura 10 — Caricamento della capacità di calcolo di AntexGate durante la connessione di 9 client WEB (immagine cliccabile)
Come si può vedere dalla figura sopra, l'utilizzo della CPU è aumentato in media dal 2,5% al 6%, mentre l'allocazione della memoria è aumentata solo di 3 MB.
Grazie alle grandi risorse di elaborazione del dispositivo, lo sviluppatore non deve lesinare sulla qualità del programma creato in MasterSCADA 4D.
Cross-platform
Vorrei inoltre sottolineare la natura multipiattaforma del sistema SCADA in esame, che offre agli integratori un'ampia scelta di piattaforme per l'implementazione dei loro progetti. Questo approccio semplifica notevolmente il passaggio da un sistema operativo all'altro o da un'architettura PC all'altra.
conclusione
MasterSCADA 4D è un prodotto relativamente nuovo di Insat. Attualmente, non sono disponibili tutte le informazioni che si vorrebbero su come utilizzare questo software. Tuttavia, è possibile scaricare un ambiente di sviluppo gratuito dal sito web ufficiale dell'azienda, che include una guida molto dettagliata.
Figura 11 — Finestra di aiuto (immagine cliccabile)
In conclusione, vorrei sottolineare che questo articolo fornisce solo informazioni introduttive sul software MasterSCADA 4D e lascia molto non detto. Tuttavia, con il vostro supporto, pubblicheremo esempi e tutorial più dettagliati sull'utilizzo di questo software.
Ci piacerebbe leggere le vostre domande più frequenti nei commenti. Se possibile, trasformeremo le domande più frequenti in un tutorial sulla creazione di progetti in MasterSCADA 4D.
Fonte: habr.com
