L'inverno sta arrivando. I controllori logici programmabili (PLC) vengono gradualmente sostituiti dai personal computer integrati. Ciò è dovuto al fatto che la potenza dei computer consente a un dispositivo di incorporare la funzionalità di un controller programmabile, di un server e (se il dispositivo dispone di un'uscita HDMI) anche di una postazione operatore automatizzata. Totale: Web server, parte OPC, database e workstation in un unico caso, e tutto questo al costo di un PLC.
In questo articolo considereremo la possibilità di utilizzare tali computer integrati nell'industria. Prendiamo come base un dispositivo basato su Raspberry Pi, descriviamo passo dopo passo il processo di installazione su di esso di un sistema SCADA Open Source gratuito e open source di design russo - Rapid SCADA, e sviluppiamo anche un progetto per una stazione di compressione astratta, i compiti di che includerà il controllo remoto di un compressore e di tre valvole, nonché la visualizzazione del processo di produzione dell'aria compressa.
Facciamo subito una riserva che il problema può essere risolto in due modi. Fondamentalmente non differiscono in alcun modo l'uno dall'altro, l'unica questione è la componente estetica e pratica. Quindi, abbiamo bisogno di:
1.1 La prima opzione implica la presenza dello stesso Raspberry Pi 2/3/4, nonché la presenza di un convertitore da USB a RS485 (il cosiddetto “fischio”, che può essere ordinato da Alliexpress).
Figura 1 - Raspberry Pi 2 e convertitore da USB a RS485
1.2 La seconda opzione comprende qualsiasi soluzione già pronta basata su Raspberry, consigliata per installazioni in ambienti industriali con porte RS485 integrate. Ad esempio, come nella Figura 2, basata sul modulo Raspberry CM3+.
Figura 2 — Dispositivo AntexGate
2. Dispositivo con Modbus per più registri di controllo;
3. PC Windows per configurare il progetto.
Fasi di sviluppo:
Parte I. Installazione di Rapid SCADA su Raspberry
1. Compila sul sito Rapid Scada per ottenere la distribuzione e scaricare l'ultima versione per Linux.
2. Decomprimere i file scaricati e copiare la cartella “scada” nella directory /optare dispositivo.
3. Posizionare tre script dalla cartella “daemons” nella directory / Etc / init.d
4. Diamo pieno accesso 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. Rendere eseguibili gli script:
sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh⠀6. Aggiungi un archivio:
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. Installa Mono .NET Framework:
sudo apt-get install mono-complete⠀8. Installa il server HTTP Apache:
sudo apt-get install apache2⠀9. Installa moduli aggiuntivi:
sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server4⠀10. Creare un collegamento all'applicazione Web:
sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada⠀11. Copia il file dall'archivio scaricato nella cartella “apache”. scada.conf alla rubrica / etc / apache2 / sites-available
sudo a2ensite scada.conf⠀12. Andiamo su questa strada sudo nano /etc/apache2/apache2.conf e aggiungi quanto segue alla fine del file:
<Directory /var/www/html/scada/>
<FilesMatch ".(xml|log|bak)$">
Require all denied
</FilesMatch>
</Directory>⠀13. Esegui lo script:
sudo /opt/scada/svc_install.sh⠀14. Riavvia il lampone:
sudo reboot⠀15. Apertura del sito web:
http://IP-адрес устройства/scada⠀16. Nella finestra che si apre, inserisci il tuo login "Amministratore" e password "12345".
Seconda parte. Installazione di Rapid SCADA su Windows
Sarà necessaria l'installazione di Rapid SCADA su Windows per configurare Raspberry e la configurazione del progetto. In teoria, questo può essere fatto sul Raspberry stesso, ma il supporto tecnico ci ha consigliato di utilizzare l'ambiente di sviluppo su Windows, poiché qui funziona più correttamente che su Linux.
Quindi, iniziamo:
- Aggiorniamo Microsoft .NET Framework all'ultima versione;
- Scarica Rapid SCADA per Windows e installazione offline;
- Avviare l'applicazione "Amministratore". In esso svilupperemo il progetto stesso.
Durante lo sviluppo, è necessario prestare attenzione ad alcuni punti:
1. La numerazione dei registri in questo sistema SCADA inizia dall'indirizzo 1, quindi abbiamo dovuto aumentare di uno la numerazione dei nostri registri. 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 distribuire correttamente il progetto sul sistema operativo Linux, nelle impostazioni è necessario andare su “Server” -> “Impostazioni generali” e fare clic sul pulsante “Per Linux”:
Figura 4 - Riconfigurazione delle directory in Rapid SCADA (immagine cliccabile)
3. Definire la porta di polling per Modbus RTU nello stesso modo in cui è definita nel sistema Linux del dispositivo. Nel nostro caso lo è /dev/ttyUSB0
Figura 5 - Riconfigurazione delle directory in Rapid SCADA (immagine cliccabile)
In caso di domande, è possibile ottenere tutte le istruzioni di installazione aggiuntive da o sul loro .
Parte III. Sviluppo del progetto e download sul dispositivo
Lo sviluppo e la visualizzazione del progetto avviene direttamente nel browser stesso. Questo non è del tutto consueto dopo i sistemi SCADA desktop, ma è abbastanza comune.
Separatamente, vorrei sottolineare l'insieme limitato di elementi di visualizzazione (Figura 6). I componenti integrati includono un LED, un pulsante, un interruttore a levetta, un collegamento e un puntatore. Tuttavia, il grande vantaggio è che questo sistema SCADA supporta immagini e testo dinamici. Con una conoscenza minima degli editor grafici (Corel, Adobe Photoshop, ecc.), Puoi creare le tue librerie di immagini, elementi e trame e il supporto per elementi GIF ti consentirà di aggiungere animazione alla visualizzazione del processo tecnologico.
Figura 6 — Strumenti dell'editor dello schema in Rapid SCADA
Nell'ambito di questo articolo, non vi era alcun obiettivo di descrivere passo dopo passo il processo di creazione grafica di un progetto in Rapid SCADA. Pertanto non ci soffermeremo su questo punto in dettaglio. Nell'ambiente dello sviluppatore, il nostro semplice progetto "Sistema di fornitura di aria compressa" per una stazione di compressione si presenta così (Figura 7):
Figura 7 — Editor dello schema in Rapid SCADA (immagine cliccabile)
Successivamente, carica il nostro progetto sul dispositivo. Per fare ciò, indichiamo l'indirizzo IP del dispositivo per trasferire il progetto non su localhost, ma sul nostro computer incorporato:
Figura 8 - Caricamento del progetto sul dispositivo in Rapid SCADA (immagine cliccabile)
Di conseguenza, abbiamo ottenuto qualcosa di simile (Figura 9). Sul lato sinistro dello schermo sono presenti dei LED che riflettono lo stato di funzionamento dell'intero sistema (compressore), nonché lo stato di funzionamento delle valvole (aperte o chiuse), e nella parte centrale dello schermo è presente una visualizzazione del processo tecnologico con la capacità di controllare i dispositivi utilizzando interruttori a levetta. Quando viene aperta una particolare valvola, il colore sia della valvola stessa che della linea corrispondente cambia da grigio a verde.
Figura 9 — Progetto della stazione di compressione (l'animazione GIF è cliccabile)
è possibile scaricare il file di questo progetto per la revisione.
La Figura 10 mostra il risultato complessivo.
Figura 10 – Sistema SCADA su Raspberry
risultati
L'emergere di potenti computer industriali integrati rende possibile espandere e integrare le funzionalità dei controllori logici programmabili. L'installazione di sistemi SCADA simili su di essi può coprire i compiti di un piccolo processo produttivo o tecnologico. Per compiti più grandi con un gran numero di utenti o maggiori requisiti di sicurezza, molto probabilmente dovrai installare server completi, armadi di automazione e i soliti PLC. Tuttavia, per i punti di automazione di medie e piccole dimensioni, come piccoli edifici industriali, caldaie, stazioni di pompaggio o case intelligenti, una soluzione del genere sembra appropriata. Secondo i nostri calcoli, tali dispositivi sono adatti per compiti con un massimo di 500 punti di input/output dati.
Se hai esperienza nel disegno in vari editor grafici e non ti dispiace il fatto che dovrai creare tu stesso elementi di diagrammi mnemonici, allora l'opzione con Rapid SCADA per Raspberry è molto ottimale. La sua funzionalità come soluzione già pronta è alquanto limitata, poiché è Open Source, ma consente comunque di coprire i compiti di un piccolo edificio industriale. Pertanto, se prepari tu stesso i modelli di visualizzazione, è del tutto possibile utilizzare questa soluzione per integrare, se non tutti, almeno una parte dei tuoi progetti.
Quindi, per capire quanto può essere utile per te una soluzione del genere su Raspberry e quanto sono sostituibili i tuoi progetti con sistemi SCADA Open Source su Linux, sorge una domanda ragionevole: quali sistemi SCADA usi più spesso?
Solo gli utenti registrati possono partecipare al sondaggio. Per favore.
Quali sistemi SCADA usi più spesso?
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35.2%Simatic WinCC (TIA Portal)18
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7.8%Entra in contatto con Wonderware4
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5.8%Modalità traccia3
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15.6%CoDeSys8
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0%Genesi0
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3.9%Soluzioni PCVue2
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3.9%Vijeo Citect2
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17.6%Maestro SCADA9
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3.9%iRidium mobile2
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3.9%Semplice-Scada2
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7.8%SCADA rapido4
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1.9%SCADA aggregato1
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39.2%Un'altra opzione (risposta nel commento)20
51 utenti hanno votato. 33 utenti si sono astenuti.
Fonte: habr.com