L'inverno sta arrivando. I controllori logici programmabili (PLC) stanno gradualmente cedendo il posto ai computer personali integrati. Questo è dovuto al fatto che la potenza dei computer consente a un singolo dispositivo di raccogliere le funzionalità di un controllore programmabile, di un server e, se il dispositivo ha un'uscita HDMI, anche di un posto di lavoro automatizzato per l'operatore. In sintesi: un server web, una parte OPC, un database e un'unità di lavoro automatizzata in un unico involucro, il tutto al costo di un PLC.
In questo articolo esploreremo la possibilità di utilizzare questi 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 per una stazione di compressione astratta, le cui funzioni includeranno il controllo remoto di un compressore e di tre valvole, oltre alla visualizzazione del processo tecnologico per la produzione di aria compressa.
Dobbiamo dire subito che ci sono due modi per affrontare il problema. In sostanza, non si distinguono l'uno dall'altro; la questione riguarda solo l'aspetto estetico e pratico. Quindi, ciò di cui abbiamo bisogno è:
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 all'uso basata su Raspberry, raccomandata per installazioni in ambienti industriali con porte RS485 integrate. Ad esempio, una simile a quella nella figura 2, basata sul modulo Raspberry CM3+.
Figura 2 — Dispositivo AntexGate
2. Dispositivo con Modbus su più registri di controllo;
3. PC con Windows per la configurazione del progetto.
Fasi dello sviluppo:
Parte I. Installazione di Rapid SCADA su Raspberry
1. Compilare sul sito di Rapid Scada per ottenere il pacchetto e scaricare l'ultima versione per Linux.
2. Decomprimere i file scaricati e copiare la cartella «scada» nella directory /opt dispositivi.
3. Copiamo tre script dalla cartella "daemons" nella directory /etc/init.d
4. Diamo 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 eseguibili gli script:
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 il 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 link 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 a questo 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 dispositivo/scada⠀16. Nella finestra aperta inseriamo il login «admin» e la password «12345».
Parte II. Installazione di Rapid SCADA su Windows
L'installazione di Rapid SCADA su Windows sarà necessaria per configurare Raspberry e il progetto. In teoria, si potrebbe fare anche sulla Raspberry stessa, ma il nostro supporto tecnico ha consigliato di utilizzare un ambiente di sviluppo su Windows, poiché qui funziona meglio che su Linux.
Quindi, iniziamo:
- Aggiorniamo Microsoft .NET Framework all'ultima versione disponibile;
- Scarichiamo Installiamo Rapid SCADA per Windows in modalità offline;
- Avviamo l'applicazione «Amministratore». Qui svilupperemo il progetto stesso.
Durante lo sviluppo è necessario prestare attenzione ad 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: 512+1 e così via:
Figura 3 — Numerazione dei registri in Rapid SCADA (immagine cliccabile)
2. Per riconfigurare le directory e garantire un corretto dispiegamento del progetto su un 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. Definiamo la porta di polling per Modbus RTU come viene stabilita 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 avvengono direttamente nel browser. Non è esattamente comune dopo i sistemi SCADA desktop, ma è assolutamente fattibile.
Vale la pena notare il set limitato di elementi di visualizzazione (figura 6). Tra i componenti integrati ci sono un LED, un pulsante, un interruttore, un link e un indicatore. Tuttavia, un grande vantaggio è che questo sistema SCADA supporta immagini e testo 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 animazioni nella visualizzazione del processo tecnologico.
Figura 6 — Strumenti dell'editor di schemi in Rapid SCADA
In this article, there was no intention to detail the step-by-step process of graphically creating a project in Rapid SCADA. Therefore, we will not dwell on this point. In the developer environment, our simple project 'Compressed Air Supply Systems' of the compressor station looks as follows (Figure 7):
Figure 7 — Schema Editor in Rapid SCADA (clickable image)
Next, we upload our project to the device. To do this, we specify the device's IP address to transfer the project not to localhost, but to our embedded computer:
Figure 8 — Project Upload to Device in Rapid SCADA (clickable image)
As a result, we obtained something similar (Figure 9). On the left side of the screen are LEDs reflecting the operational status of the entire system (compressor), as well as the status of the valves (open or closed). In the central part of the screen, there is a visualization of the technological process with the ability to control devices via switches. When a valve is opened or closed, the color changes from gray to green for both the valve itself and the corresponding pipeline.
Figura 9 - Progetto della stazione di compressione (GIF interattiva)
Puoi scaricare il file di questo progetto per una consultazione.
La figura 10 mostra come appare in generale ciò che abbiamo realizzato.
Figura 10 - Sistema SCADA su Raspberry
Conclusioni
L'emergere di potenti computer industriali embedded consente di ampliare e completare le funzionalità dei controllori logici programmabili. L'installazione di tali sistemi SCADA può coprire le esigenze di piccole produzioni o processi tecnologici. Per compiti di maggiori dimensioni con un numero elevato di utenti o con elevate esigenze di sicurezza, sarà probabilmente necessario installare server completi, armadi di automazione e i tradizionali PLC. Tuttavia, per punti di automazione media e piccola, come piccoli edifici produttivi, centrali termiche, pompe o case intelligenti, questa soluzione sembra ragionevole. Secondo i nostri calcoli, tali dispositivi sono adatti per compiti fino a 500 punti di ingresso/uscita dati.
Se hai esperienza nel disegno con vari editor grafici e non ti da fastidio dover creare autonomamente gli elementi delle mnemografie, la soluzione Rapid SCADA per Raspberry è piuttosto ottimale. La sua funzionalità come soluzione pronta è piuttosto limitata, essendo Open Source, ma consente comunque di coprire le esigenze di un piccolo impianto produttivo. Pertanto, se prepari dei modelli di visualizzazione, puoi tranquillamente utilizzare questa soluzione per integrare, se non tutti, almeno una parte dei tuoi progetti.
Quindi, per capire quanto possa essere utile per te una soluzione del genere su Raspberry e quanto i tuoi progetti siano sostituibili da sistemi SCADA Open Source su Linux, sorge una domanda del tutto ragionevole: quali sistemi SCADA utilizzi più frequentemente?
Solo gli utenti registrati possono partecipare al sondaggio. , per favore.
Quali sistemi SCADA utilizzi più frequentemente?
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%Altro (risposta nei commenti)20
Hanno votato 51 utenti. 33 utenti si sono astenuti.
Fonte: habr.com
