SCADA על פטל: מיתוס או מציאות?

החורף מגיע. בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC) מוחלפים בהדרגה במחשבים אישיים משובצים. זאת בשל העובדה שכוחם של מחשבים מאפשר למכשיר אחד לשלב את הפונקציונליות של בקר ניתן לתכנות, שרת, ו(אם למכשיר יש יציאת HDMI) גם תחנת עבודה אוטומטית למפעיל. סך הכל: שרת אינטרנט, חלק OPC, מסד נתונים ותחנת עבודה במארז בודד, וכל זה בעלות של PLC אחד.

במאמר זה נשקול את האפשרות להשתמש במחשבים משובצים כאלה בתעשייה. בואו ניקח כבסיס מכשיר המבוסס על Raspberry Pi, נתאר שלב אחר שלב את תהליך התקנת מערכת SCADA פתוחה וחינמית של קוד פתוח בעיצוב רוסי - Rapid SCADA, וגם לפתח פרויקט לתחנת מדחס מופשטת, המשימות של שיכלול שליטה מרחוק על מדחס ושלושה שסתומים, וכן הדמיה של תהליך ייצור האוויר הדחוס.

תנו לנו מיד להסתייג שניתן לפתור את הבעיה בשתי דרכים. ביסודו, הם אינם שונים זה מזה בשום צורה, השאלה היחידה היא המרכיב האסתטי והמעשי. אז, אנחנו צריכים:

1.1 האפשרות הראשונה מרמזת על נוכחותו של ה-Raspberry Pi 2/3/4 עצמו, כמו גם על נוכחותו של ממיר USB ל-RS485 (מה שנקרא "שריקה", שניתן להזמין מ- Alliexpress).

איור 1 - Raspberry Pi 2 וממיר USB ל-RS485

1.2 האפשרות השנייה כוללת כל פתרון מוכן המבוסס על Raspberry, מומלץ להתקנות בסביבות תעשייתיות עם יציאות RS485 מובנות. לדוגמה, כמו באיור 2, המבוסס על מודול Raspberry CM3+.

איור 2 - מכשיר AntexGate

2. מכשיר עם Modbus למספר אוגרי בקרה;

3. Windows PC כדי להגדיר את הפרויקט.

שלבי פיתוח:

1. חלק I. התקנת Rapid SCADA על Raspberry;
2. חלק שני. התקנה של Rapid SCADA על Windows;
3. חלק ג'. פיתוח פרויקטים והורדה למכשיר;
4. מסקנות.

חלק א' התקנת Rapid SCADA על Raspberry

1. מלא טופס באתר Rapid Scada כדי להשיג את ההפצה ולהוריד את הגרסה העדכנית ביותר ללינוקס.

2. פתח את ה-zip את הקבצים שהורדת והעתק את תיקיית "scada" לספרייה / opt מכשירים.

3. מקם שלושה סקריפטים מתיקיית "דימון" בספרייה /etc/init.d

4. אנו נותנים גישה מלאה לשלוש תיקיות יישומים:

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. הפיכת סקריפטים לניתנים להפעלה:

sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh

⠀6. הוסף מאגר:

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. התקן את Mono .NET Framework:

sudo apt-get install mono-complete

⠀8. התקן את שרת ה-Apache HTTP:

sudo apt-get install apache2

⠀9. התקן מודולים נוספים:

sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server4

⠀10. צור קישור לאפליקציית האינטרנט:

sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada

⠀11. העתק את הקובץ מהארכיון שהורדתי בתיקיית "apache". scada.conf לספרייה / etc / apache2 / אתרים זמינים

sudo a2ensite scada.conf

⠀12. בואו נלך בדרך הזו sudo nano /etc/apache2/apache2.conf והוסיפו את הדברים הבאים לסוף הקובץ:

<Directory /var/www/html/scada/>
  <FilesMatch ".(xml|log|bak)$">
    Require all denied
  </FilesMatch>
</Directory>

⠀13. בצע את הסקריפט:

sudo /opt/scada/svc_install.sh

⠀14. אתחול פטל:

sudo reboot

⠀15. פתיחת האתר:

http://IP-адрес устройства/scada

⠀16. בחלון שנפתח, הזן את פרטי הכניסה שלך "מנהל מערכת" וסיסמא «12345».

חלק שני. התקנת Rapid SCADA ב-Windows

תידרש התקנה של Rapid SCADA ב-Windows כדי להגדיר את התצורה של Raspberry ותצורת הפרויקט. בתיאוריה, אתה יכול לעשות זאת על הפטל עצמו, אבל התמיכה הטכנית המליצה לנו להשתמש בסביבת הפיתוח ב-Windows, מכיוון שהיא עובדת יותר נכון כאן מאשר בלינוקס.

אז נתחיל:

1. אנו מעדכנים את Microsoft .NET Framework לגרסה העדכנית ביותר;
2. הורד ערכת הפצה Rapid SCADA עבור Windows והתקן במצב לא מקוון;
3. הפעל את אפליקציית "מנהל מערכת". בו נפתח את הפרויקט עצמו.

בעת הפיתוח, עליך לשים לב לכמה נקודות:

1. מספור האוגרים במערכת SCADA זו מתחיל מכתובת 1, ולכן היינו צריכים להגדיל את המספור של הרשמים שלנו באחד. במקרה שלנו זה: 512+1 וכן הלאה:

איור 3 - מספור אוגרים ב-Rapid SCADA (ניתן ללחוץ על התמונה)

2. כדי להגדיר מחדש את הספריות ולפרוס נכון את הפרויקט במערכת ההפעלה לינוקס, בהגדרות אתה צריך ללכת ל"שרת" -> "הגדרות כלליות" וללחוץ על כפתור "עבור לינוקס":

איור 4 - הגדרה מחדש של ספריות ב-Rapid SCADA (ניתן ללחוץ על התמונה)

3. הגדר את יציאת הסקר עבור Modbus RTU באותו אופן כפי שהוא מוגדר במערכת הלינוקס של המכשיר. במקרה שלנו זה כן /dev/ttyUSB0

איור 5 - הגדרה מחדש של ספריות ב-Rapid SCADA (ניתן ללחוץ על התמונה)

אם יש לך שאלות כלשהן, ניתן לקבל את כל הוראות ההתקנה הנוספות אתר החברה או עליהם ערוץ יוטיוב.

חלק ג'. פיתוח פרויקטים והורדה למכשיר

הפיתוח וההדמיה של הפרויקט נוצרים ישירות בדפדפן עצמו. זה לא לגמרי נהוג אחרי מערכות SCADA שולחניות, אבל זה די נפוץ.

בנפרד, ברצוני לציין את הסט המצומצם של רכיבי הדמיה (איור 6). הרכיבים המובנים כוללים נורית LED, כפתור, מתג מתג, קישור ומצביע. עם זאת, היתרון הגדול הוא שמערכת SCADA זו תומכת בתמונות וטקסט דינמיים. עם ידע מינימלי של עורכים גרפיים (Corel, Adobe Photoshop וכו'), תוכלו ליצור ספריות משלכם של תמונות, אלמנטים ומרקמים, ותמיכה ברכיבי GIF תאפשר לכם להוסיף אנימציה להדמיה של התהליך הטכנולוגי.

איור 6 - כלי עורך סכימה ב-Rapid SCADA

במסגרת מאמר זה, לא הייתה מטרה לתאר שלב אחר שלב את תהליך היצירה הגרפית של פרויקט ב-Rapid SCADA. לפיכך, לא נתעכב על נקודה זו בהרחבה. בסביבת המפתחים, הפרויקט הפשוט שלנו "מערכת אספקת אוויר דחוס" עבור תחנת מדחס נראה כך (איור 7):

איור 7 - עורך סכימה ב-Rapid SCADA (ניתן ללחוץ על התמונה)

לאחר מכן, העלה את הפרויקט שלנו למכשיר. לשם כך, אנו מציינים את כתובת ה-IP של המכשיר כדי להעביר את הפרויקט לא ל-localhost, אלא למחשב המוטבע שלנו:

איור 8 - העלאת הפרויקט למכשיר ב-Rapid SCADA (ניתן ללחוץ על התמונה)

כתוצאה מכך, קיבלנו משהו דומה (איור 9). בצד שמאל של המסך ישנן נוריות המשקפות את מצב הפעולה של כל המערכת (קומפרסור), וכן את מצב הפעולה של השסתומים (פתוחים או סגורים), ובחלק המרכזי של המסך ישנה הדמיה של התהליך הטכנולוגי עם יכולת לשלוט במכשירים באמצעות מתגי מתג. כאשר שסתום מסוים נפתח, צבעו של השסתום עצמו והן של הכביש המהיר המתאים משתנה מאפור לירוק.

איור 9 - פרויקט תחנת מדחס (אנימציית GIF ניתנת ללחיצה)

כאן אתה יכול להוריד את הקובץ של פרויקט זה לבדיקה.

איור 10 מראה כיצד נראית התוצאה הכוללת.

איור 10 - מערכת SCADA על Raspberry

ממצאים

הופעתם של מחשבים תעשייתיים משובצים רבי עוצמה מאפשרת להרחיב ולהשלים את הפונקציונליות של בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות. התקנת מערכות SCADA דומות עליהם יכולה לכסות את המשימות של ייצור קטן או תהליך טכנולוגי. עבור משימות גדולות יותר עם מספר רב של משתמשים או דרישות אבטחה מוגברות, סביר להניח שתצטרך להתקין שרתים מן המניין, ארונות אוטומציה ו-PLC הרגילים. עם זאת, עבור נקודות של אוטומציה בינונית וקטנה כמו מבני תעשייה קטנים, בתי דוודים, תחנות שאיבה או בתים חכמים, פתרון כזה נראה מתאים. לפי החישובים שלנו, מכשירים כאלה מתאימים למשימות עם עד 500 נקודות קלט/פלט נתונים.

אם יש לך ניסיון בציור בעורכים גרפיים שונים ולא אכפת לך מהעובדה שתצטרך ליצור אלמנטים של דיאגרמות מנמוניות בעצמך, אז האפשרות עם Rapid SCADA עבור Raspberry היא אופטימלית מאוד. הפונקציונליות שלו כפתרון מוכן מוגבלת במידה מסוימת, מכיוון שהוא קוד פתוח, אך הוא עדיין מאפשר לך לכסות את המשימות של בניין תעשייתי קטן. לכן, אם אתה מכין לעצמך תבניות להדמיה, אז זה בהחלט אפשרי להשתמש בפתרון הזה כדי לשלב, אם לא את כולם, אז חלק מהפרויקטים שלך.

לפיכך, על מנת להבין עד כמה פתרון כזה על Raspberry יכול להיות שימושי עבורכם ועד כמה הפרויקטים שלכם ניתנים להחלפה במערכות SCADA בקוד פתוח בלינוקס, עולה שאלה סבירה: באילו מערכות SCADA אתם משתמשים לרוב?

רק משתמשים רשומים יכולים להשתתף בסקר. להתחברבבקשה.

באילו מערכות SCADA אתה משתמש לרוב?

• 35.2%SIMATIC WinCC (פורטל TIA)18

• 7.8%Intouch Wonderware4

• 5.8%מצב מעקב 3

• 15.6%CoDeSys8

• 0%בראשית 0

• 3.9%PCVue Solutions2

• 3.9%Vijeo Citect2

• 17.6%מאסטר SCADA9

• 3.9%iRidium mobile2

• 3.9%Simple-Scada2

• 7.8%מהיר SCADA4

• 1.9%AggreGate SCADA1

• 39.2%אפשרות נוספת (תשובה בתגובה)20

51 משתמשים הצביעו. 33 משתמשים נמנעו.

מקור: www.habr.com