SCADA 4Dをマスターします。 ARM に生命は存在するのか?

当社は産業オートメーションの分野で豊富な経験を有しており、常に問題を解決するための最善の選択肢を模索しています。顧客の技術的要件に応じて、いずれかのソフトウェアおよびハードウェア ベースを決定する必要がありました。また、TIA ポータルと組み合わせて Siemens 機器をインストールするための厳格な要件がない場合は、原則として MasterSCADA 3.XX が選択されます。しかし、月の下では永遠に続くものは何もありません...

この記事の後半では、MasterSCADA 4D への切り替えの経験、前提条件、ARM アーキテクチャの組み込みコンピューターでの動作の特徴について説明します。

前提条件

私たちは少し前に、Insat の比較的新しい開発である MasterSCADA 4D のテストを始めました。これにはいくつかの前提条件がありました。まず、産業オートメーションの専門家を対象に、どの SCADA システムが最も人気があるかを調べるために、いくつかの独立した調査を実施しました (図 1)。調査結果によると、MasterSCADAシステムは国内システムの中で第XNUMX位にランクされています。

図 1 - 最も人気のある SCADA システムの調査結果 (クリック可能な画像)

2 番目の前提条件として考えられるのは...

それでは、MasterSCADA 4D 自体に直接進みましょう。開発環境と実行環境という XNUMX つのソフトウェア製品で構成されています。以下では、これらの各部分の動作について説明します。

開発環境

システム プロジェクトは MasterSCADA 4D 開発環境で作成されます。これを行うには、Insat 社の Web サイトから無料バージョンを入手し、指示に従ってインストールする必要があります。

図 2 - 開発環境インターフェース (クリック可能な画像)

最初に目を引くのは、開発環境の快適なインターフェースと、プロジェクト構築の便利な階層構造です。現在では、1 つのプロジェクトで、自動化された作業場だけでなく、コントローラーからサーバーまたはオペレーターのワークステーションまで、オブジェクト全体のプログラムを作成できます。

開発環境はOS上でのみ動作します Windowsこれは比較的馴染みやすく許容範囲内ですが、ランタイム環境（RunTime）は、さまざまなオペレーティングシステムやプロセッサアーキテクチャに統合できる能力で嬉しい驚きを与えてくれました。これについては後ほど詳しく説明します。

視覚化要素の大規模なライブラリにも満足しました。さまざまな分野の専門家は、描画したりインターネットでアイコンを検索したりすることなく、自分で視覚化要素を見つけることができます。

図 3 - 視覚化要素 (画像はクリック可能)

通信プロトコル

システムはさまざまなドライバー (交換プロトコル) をサポートしており、これらはデフォルトで MasterSCADA 4D に統合されています。

• Modbus TCP/RTU、TCP 経由の RTU
• DCON
• OPC UA/HDA の仕様
• IEC61850
• SNMP
• PostgreSQL
• MQTT
• IEC104
• MSSQL
• MySQL
• Mercury（別ライブラリ）など。

ランタイム環境

ランタイム環境は、さまざまなオペレーティング システムやパーソナル コンピュータ アーキテクチャで起動できます。また、ローカル マシンで RunTime を起動することもできます。RunTime は開発環境と一緒にインストールされ、制限なしで 32 時間 (または XNUMX タグ) 機能します。

AntexGateデバイス

MasterSCADA Runtimeは、ARMプロセッサアーキテクチャとオペレーティングシステムを搭載したAntexGate組み込みPCに、別オプションとしてプリインストールされています。 Debianこのデバイスについてテストを実施します。

図4 — AntexGateデバイス

特徴：

• CPU: 4コア x64 ARM v8 Cortex-A53
• 1.2Mhz RAM: LPDDR2 1024MB
• 不揮発性メモリ: 8/16/32GB eMMC

デバイスの詳細については、 ここで.

実行デバイスでプログラムを実行してみましょう。たとえば、Modbus RTU プロトコルを使用してデバイスのポーリングと制御を作成しました。ポーリングを設定するプロセスは直感的で、使い慣れた OPC サーバーを設定するプロセスと多少似ています。確かに、RunTime にはデータ交換用のプロトコル ドライバーが組み込まれています。

例として、抽象的な製造プロセスに必要な 5 つのポンプと XNUMX つのバルブを制御する簡単なプロジェクトを作成します。開発環境では、図 XNUMX のようになります。

図 5 - 開発環境のプロジェクト (画像はクリック可能)

その結果、HTML6 をサポートするどのブラウザでも機能するシンプルなニーモニック ダイアグラム (図 5) が得られました。

図 6 - 記憶法図 (GIF アニメーションはクリック可能)

HMI情報表示オプション

WEB 経由で実行環境に接続することが可能であり、このオプションでは、ニーモニック図上のデータを表示するためのクライアントの選択が制限されることはありません。
私たちの場合、デバイスは HDMI、イーサネット、3G 経由で情報を出力します。
HDMI 経由で接続する場合は、AntexGate の組み込みブラウザを介して LocalHost 127.0 0.1:8043 にアクセスするか、別の「シンクライアント」を使用してインターネットまたは企業のローカルネットワーク上の固定 IP:8043 アドレスに接続します。

図 7 — WEB 監視構造 (画像はクリック可能)

興味深いニュースは、SCADA システムでリモート オブジェクトを監視するために通常欠けていた、待望の MQTT プロトコルでした。
今日では、誰もがインターネット上で固定 IP アドレスを持つ安価な VDS サーバー (たとえば、会社の Web サイト サーバー) を入手し、そこに MQTT ブローカー (たとえば、Mosquito) を展開する機会があります。
MQTT ブローカーを備えたサーバーを 900 台受け取ることで、高価なオペレーター サービス (固定 IP) を簡単に廃止し、4000G 接続に年間 3 ルーブルを支払う代わりに XNUMX ルーブルを支払うだけで済みます。

図 8 - MQTT 監視構造 (クリック可能な画像)

このタイプのネットワーク構築は、トラフィックを節約するだけでなく、インターネット上の Modbus TCP プロトコルを介したデータ転送では通信のセキュリティと品質が保証されないため、データのセキュリティも確保されます。
この方法では、クライアントがインターネット プロバイダーを自分で選択するレプリカ プロジェクトを販売できます。また、IP アドレスの設定や割り当てについて心配する必要もありません。クライアントは任意の SIM カードを挿入するか、DHCP サーバーを備えたルーターに接続するだけです。

スピードパフォーマンス

プロジェクトにとって最も重要なことはスピードであり、いわゆる「タスク」がこれに役立ちます。デフォルトでは、各ノードが作成されると、メイン タスクという 1 つのタスクのみが含まれます。プロジェクト開発者は、特定のプロジェクトの作業に必要な数だけ作成できます。計算サイクルなどの計算の詳細は、特定のタスクの設定によって異なります。それぞれはデバイス内の他のものとは独立して動作します。異なるプロジェクト プログラムに異なる計算サイクルを提供する必要がある場合は、複数のタスクを作成することをお勧めします。

この機能は、複数のコアを持つプロセッサを搭載したデバイスにとって特に興味深いものです。各「タスク」はシステム内で個別のプロセスとして起動され、負荷はプロセッサ全体に均等に分散されます。 AntexGate デバイスには、4 つの 1.2 GHz コアと 1 GB の RAM を備えた ARM プロセッサが搭載されており、少なくとも 4 つの大きなタスクを作成し、コア間で負荷を分散できます。 PLC と比較すると、AntexGate は同じ価格で少なくとも 4 倍の計算能力を提供できます。

図 9 - ランタイム モードでの AntexGate のコンピューティング機能の読み込み (クリック可能な画像)

図 9 からわかるように、CPU 負荷は 2,5% 以下で、割り当てられているメモリは 61 MB のみです。したがって、実行時の小さなプロジェクトでは、組み込みリソースがほとんど消費されません。
このデバイスは、コントローラーとしてだけでなく、2000 を超える入出力ポイントのポーリングと 100 を超える WEB クライアントをサポートする機能を備えた本格的なサーバーとしても使用できます。

たとえば、9 つの WEB クライアントをデバイスに接続し、リソース消費の進行状況を確認してみましょう (図 10)。

図 10 — 9 つの WEB クライアントを接続する場合の AntexGate コンピューティング機能の読み込み (画像はクリック可能)

上の図からわかるように、CPU 使用率は平均で 2,5% から 6% に増加しましたが、メモリ割り当てはわずか 3MB しか増加していません。
デバイスのコンピューティング リソースの余裕が大きいため、開発者は MasterSCADA 4D で作成されたプログラムの品質を犠牲にする必要がありません。

クロスプラットフォーム

また、問題の SCADA システムはクロスプラットフォームであるため、インテグレーターはプロジェクトを実装するためのプラットフォームを幅広く選択できるという点にも注目したいと思います。このアプローチにより、オペレーティング システムや PC アーキテクチャ間の切り替えが非常に簡単になります。

まとめ

MasterSCADA 4D は、Insat の比較的新しい製品です。現在、このソフトウェア製品の使用方法に関する情報は、私たちが望むほど多くありません。ただし、同社の公式ウェブサイトから無料の開発環境をダウンロードすることは可能です。プログラムの操作に関する非常に詳細なヘルプがあります。

図 11 - ヘルプ ウィンドウ (画像はクリック可能)

結論として、この記事には MasterSCADA 4D ソフトウェア製品に関する入門データが含まれており、説明されていないことがたくさんあることを述べておきたいと思います。ただし、皆様のご支援により、このソフトウェア製品の操作に関するより詳細な例とチュートリアルをリリースする予定です。

皆さんが最も興味を持っている質問は何か、コメント欄で教えていただければ幸いです。そして、可能であれば、最もよく寄せられる質問を、MasterSCADA 4D でのプロジェクト作成に関するレッスンに変えていきます。

出所： habr.com