SCADA 4Dをマスターします。 ARM に生命は存在するのでしょうか?

産業オートメーションの分野で豊富な経験を持つ当社は、問題を解決するための最良のオプションを常に探しています。 顧客の技術仕様に応じて、ハードウェアとソフトウェア ベースを選択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、原則として、MasterSCADA 3.XX が選択されます。 しかし、太陽の下では永遠に続くものはありません...

この記事では、MasterSCADA 4D に切り替えた私の経験、前提条件、ARM アーキテクチャの組み込みコンピュータでの動作の機能について説明します。

前提条件

私たちは、Insat の比較的新しい開発である MasterSCADA 4D のテストを少し前に開始しました。 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分野の専門家を対象に独立した調査をいくつか実施し、どの SCADA システムが最も人気があるかを調べました (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 位となっています。

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

XNUMX 番目の前提条件は次のとおりです。

次に、MasterSCADA 4D 自体に直接移動しましょう。 これは、開発環境と実行環境の XNUMX つのソフトウェア製品で構成されます。 これらの各部分がどのように機能するかについては、以下で説明します。

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 Web サイトから無料バージョンを入手し、プロンプトに従ってインストールする必要があります。

図 2 — 開発環境のインターフェース (画像をクリック可能)

最初に目を引くのは、開発環境の快適なインターフェイスとプロジェクトの便利な階層構造です。 XNUMX つのプロジェクトで、自動化された職場だけでなく、コントローラーから始まりサーバーまたはオペレーターのワークステーションに至る施設全体のプログラムも作成できるようになりました。

開発環境は Windows OS 上でのみ動作します。Windows OS は比較的なじみがあり、許容しやすいものですが、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機能にうれしい驚きを与えました。これについては後ほど説明します。

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、インターネット上でアイコンを描画したり検索したりすることなく、視覚化要素を自分で見つけることができるようになります。

図 3 — 視覚化要素 (画像をクリック可能)

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、RTU over TCP
• DCON
• OPC UA/DA/HDA
• IEC61850
• SNMP
• PostgreSQL
• MQTT
• IEC104
• MSSQL
• MySQL
• Mercury（別館）など

実行時環境

ランタイム環境は、さまざまなオペレーティング システムおよびパーソナル コンピュータ アーキテクチャ上で起動できます。また、ローカル マシン上でランタイムを実行することもできます。ランタイム環境は、開発環境と一緒にインストールされ、制限なく 32 時間 (または XNUMX タグ) 実行されます。

AntexGate デバイス

MasterSCADA ランタイムは、ARM プロセッサ アーキテクチャと Debian オペレーティング システムを搭載した AntexGate 組み込み PC に別個のオプションとしてプリインストールされており、このデバイスで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

デバイスについて詳しく読むことができます 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ポーリングとデバイス制御を作成しました。ポーリングのセットアップ プロセスは直感的で、使い慣れた OPC サーバーのセットアップに似ています。 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用に 5 つのポンプと XNUMX つのバルブを制御する単純なプロジェクトを作成してみましょう。 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 (画像をクリック可能)

その結果、HTML6 をサポートするすべてのブラウザで動作する簡単なニーモニック図 (図 5) が得られました。

図6｜ニーモニック図（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も可能ですが、ニーモニック ダイアグラム上のデータを表示するためのクライアントの選択は、このオプションによって制限されません。
私たちの場合、デバイスは HDMI、イーサネット、3G 経由で情報出力を提供します。
HDMI 経由で接続する場合、AntexGate の内蔵ブラウザを介して 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監視の仕組み（画像をクリック可能）

興味深いニュースは、待望の MQTT プロトコルでしたが、通常、SCADA システム内のリモート オブジェクトを監視するには十分ではありませんでした。
現在、誰もがインターネット上に固定 IP アドレスを持つ安価な VDS サーバー (企業 Web サイトサーバーなど) を取得し、その上に MQTT ブローカー (Mosquito など) をデプロイする機会を持っています。
MQTT ブローカーを備えた 900 台のサーバーを受け取ったことで、固定 IP などの高価なオペレーター サービスを簡単に取り除くことができ、4000G 通信に年間 3 ルーブルの代わりに XNUMX ルーブルを支払うことができます。

図 8 — MQTT 監視構造 (画像をクリック可能)

インターネット上の Modbus TCP プロトコルを介したデータ送信は通信のセキュリティと品質を保証しないため、このような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、データのセキュリティも確保します。
したがって、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複製可能なプロジェクトを販売できます。 また、IP アドレスの設定と割り当てに頭を悩ませる人はいません。クライアントは自分で SIM カードを挿入するか、DHCP サーバーを使用してルーターに接続します。

スピードパフォーマンス

プロジェクトの場合、主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、各ノードの作成時にはメイン タスクが XNUMX つだけあります。 プロジェクト開発者は、特定のプロジェクトの操作に必要なだけそれらを作成できます。 計算の機能 (計算サイクルなど) は、特定のタスクの設定によって異なります。 それらはそれぞれ、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、複数のコアを備えた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」はシステム内の別個のプロセスとして起動され、負荷はプロセッサー全体に均等に分散されます。 AntexGate デバイスには、4 GHz の 1.2 コアと 1 GB の RAM を備えた ARM プロセッサが搭載されているため、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 と比較して、AntexGate は同じ価格で少なくとも 4 倍のコンピューティング能力を提供できます。

図 9 — ランタイム モードでの AntexGate コンピューティング機能のロード (画像をクリック可能)

図 9 からわかるように、CPU 負荷は 2,5% を超えず、61MB のメモリのみが割り当てられています。 したがって、小規模なランタイム プロジェクトは、組み込みリソースをほとんど消費しません。
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 I/O 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際の AntexGate のコンピューティング機能のロード (画像をクリック可能)

上の図からわかるように、CPU 使用率は平均 2,5% から 6% に上昇しており、割り当てられたメモリは 3MB 増加しただけです。
デバイスのコンピューティング リソースが大量に供給されているため、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、検討中の SCADA システムのクロスプラットフォームの性質にも注目したいと思います。これにより、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の幅広い選択肢が得られます。 このアプローチのおかげで、オペレーティング システムまたは PC アーキテクチャ間の移行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操作に関する情報は私たちが望んでいるほど多くありません。 ただし、会社の公式 Web サイトから無料の開発環境をダウンロードでき、プログラムの操作に関する詳細なヘルプが提供されています。

図 11 — ヘルプ ウィンドウ (画像をクリック可能)

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紹介データが含まれており、多くのことは述べていないと言いたいと思います。 ただし、皆様のご支援があれば、このソフトウェア製品の操作に関するより詳細な例とレッスンをリリースする予定です。

どのような質問に最も興味があるのか​​をコメントで確認したいと思います。 可能であれば、最もよくある質問を MasterSCADA 4D でのプロジェクト作成に関するレッスンに変えます。

出所： habr.com