Raspberry 上の SCADA: 神話か現実か?

冬がやって来ます。 プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) は、組み込みパーソナル コンピューターに徐々に置き換えられています。 これは、コンピューターの能力により、XNUMX つのデバイスにプログラマブル コントローラー、サーバー、および (デバイスに HDMI 出力がある場合) 自動オペレーター ワークステーションの機能を組み込むことができるためです。 合計: Web サーバー、OPC パーツ、データベース、ワークステーションを XNUMX つのケースに収め、これらすべてを XNUMX 台の PLC のコストで実現します。

この記事では、このような組み込みコンピュータを産業界で使用する可能性について考えます。 Raspberry Pi ベースのデバイスをベースとして、ロシア設計のオープンソース SCADA システム (Rapid SCADA) をその上にインストールするプロセスを段階的に説明し、抽象的なコンプレッサー ステーションのプロジェクトを開発します。これには、コンプレッサーと XNUMX つのバルブの遠隔制御、圧縮空気の製造プロセスの視覚化が含まれます。

この問題は XNUMX つの方法で解決できることをすぐに確認しましょう。 基本的に、それらは互いに何の違いもありません。唯一の問題は、美的および実用的な要素です。 したがって、次のものが必要です。

1.1 最初のオプションは、Raspberry Pi 2/3/4 自体の存在と、USB-to-RS485 コンバータ (Alliexpress から注文できるいわゆる「ホイッスル」) の存在を意味します。

図 1 - Raspberry Pi 2 と USB - RS485 コンバータ

1.2 485 番目のオプションには、Raspberry ベースの既製のソリューションが含まれており、RS2 ポートが組み込まれた産業環境への設置に推奨されます。 たとえば、図 3 のように、Raspberry CMXNUMX+ モジュールに基づいています。

図 2 — AntexGate デバイス

2. いくつかの制御レジスタ用の Modbus を備えたデバイス。

3. プロジェクトを構成するための Windows PC。

開発段階:

1. パート I. Raspberry への Rapid SCADA のインストール;
2. パート II。 Windows への Rapid SCADA のインストール;
3. パートⅢ。 プロジェクトの開発とデバイスへのダウンロード。
4. 結論。

パート I. Raspberry への Rapid SCADA のインストール

1. 記入してください форму Rapid Scada Web サイトでディストリビューションを入手し、Linux 用の最新バージョンをダウンロードします。

2. ダウンロードしたファイルを解凍し、「scada」フォルダーをディレクトリにコピーします。 / opt デバイス。

3. 「daemons」フォルダーから XNUMX つのスクリプトをディレクトリに配置します。 の/ etc / init.dディレクトリ

4. XNUMX つのアプリケーション フォルダーへのフル アクセスを付与します。

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. スクリプトを実行可能にする:

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

⠀6. リポジトリを追加します。

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. Mono .NET Framework をインストールします。

sudo apt-get install mono-complete

⠀8. Apache HTTP サーバーをインストールします。

sudo apt-get install apache2

⠀9. 追加のモジュールをインストールします。

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

⠀10. Web アプリケーションへのリンクを作成します。

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

⠀11. ダウンロードしたアーカイブから「apache」フォルダーにファイルをコピーします。 scada.conf ディレクトリに / etc / apache2 / sites-available

sudo a2ensite scada.conf

⠀12. この道を進んでいきましょう sudo nano /etc/apache2/apache2.conf ファイルの末尾に次の行を追加します。

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

⠀13. スクリプトを実行します。

sudo /opt/scada/svc_install.sh

⠀14. ラズベリーを再起動します。

sudo reboot

⠀15. Web サイトを開く:

http://IP-адрес устройства/scada

⠀16. 開いたウィンドウでログイン情報を入力します 「管理者」 とパスワード «12345».

パート II。 Windows への Rapid SCADA のインストール

Raspberry とプロジェクトの構成を構成するには、Windows に Rapid SCADA をインストールする必要があります。 理論的には、これをラズベリー自体で実行できますが、テクニカル サポートは、Linux よりも Windows の開発環境の方が正しく動作するため、Windows 上の開発環境を使用するようにアドバイスしました。

それでは始めましょう。

1. Microsoft .NET Framework を最新バージョンに更新します。
2. ダウンロード中 分布 Rapid SCADA for Windows およびオフラインでインストール。
3. 「管理者」アプリケーションを起動します。 その中でプロジェクト自体を開発します。

開発するときは、次の点に注意する必要があります。

1. この SCADA システムのレジスタの番号はアドレス 1 から始まるため、レジスタの番号を 512 つ増やす必要がありました。 私たちの場合は、1+XNUMX などです。

図 3 — Rapid SCADA のレジスタの番号付け (画像をクリック可能)

2. ディレクトリを再構成し、Linux オペレーティング システムにプロジェクトを正しく展開するには、設定で [サーバー] -> [一般設定] に移動し、[Linux 用] ボタンをクリックする必要があります。

図 4 - Rapid SCADA でのディレクトリの再構成 (画像をクリック可能)

3. デバイスの Linux システムで定義されているのと同じ方法で、Modbus RTU のポーリング ポートを定義します。 私たちの場合はそうです / dev / ttyUSB0

図 5 - Rapid SCADA でのディレクトリの再構成 (画像をクリック可能)

ご質問がある場合は、追加のインストール手順をすべて次のサイトから入手できます。 会社のウェブサイト または彼らに YouTubeチャンネル.

パートⅢ。 プロジェクトの開発とデバイスへのダウンロード

プロジェクトの開発と視覚化はブラウザ自体で直接作成されます。 これは、デスクトップ SCADA システム以降ではまったく一般的ではありませんが、非常に一般的です。

これとは別に、視覚化要素のセットが限られていることにも注目してください (図 6)。 内蔵コンポーネントには、LED、ボタン、トグル スイッチ、リンク、ポインタが含まれます。 ただし、大きな利点は、この SCADA システムが動的な画像とテキストをサポートしていることです。 グラフィック エディター (Corel、Adobe Photoshop など) に関する最小限の知識があれば、画像、要素、テクスチャの独自のライブラリを作成できます。GIF 要素のサポートにより、技術プロセスの視覚化にアニメーションを追加できます。

図 6 — Rapid SCADA のスキーム エディター ツール

この記事の枠組み内では、Rapid SCADA でプロジェクトをグラフィカルに作成するプロセスを段階的に説明するという目標はありませんでした。 したがって、この点については詳しく説明しません。 開発環境では、コンプレッサーステーション用の単純なプロジェクト「圧縮空気供給システム」は次のようになります (図 7)。

図 7 — Rapid SCADA のスキーム エディター (画像をクリック可能)

次に、プロジェクトをデバイスにアップロードします。 これを行うには、プロジェクトをローカルホストではなく組み込みコンピューターに転送するデバイスの IP アドレスを指定します。

図 8 - Rapid SCADA のデバイスへのプロジェクトのアップロード (画像をクリック可能)

その結果、同様の結果が得られました (図 9)。 画面の左側にはシステム全体（コンプレッサー）の動作状態とバルブの動作状態（開閉）を反映するLEDがあり、画面中央には視覚化が表示されます。トグルスイッチを使用してデバイスを制御する機能を備えた技術プロセス。 特定のバルブが開くと、バルブ自体と対応するラインの色が灰色から緑色に変わります。

図 9 — コンプレッサー ステーション プロジェクト (GIF アニメーションはクリック可能)

それは このプロジェクトのファイルをダウンロードして確認できます。

図 10 は、全体的な結果がどのようになるかを示しています。

図 10 - Raspberry 上の SCADA システム

所見

強力な組み込み産業用コンピュータの出現により、プログラマブル ロジック コントローラの機能を拡張し、補完することが可能になりました。 同様の SCADA システムをそれらにインストールすると、小規模な生産または技術プロセスのタスクをカバーできます。 多数のユーザーを伴う大規模なタスクやセキュリティ要件の増加の場合は、本格的なサーバー、自動化キャビネット、および通常の PLC をインストールする必要がある可能性が高くなります。 ただし、小規模の工業用建物、ボイラーハウス、ポンプ場、スマートホームなどの中小規模の自動化ポイントには、このようなソリューションが適切であると思われます。 私たちの計算によれば、このようなデバイスは最大 500 のデータ入出力ポイントを持つタスクに適しています。

さまざまなグラフィック エディタで描画した経験があり、ニーモニック ダイアグラムの要素を自分で作成する必要があるという事実を気にしない場合は、Raspberry 向け Rapid SCADA のオプションが非常に最適です。 オープンソースであるため、既製のソリューションとしての機能は多少制限されていますが、それでも小規模な工業用建物のタスクをカバーできます。 したがって、視覚化テンプレートを自分で準備する場合、このソリューションを使用して、すべてではないにしても、プロジェクトの一部を統合することが十分に可能です。

したがって、Raspberry 上のこのようなソリューションがどれほど役立つか、またプロジェクトが Linux 上のオープンソース SCADA システムにどれほど置き換え可能かを理解するには、当然の疑問が生じます。どの SCADA システムを最も頻繁に使用しますか?

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どの SCADA システムを最も頻繁に使用しますか?

• 視聴者の３８%がSIMATIC WinCC (TIA ポータル)18

• 視聴者の３８%がIntouch Wonderware4

• 視聴者の３８%がトレースモード3

• 視聴者の３８%がコードシス8

• 0%Genesis0

• 視聴者の３８%がPCVue ソリューション2

• 視聴者の３８%がビジオシテクト2

• 視聴者の３８%がマスターSCADA9

• 視聴者の３８%がiリジウムモバイル2

• 視聴者の３８%がSimple-Scada2

• 視聴者の３８%が高速SCADA4

• 視聴者の３８%がアグリゲートSCADA1

• 視聴者の３８%が別のオプション (コメントで回答)20

51 人のユーザーが投票しました。 33名のユーザーが棄権した。

出所： habr.com