마스터 SCADA 4D. ARM에 생명이 있나요?

산업 자동화 분야에서 많은 경험을 갖고 있는 우리는 항상 문제를 해결하기 위한 최선의 옵션을 찾고 있습니다. 고객의 기술 사양에 따라 우리는 하나 또는 다른 하드웨어와 소프트웨어 기반을 선택해야 했습니다. 그리고 TIA 포털과 함께 Siemens 장비를 설치하기 위한 엄격한 요구 사항이 없다면 일반적으로 MasterSCADA 3.XX를 선택했습니다. 하지만 해 아래서 영원히 지속되는 것은 아무것도 없습니다...

MasterSCADA 4D로 전환한 경험, 전제 조건, 이 기사의 일부에 포함된 ARM 아키텍처 임베디드 컴퓨터에서의 작업 기능에 대해 설명합니다.

Предпосылки

우리는 얼마 전부터 Insat에서 비교적 새로운 개발인 MasterSCADA 4D를 테스트하기 시작했습니다. 여기에는 몇 가지 전제조건이 있었습니다. 먼저, 우리는 어떤 SCADA 시스템이 가장 인기가 있는지 알아보기 위해 산업 자동화 분야의 전문가들을 대상으로 여러 차례 독립적인 설문조사를 실시했습니다(그림 1). 조사 결과에 따르면 MasterSCADA 시스템은 국내 시스템 중 XNUMX위를 차지하고 있다.

그림 1 - 가장 널리 사용되는 SCADA 시스템에 대한 조사 결과(사진 클릭 가능)

두 번째 전제 조건을 고려할 수 있습니다 ...

이제 MasterSCADA 4D 자체로 직접 이동해 보겠습니다. 이는 개발 환경과 런타임 환경이라는 두 가지 소프트웨어 제품으로 구성됩니다. 아래에서는 이러한 각 부분이 어떻게 작동하는지 설명하겠습니다.

개발 환경

시스템 프로젝트는 MasterSCADA 4D 개발 환경에서 생성되며, 이를 위해서는 Insat 웹사이트에서 무료 버전을 다운로드하고 프롬프트에 따라 설치해야 합니다.

그림 2 — 개발 환경 인터페이스(그림 클릭 가능)

가장 먼저 눈길을 끄는 것은 개발 환경의 쾌적한 인터페이스와 프로젝트의 편리한 계층 구조입니다. 이제 하나의 프로젝트에서 자동화된 작업장뿐만 아니라 컨트롤러에서 시작하여 서버 또는 운영자의 워크스테이션으로 끝나는 전체 시설에 대한 프로그램을 생성할 수 있습니다.

개발 환경은 상대적으로 친숙하고 견딜 수 있는 Windows OS에서만 실행되지만 런타임 환경(RunTime)은 다양한 운영 체제 및 프로세서 아키텍처에 통합할 수 있는 기능으로 우리를 즐겁게 놀라게 했습니다. 이에 대해서는 나중에 자세히 설명합니다.

또한 시각화 요소가 포함된 대규모 라이브러리도 마음에 들었습니다. 다양한 분야의 전문가들은 그림을 그리거나 인터넷에서 아이콘을 검색할 필요 없이 스스로 시각화 요소를 찾을 수 있습니다.

그림 3 — 시각화 요소(그림 클릭 가능)

통신 프로토콜

시스템은 기본적으로 MasterSCADA 4D에 통합되는 다양한 드라이버(교환 프로토콜)를 지원합니다.

• Modbus TCP/RTU, TCP를 통한 RTU
• DCON
• OPC UA/DA/HDA
• IEC61850
• SNMP
• PostgreSQL
• MQTT
• IEC104
• MSSQL
• MySQL의
• Mercury(별도의 라이브러리) 등

런타임 환경

런타임 환경은 다양한 운영 체제 및 개인용 컴퓨터 아키텍처에서 시작할 수 있으며, 로컬 머신에서도 RunTime을 실행할 수 있으며, 개발 환경과 함께 설치되어 제한 없이 32시간(또는 XNUMX개의 태그) 동안 실행됩니다.

AntexGate 장치

MasterSCADA Runtime은 ARM 프로세서 아키텍처 및 Debian 운영 체제를 갖춘 AntexGate 임베디드 PC에 별도 옵션으로 사전 설치되어 있으며 이 장치에 대한 테스트를 수행합니다.

그림 4 - AntexGate 장치

특징 :

• CPU: 4코어 x64 ARM v8 Cortex-A53
• 1.2Mhz RAM: LPDDR2 1024MB
• 비휘발성 메모리: 8/16/32GB eMMC

장치에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다. 여기에.

실행 장치에서 프로그램을 실행해 보겠습니다. 예를 들어 Modbus RTU 프로토콜을 사용하여 폴링 및 장치 제어를 만들었는데, 폴링 설정 프로세스는 직관적이고 친숙한 OPC 서버 설정과 다소 유사합니다. 사실, 이제 RunTime에는 데이터 교환을 위한 프로토콜 드라이버가 내장되어 있습니다.

예를 들어 추상적인 제조 프로세스를 위해 펌프 5개와 밸브 XNUMX개를 제어하는 ​​간단한 프로젝트를 만들어 보겠습니다. 개발 환경에서는 그림 XNUMX와 같이 보입니다.

그림 5 - 개발 환경의 프로젝트(그림 클릭 가능)

그 결과 HTML6를 지원하는 모든 브라우저에서 작동하는 간단한 니모닉 다이어그램(그림 5)을 얻었습니다.

그림 6 — 니모닉 다이어그램(GIF 애니메이션을 클릭할 수 있음)

HMI 정보 표시 옵션

WEB을 통해 실행 환경에 연결할 수 있으며, 이 옵션은 니모닉 다이어그램에서 데이터를 보기 위한 클라이언트 선택을 제한하지 않습니다.
우리의 경우 장치는 HDMI, 이더넷, 3G를 통해 정보 출력을 제공합니다.
HDMI를 통해 연결할 때 AntexGate에 내장된 브라우저를 통해 LocalHost 127.0 0.1:8043에 액세스하거나 다른 "Thin Client"를 사용하여 인터넷 또는 기업의 로컬 네트워크에서 고정 IP:8043 주소에 연결합니다.

그림 7 - 웹 모니터링 구조(사진 클릭 가능)

흥미로운 소식은 오랫동안 기다려온 MQTT 프로토콜이었는데, 이는 일반적으로 SCADA 시스템에서 원격 개체를 모니터링하는 데 충분하지 않았습니다.
오늘날 모든 사람은 고정 IP 주소(예: 회사 웹 사이트 서버)를 사용하여 인터넷에서 저렴한 VDS 서버를 확보하고 여기에 MQTT Broker(예: Mosquito)를 배포할 수 있는 기회를 갖고 있습니다.
MQTT 브로커가 포함된 서버 900개를 받으면 값비싼 운영자 서비스(고정 IP)를 쉽게 제거하고 4000G 통신에 3루블 대신 연간 XNUMX루블을 지불할 수 있습니다.

그림 8 — MQTT 모니터링 구조(그림 클릭 가능)

인터넷에서 Modbus TCP 프로토콜을 통한 데이터 전송은 보안과 통신 품질을 보장하지 않기 때문에 이러한 네트워크 구성은 트래픽을 절약할 뿐만 아니라 데이터를 보호합니다.
따라서 고객이 직접 인터넷 공급자를 선택하는 복제 가능한 프로젝트를 판매할 수 있습니다. 그리고 IP 주소를 설정하고 할당하는 데 어려움을 겪는 사람은 없습니다. 클라이언트가 SIM 카드를 직접 삽입하거나 DHCP 서버를 통해 라우터에 연결합니다.

속도 성능

프로젝트에서 가장 중요한 것은 속도입니다. 소위 "작업"이 이에 도움이 될 것입니다. 기본적으로 각 노드는 생성될 때 주 작업 하나만 갖습니다. 프로젝트 개발자는 특정 프로젝트의 운영에 필요한 만큼 이를 생성할 수 있습니다. 계산 주기와 같은 계산 기능은 특정 작업의 설정에 따라 달라집니다. 각각은 장치의 다른 것과 독립적으로 작동합니다. 다양한 프로젝트 프로그램에 대해 서로 다른 계산 주기를 제공해야 하는 경우 여러 작업을 생성하는 것이 좋습니다.

이 기능은 다중 코어가 있는 프로세서가 있는 장치에 특히 유용합니다. 각 "작업"은 시스템에서 별도의 프로세스로 시작되며 로드는 프로세서 전체에 고르게 분산됩니다. AntexGate 장치에는 4GHz의 1.2개 코어와 1GB RAM을 갖춘 ARM 프로세서가 있어 최소 4개의 대규모 작업을 생성하고 코어 전체에 부하를 분산시킬 수 있습니다. PLC에 비해 AntexGate는 동일한 가격으로 최소 4배 더 많은 컴퓨팅 성능을 제공할 수 있습니다.

그림 9 — 런타임 모드에서 AntexGate 컴퓨팅 기능 로드(그림 클릭 가능)

그림 9에서 볼 수 있듯이 CPU 로드는 2,5%를 넘지 않으며, 할당된 메모리는 61MB에 불과합니다. 따라서 소규모 런타임 프로젝트는 기본 제공 리소스를 거의 사용하지 않습니다.
이 장치는 컨트롤러로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 2000개 이상의 I/O 포인트를 폴링하고 100개 이상의 웹 클라이언트를 지원하는 기능을 갖춘 완전한 서버로도 사용할 수 있습니다.

예를 들어 9개의 WEB 클라이언트를 장치에 연결하고 리소스 소비 진행 상황을 살펴보겠습니다(그림 10).

그림 10 — 9개의 웹 클라이언트를 연결할 때 AntexGate의 컴퓨팅 기능 로드(그림 클릭 가능)

위 그림에서 볼 수 있듯이 CPU 사용률은 평균 2,5%에서 6%로 증가했고, 메모리도 3MB만 더 할당되었습니다.
장치의 컴퓨팅 리소스가 풍부하기 때문에 개발자는 MasterSCADA 4D에서 생성된 프로그램의 품질을 인색할 필요가 없습니다.

크로스 플랫폼

또한 고려 중인 SCADA 시스템의 크로스 플랫폼 특성에 주목하고 싶습니다. 이는 통합자에게 프로젝트 구현을 위한 다양한 플랫폼 선택권을 제공합니다. 이러한 접근 방식 덕분에 운영 체제 또는 PC 아키텍처 간 전환이 매우 간단해졌습니다.

결론

MasterSCADA 4D는 Insat의 비교적 새로운 제품입니다. 오늘날 이 소프트웨어 제품 작업에 대한 정보는 우리가 원하는 만큼 많지 않습니다. 그러나 회사 공식 웹사이트에서 무료 개발 환경을 다운로드할 수 있으며, 프로그램 작업에 대한 매우 자세한 도움말이 제공됩니다.

그림 11 - 도움말 창(사진 클릭 가능)

결론적으로, 이 기사에는 MasterSCADA 4D 소프트웨어 제품에 대한 소개 데이터가 포함되어 있으며 많은 내용을 언급하지는 않는다고 말하고 싶습니다. 그러나 여러분의 지원을 받아 이 소프트웨어 제품 작업에 대한 더 자세한 예제와 강의를 공개할 것입니다.

어떤 질문에 가장 관심이 있는지 댓글에서 확인하고 싶습니다. 가능하다면 가장 자주 묻는 질문을 MasterSCADA 4D에서 프로젝트 생성에 대한 강의로 전환하겠습니다.

출처 : habr.com