SCADA 4D 마스터. ARM에서 작동하나요?

산업 자동화 분야에서 풍부한 경험을 바탕으로 저희는 항상 문제 해결을 위한 최상의 솔루션을 모색해 왔습니다. 고객의 기술 과제에 따라 특정 소프트웨어 및 하드웨어 기반을 선택해야 했습니다. TIA-portal과 함께 Siemens 장비를 설치하는 데 엄격한 요건이 없다면, 일반적으로 MasterSCADA 3.XX를 선택했습니다. 하지만 달 아래 영원한 것은 없습니다...

이 기사에서는 MasterSCADA 4D로 전환한 경험, 전제 조건, ARM 아키텍처의 임베디드 컴퓨터에서의 작업 기능에 대해 설명합니다.

Предпосылки

얼마 전, 저희는 Insat의 비교적 새로운 개발품인 MasterSCADA 4D를 테스트하기 시작했습니다. 여기에는 몇 가지 전제 조건이 있었습니다. 먼저, 산업 자동화 분야 전문가들을 대상으로 여러 차례 독립적인 설문조사를 실시하여 어떤 SCADA 시스템이 가장 널리 사용되는지 파악했습니다(그림 1). 설문조사 결과에 따르면, MasterSCADA 시스템은 국내 시스템 중 XNUMX위를 차지했습니다.

그림 1 - 가장 인기 있는 SCADA 시스템 설문 조사 결과(클릭 가능한 이미지)

두 번째 전제 조건은 다음과 같습니다.

이제 MasterSCADA 4D 자체에 대해 자세히 살펴보겠습니다. MasterSCADA XNUMXD는 개발 환경과 실행 환경, 두 가지 소프트웨어 제품으로 구성되어 있습니다. 아래에서 각 부분의 작동 방식에 대해 살펴보겠습니다.

개발 환경

시스템 프로젝트는 MasterSCADA 4D 개발 환경에서 생성됩니다. 이를 위해서는 Insat 웹사이트에서 무료 버전을 다운로드하여 안내에 따라 설치해야 합니다.

그림 2 - 개발 환경 인터페이스(클릭 가능한 이미지)

가장 먼저 눈길을 끄는 것은 개발 환경의 편리한 인터페이스와 프로젝트 구성의 편리한 계층 구조입니다. 이제 하나의 프로젝트에서 자동화된 작업 공간뿐만 아니라 컨트롤러부터 서버 또는 운영자 워크스테이션까지 전체 객체에 대한 프로그램을 생성할 수 있습니다.

개발 환경은 OS에서만 작동합니다. Windows이는 비교적 익숙하고 견딜 만하지만, 런타임 환경(RunTime)은 다양한 운영 체제 및 프로세서 아키텍처에 통합되는 능력으로 놀라움을 안겨주었습니다. 이에 대해서는 나중에 자세히 설명하겠습니다.

다양한 시각화 요소 라이브러리도 마음에 들었습니다. 다양한 분야의 전문가들이 직접 그림을 그리거나 인터넷에서 아이콘을 검색하지 않고도 원하는 시각화 요소를 찾을 수 있을 것입니다.

그림 3 - 시각화 요소(이미지 클릭 가능)

통신 프로토콜

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

• Modbus TCP/RTU, TCP를 통한 RTU
• DCON
• OPC UA/DA/HDA
• IEC61850
• SNMP
• PostgreSQL
• MQTT
• IEC104
• MSSQL
• MySQL의
• 머큐리(별도 도서관) 및 기타.

런타임 환경

런타임 환경은 다양한 운영 체제와 개인용 컴퓨터 아키텍처에서 실행할 수 있으며, 로컬 머신에서도 RunTime을 실행할 수 있습니다. RunTime은 개발 환경과 함께 설치되며 제한 없이 32시간(또는 XNUMX태그) 동안 작동합니다.

AntexGate 장치

MasterSCADA 런타임은 ARM 프로세서 아키텍처 및 운영 체제를 탑재한 AntexGate 임베디드 PC에 별도의 옵션으로 사전 설치되어 있습니다. Debian저희는 이 장치에 대한 테스트를 진행할 예정입니다.

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 장치의 폴링 및 제어를 생성했습니다. 폴링 설정 과정은 직관적이며 익숙한 OPC 서버 설정과 다소 유사합니다. 하지만 이제 RunTime에는 데이터 교환을 위한 프로토콜 드라이버가 내장되어 있습니다.

예를 들어, 추상적인 생산 공정에 필요한 펌프 5개와 밸브 XNUMX개를 제어하는 ​​간단한 프로젝트를 만들어 보겠습니다. 개발 환경에서는 그림 XNUMX와 같이 표시됩니다.

그림 5 - 개발 환경의 프로젝트(이미지 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 연결하는 것이 가능하며, 이 옵션은 니모닉 다이어그램에서 데이터를 보기 위한 클라이언트 선택에 제한을 두지 않습니다.
우리의 경우, 이 장치는 HDMI, 이더넷, 3G를 통해 정보를 출력합니다.
HDMI를 통해 연결할 경우 AntexGate에 내장된 브라우저를 통해 LocalHost 127.0 0.1:8043에 접속하거나 다른 "씬 클라이언트"를 사용하여 인터넷이나 회사의 로컬 네트워크의 고정 IP:8043 주소에 연결합니다.

그림 7 - 웹 모니터링 구조(이미지 클릭 가능)

흥미로운 소식은 오랫동안 기다려온 MQTT 프로토콜이 도입되었다는 것입니다. 이 프로토콜은 SCADA 시스템에서 원격 객체를 모니터링하는 데 일반적으로 부족했습니다.
오늘날 누구나 인터넷에서 고정 IP 주소(예: 회사 웹사이트 서버)를 갖춘 저렴한 VDS 서버를 확보하고 여기에 MQTT 브로커(예: Mosquito)를 배포할 수 있습니다.
MQTT 브로커를 통해 서버 한 대를 받으면 값비싼 운영 서비스(고정 IP)를 쉽게 없앨 수 있고, 900G 연결에 4000루블을 내는 대신 연간 3루블을 지불할 수 있습니다.

그림 8 - MQTT 모니터링 구조(클릭 가능한 이미지)

이러한 유형의 네트워크 구축은 트래픽을 줄일 뿐만 아니라, 인터넷에서 Modbus TCP 프로토콜을 통해 데이터를 전송하는 것이 통신의 보안과 품질을 보장하지 않기 때문에 데이터 보안도 보장할 수 있습니다.
따라서 클라이언트가 직접 인터넷 제공업체를 선택하는 복제 프로젝트를 판매할 수 있습니다. 누구도 IP 주소 설정 및 할당에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 클라이언트가 직접 SIM 카드를 삽입하거나 DHCP 서버가 있는 라우터에 연결하기만 하면 됩니다.

속도 성능

프로젝트의 핵심은 성능이며, 소위 "작업"이 이를 지원합니다. 기본적으로 각 노드는 생성될 때 하나의 메인 작업만 갖습니다. 프로젝트 개발자는 특정 프로젝트 운영에 필요한 만큼 여러 개의 작업을 생성할 수 있습니다. 계산 기능(예: 계산 주기)은 특정 작업의 설정에 따라 달라집니다. 각 기능은 장치 내에서 서로 독립적으로 작동합니다. 프로젝트의 여러 프로그램에 대해 서로 다른 계산 주기를 제공해야 하는 경우 여러 작업을 생성하는 것이 좋습니다.

이 기능은 여러 개의 코어를 가진 프로세서를 탑재한 기기에서 특히 유용합니다. 각 "작업"은 시스템에서 별도의 프로세스로 실행되며, 부하는 프로세서 전체에 고르게 분산됩니다. AntexGate 기기는 4GHz 1.2코어 ARM 프로세서와 1GB RAM을 탑재하여 최소 4개의 대규모 작업을 생성하고 코어 전체에 부하를 분산할 수 있습니다. PLC와 비교했을 때, AntexGate 기기는 동일한 가격으로 최소 4배 더 높은 컴퓨팅 성능을 제공할 수 있습니다.

그림 9 - 런타임 모드에서 AntexGate의 컴퓨팅 기능 로드(클릭 가능한 이미지)

그림 9에서 볼 수 있듯이 CPU 부하율은 2,5%를 넘지 않고, 메모리는 61MB만 할당됩니다. 따라서 실행 모드에서는 작은 프로젝트가 내장 리소스를 매우 적게 소모합니다.
이 장치는 컨트롤러로만 사용할 수 있는 것이 아니라, 2000개 이상의 입출력 포인트를 폴링하고 100개 이상의 웹 클라이언트를 지원할 수 있는 본격적인 서버로도 사용할 수 있습니다.

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

그림 10 - 9개의 WEB 클라이언트를 연결할 때 AntexGate 컴퓨팅 기능 로딩(이미지 클릭 가능)

위 그림에서 볼 수 있듯이 CPU 사용량은 평균 2,5%에서 6%로 증가한 반면, 메모리 할당량은 3MB만 증가했습니다.
장비의 컴퓨팅 리소스가 풍부하므로 개발자는 MasterSCADA 4D에서 만든 프로그램의 품질을 낮출 필요가 없습니다.

크로스 플랫폼

또한, 해당 SCADA 시스템의 크로스 플랫폼 특성에 주목하고 싶습니다. 이는 통합자에게 프로젝트 구현을 위한 다양한 플랫폼을 제공합니다. 이러한 접근 방식 덕분에 운영 체제 또는 PC 아키텍처 간의 전환이 매우 간편해집니다.

결론

MasterSCADA 4D는 Insat의 비교적 새로운 제품입니다. 현재 이 소프트웨어 사용에 대한 정보는 저희가 원하는 만큼 많지 않습니다. 하지만 회사 공식 웹사이트에서 무료 개발 환경을 다운로드할 수 있으며, 프로그램 사용에 대한 매우 자세한 도움말을 제공합니다.

그림 11 - 도움말 창(이미지를 클릭할 수 있음)

결론적으로, 이 글에는 MasterSCADA 4D 소프트웨어 제품에 대한 소개 자료가 포함되어 있으며, 많은 내용이 언급되지 않았습니다. 하지만 여러분의 성원에 힘입어 이 소프트웨어 제품 사용에 대한 더욱 자세한 예제와 학습 자료를 제공할 수 있도록 노력하겠습니다.

댓글에서 어떤 질문이 가장 흥미로우셨는지 알려주시면 감사하겠습니다. 가능하다면 가장 자주 묻는 질문을 MasterSCADA 4D 프로젝트 생성 강의로 만들어 드리겠습니다.

출처 : habr.com