🥇SCADA uz Raspberry: mīts vai realitāte?

Ziemas tēma tuvojas. Programmējamo loģisko kontrolieru (PLK) vietā pakāpeniski ienāk iebūvētie personālie datori. Tas saistīts ar to, ka datora jauda ļauj vienai ierīcei apvienot programmējamo kontrolieri, serveri un (ja ierīcei ir HDMI izvada) arī automatizētu operatora darbavietu. Tātad: Web-serveris, OPC daļa, datu bāze un APM vienā korpusā, un viss tas par vienas PLK cenu.

Šajā rakstā tiks apsvērta iespēja izmantot šādus iebūvētus datorus rūpniecībā. Mēs ņemsim par pamatu ierīci, kas balstīta uz Raspberry Pi, soli pa solim izklāsim procesu, kā uzstādīt uz tās atvērtās bezmaksas Open Source SCADA sistēmu krievu izstrādes — Rapid SCADA, kā arī izstrādāsim tajā projekta abstraktā kompresoru stacija, kuras uzdevumos būs iekļauta attālināta kompresora un trīs vārstu kontrole, kā arī tehnoloģiskā procesa vizualizācija kompresētā gaisa ražošanā.

Uzreiz norādām, ka uzdevumu var risināt divos veidos. Principā tie atšķiras tikai ar estētiskām un praktiskām niansēm. Tātad, mums nepieciešams:

1.1 Pirmais variants nozīmē paša Raspberry Pi 2/3/4 klātbūtni, kā arī RS485 USB pārveidotāju (tā saucamo «pīkstuli», kuru var pasūtīt no Alliexpress).

SCADA uz Raspberry: mīts vai realitāte?
Attēls 1 — Raspberry Pi 2 un RS485 USB pārveidotājs

1.2 Otrais variants ietver jebkuru gatavu risinājumu, kas balstīts uz Raspberry un ieteikts uzstādīšanai rūpnieciskos apstākļos ar iebūvētiem RS485 portiem. Piemēram, tāds, kā attēlā 2, balstoties uz moduli Raspberry CM3+.
SCADA uz Raspberry: mīts vai realitāte?
Attēls 2 — AntexGate ierīce

2. Ierīce ar Modbus uz vairākiem vadības reģistriem;

3. Windows dators projekta konfigurēšanai.

Izstrādes posmi:

Daļa I. Rapid SCADA uzstādīšana uz Raspberry;
Daļa II. Rapid SCADA uzstādīšana uz Windows;
Daļa III. Projekta izstrāde un tā augšupielāde ierīcē;
Secinājumi.

Daļa I. Rapid SCADA uzstādīšana uz Raspberry

1. Aizpildām veidlapu Rapid Scada mājaslapā, lai saņemtu instalācijas failu un lejupielādētu jaunāko versiju Linux.

2. Izausim lejupielādētās failus un kopēsim mapi "scada" uz /opt ierīces direktoriju.

3. Novietojam trīs skriptus no mapes "daemons" direktorijā /etc/init.d

4. Piešķiram pilnīgas tiesības trim lietojumprogrammas mapēm:

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. Padarām skriptus izpildāmus:

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

⠀6. Pievienojam repozitoriju:

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. Instalējam Mono .NET Framework:

sudo apt-get install mono-complete

⠀8. Instalējam Apache HTTP serveri:

sudo apt-get install apache2

⠀9. Instalējam papildus moduļus:

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

⠀10. Izveidojam saiti uz tīmekļa lietojumprogrammu:

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

⠀11. No lejupielādētā arhīva mapē «apache» kopējam failu scada.conf uz direktoriju. /etc/apache2/sites-available

sudo a2ensite scada.conf

⠀12. Iet uz šo ceļu sudo nano /etc/apache2/apache2.conf un pievienojam sekojošo faila beigās:

Require all denied

⠀13. Izpildām skriptu:

sudo /opt/scada/svc_install.sh

⠀14. Pārstartējam Raspberry:

sudo reboot

⠀15. Atveram tīmekļa vietni:

http://IP-adrese ierīcei/scada

⠀16. Atvērtajā logā ievadām pieteikšanās vārdu «admin» un paroli «12345».

Otrā daļa. Rapid SCADA instalēšana Windows

Rapid SCADA instalācija Windows būs nepieciešama, lai konfigurētu Raspberry un projekta iestatījumus. Teorētiski to var darīt arī uz paša Raspberry, taču tehniskajā atbalstā ieteica izmantot Windows izstrādes vidi, jo šeit tā darbojas pareizāk nekā uz Linux.

Tātad, sāksim:

Atjaunojam Microsoft .NET Framework līdz jaunākajai versijai;
Lejupielādējam distribūcija Rapid SCADA Windows, un instalējam to offline;
Sākam lietotni «Administrators». Tajā mēs izstrādāsim pašu projektu.

Izstrādes procesā jāpievērš uzmanība dažām niansēm:

1. Reģistru numurēšana šajā SCADA sistēmā sākas no 1 adreses, tādēļ mums nācās palielināt savu reģistru numurēšanu par vienu. Mūsu gadījumā tas ir: 512+1 un tā tālāk:

Attēls 3 — Reģistru numurēšana Rapid SCADA (attēls ir klikšķināms)

2. Lai pārkonfigurētu direktorijas un pareizi izveidotu projektu uz Linux operētājsistēmas, iestatījumos jāiepazīstas ar «Server» -> «Vispārējie iestatījumi» un jānospiež pogu «Linux»:

Attēls 4 — Direktoru pārkonfigurācija Rapid SCADA (attēls ir klikšķināms)

3. Nosakām aptaujas portu Modbus RTU tā, kā tas tiek noteikts ierīces Linux sistēmā. Mūsu gadījumā tas ir /dev/ttyUSB0

Attēls 5 — Direktoru pārkonfigurācija Rapid SCADA (attēls ir noklikšķināms)

Ja rodas kādi jautājumi, visu papildu uzstādījumu instrukcijas var iegūt uz uzņēmuma vai viņu youtube kanālā.

3. daļa. Projekta izstrāde un tā augšupielāde ierīcē

Projekta izstrāde un vizualizācija notiek tieši pārlūkā. Tas nav tik ierasti pēc darbvirsmas SCADA sistēmām, taču tam ir vieta.

Vērts atzīmēt ierobežoto vizualizācijas elementu kopumu (attēls 6). Iebūvētie komponenti ietver diode, pogu, slēdzi, saiti un rādītāju. Tomēr liela priekšrocība ir tā, ka šī SCADA sistēma atbalsta dinamiskos attēlus un tekstu. Ar minimālām grafisko rediģēšanas prasmēm (Corel, Adobe Photoshop utt.) ir iespējams izveidot savas attēlu, elementu un tekstūru bibliotēkas, un GIF elementu atbalsts ļaus pievienot animāciju tehnoloģiskā procesa vizualizācijai.

SCADA uz Raspberry: mīts vai realitāte?
Attēls 6 — Shēmu redaktora rīki Rapid SCADA

Šī raksta ietvaros nebija mērķa sīkāk aprakstīt grafiskā projekta veidošanas procesu Rapid SCADA. Tāpēc sīkāk par šo punktu neiedziļināsimies. Izstrādātāja vidē mūsu vienkāršais projekts "Saspiestā gaisa padeves sistēmas" kompresoru stacijā izskatās šādi (attēls 7):

Attēls 7 — Shēmu redaktors Rapid SCADA (attēls ir noklikšķināms)

Tālāk augšupielādējam mūsu projektu ierīcē. Tam norādām ierīces IP adresi, lai projektu nosūtītu ne uz localhost, bet uz mūsu iebūvēto datoru:

Attēls 8 — Projekta augšupielāde ierīcē Rapid SCADA (attēls ir noklikšķināms)

Rezultātā mums izdevās radīt ko līdzīgu (attēls 9). Ekrana kreisajā pusē ir diodes, kas atspoguļo visu sistēmas (kompresora) darbības statusu, kā arī vārstu statusu (vai tie ir atvērti vai slēgti), bet ekrāna centrālajā daļā ir tehnoloģiskā procesa vizualizācija ar iespējām kontrolēt ierīces, izmantojot slēdžus. Atverot attiecīgo vārstu, tā krāsa mainās no pelēkas uz zaļu, tāpat kā attiecīgās caurules.

Attēls 9 — Kompresoru stacijas projekts (GIF animācija ir noklikšķināma)

Šeit jūs varat lejupielādēt šī projekta failu iepazīšanās nolūkiem.

Attēlā 10 ir parādīts, kā kopumā izskatās tas, ko mēs esam izstrādājuši.

SCADA uz Raspberry: mīts vai realitāte?
Attēls 10 — SCADA sistēma uz Raspberry

Secinājumi

Jauno jaudīgo iebūvēto industriālo datoru parādīšanās ļauj paplašināt un papildināt programmāto loģisko kontrolleru funkcionalitāti. Šādas SCADA sistēmas uzstādīšana var apmierināt nelielas ražošanas vai tehnoloģiskā procesa uzdevumus. Lielākiem uzdevumiem ar lielāku lietotāju skaitu vai paaugstinātām drošības prasībām, visticamāk, būs nepieciešams uzstādīt pilnvērtīgus serverus, automatizācijas skapjus un ierastās PLC. Tomēr vidējas un mazas automatizācijas punktiem, piemēram, nelieliem ražošanas objektiem, katlu mājām, sūkņu stacijām vai gudrajām mājām — tāds risinājums šķiet saprātīgs. Mūsu aprēķini liecina, ka šādi ierīces būs piemērotas uzdevumiem līdz 500 ieejas-izejas datu punktiem.

Ja jums ir pieredze zīmēšanā dažādos grafiskajos redaktoros un jūs nesatrauc, ka jums pašiem būs jāizveido mnemoshemu elementi, tad iespēja izmantot Rapid SCADA uz Raspberry ir ļoti optimāla. Tās funkcionalitāte kā gatavā risinājuma ir nedaudz ierobežota, jo tā ir Open Source, tomēr tā ļauj atrisināt nelielas ražošanas ēkas uzdevumus. Tādēļ, ja sagatavosiet vizualizācijas veidnes, šādu risinājumu varēs izmantot integrācijai, ja ne visiem, tad kādai daļai saviem projektiem.

Tādējādi, lai saprastu, cik noderīgs jums var būt šāds risinājums uz Raspberry un cik aizvietojami ir jūsu projekti ar Open Source SCADA sistēmām uz Linux, rodas pilnīgi saprātīgs jautājums: kuras SCADA sistēmas jūs visbiežāk izmantojat?

Tikai reģistrētie lietotāji var piedalīties aptaujā. Pieteikties, lūdzu.

Kurām SCADA sistēmām jūs visbiežāk izmantojat?

35.2%SIMATIC WinCC (TIA Portal)18
7.8%Intouch Wonderware4
5.8%Trace mode3
15.6%CoDeSys8
0%Genesis0
3.9%PcVue Solutions2
3.9%Vijeo Citect2
17.6%Master SCADA9
3.9%iRidium mobile2
3.9%Simple-Scada2
7.8%Rapid SCADA4
1.9%AggreGate SCADA1
39.2%Cits cits variants (atbilde komentāros)20

Pārbaudījuši 51 lietotājs. Atturējušies 33 lietotāji.

Avots: habr.com