De winter komt eraan. Geprogrammeerde logische controllers (PLC) worden geleidelijk vervangen door embedded personal computers. Dit komt doordat de rekenkracht van computers het mogelijk maakt om de functies van een programmeerbare controller, server, en (wanneer het apparaat een HDMI-uitgang heeft) ook een geautomatiseerde werkplek voor de operator in één apparaat te verenigen. Dit betekent: een webserver, een OPC-gedeelte, een database en een APM in één behuizing, en dat alles voor de prijs van één PLC.
In dit artikel bekijken we de mogelijkheid om dergelijke embedded computers in de industrie toe te passen. We nemen als basis een apparaat dat is uitgerust met een Raspberry Pi en beschrijven stapsgewijs het proces van het installeren van het open-source SCADA-systeem van Russische oorsprong — Rapid SCADA, en ontwikkelen een project voor een abstracte compressorstation, dat de taken omvat van het op afstand bedienen van de compressor en drie kleppen, evenals de visualisatie van het productieproces van perslucht.
We moeten meteen vermelden dat de taak op twee manieren kan worden opgelost. Principieel verschillen ze niet van elkaar, het gaat enkel om esthetische en praktische overwegingen. Dus, wat we nodig hebben:
1.1 De eerste optie impliceert de aanwezigheid van de Raspberry Pi 2/3/4 zelf, evenals een USB-converter in RS485 (de zogenaamde "dongle", die je kunt bestellen op Alliexpress).
Figuur 1 — Raspberry Pi 2 en USB-converter in RS485
1.2 De tweede optie omvat elke kant-en-klare oplossing op basis van Raspberry, aanbevolen voor installaties in industriële omgevingen met ingebouwde RS485-poorten. Bijvoorbeeld, zoals in figuur 2, op basis van de module Raspberry CM3+.
Figuur 2 — Het apparaat AntexGate
2. Een apparaat met Modbus voor meerdere regelregisters;
3. Een PC met Windows voor het configureren van het project.
Fasen van ontwikkeling:
Deel I. Installatie van Rapid SCADA op Raspberry
1. Vul in op de website van Rapid Scada om de distributie te verkrijgen en download de laatste versie voor Linux.
2. Pak de gedownloade bestanden uit en kopieer de map "scada" naar de directory /opt van het apparaat.
3. Plaats drie scripts uit de map "daemons" in de directory /etc/init.d
4. Geef volledige toegang aan drie mappen van de applicatie:
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/storage5. Maak de scripts uitvoerbaar:
sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh6. Voeg de repository toe:
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 update7. Installeer Mono .NET Framework:
sudo apt-get install mono-complete8. Installeer de Apache HTTP-server:
sudo apt-get install apache29. Installeer aanvullende modules:
sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server410. Maak een link naar de webapplicatie:
sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada11. Kopieer het bestand uit het gedownloade archief in de map "apache" scada.conf te kopiëren. /etc/apache2/sites-available
sudo a2ensite scada.conf12. Ga naar dit pad sudo nano /etc/apache2/apache2.conf en voeg het volgende toe aan het einde van het bestand:
Require all denied13. Voer het script uit:
sudo /opt/scada/svc_install.sh14. Herstart de Raspberry:
sudo reboot15. Open de website:
http://IP-adres van het apparaat/scada16. Voer in het geopende venster de gebruikersnaam in «admin» en het wachtwoord «12345».
Deel II. Installatie van Rapid SCADA op Windows
De installatie van Rapid SCADA op Windows is nodig voor het configureren van de Raspberry en het project. In theorie kan dit ook op de Raspberry zelf, maar de technische ondersteuning heeft ons aangeraden de ontwikkelomgeving op Windows te gebruiken, omdat deze hier beter functioneert dan op Linux.
Laten we beginnen:
- Werk Microsoft .NET Framework bij naar de meest recente versie;
- Download Installeer Rapid SCADA voor Windows offline;
- Start de applicatie "Administrator". Hierin gaan we het project ontwikkelen.
Bij het ontwikkelen moet op een aantal punten gelet worden:
1. De nummering van registers in dit SCADA-systeem begint bij adres 1, dus we moesten de nummering van onze registers met één verhogen. In ons geval is dit: 512+1 en zo verder:
Figuur 3 — Nummering van registers in Rapid SCADA (klikbare afbeelding)
2. Voor het opnieuw instellen van directories en het correct uitrollen van het project op het Linux-besturingssysteem, moet in de instellingen naar "Server" -> "Algemene parameters" worden gegaan en op de knop "Voor Linux" worden gedrukt:
Figuur 4 — Herconfiguratie van directories in Rapid SCADA (klikbare afbeelding)
3. Bepaal de pollingpoort voor Modbus RTU op dezelfde manier als deze in het Linux-systeem van het apparaat wordt bepaald. In ons geval is dit /dev/ttyUSB0
Afbeelding 5 — Herconfiguratie van directories in Rapid SCADA (klikbare afbeelding)
Als er vragen zijn, kunnen verdere installatie-instructies worden verkregen op of op hun .
Deel III. Projectontwikkeling en upload naar het apparaat
De ontwikkeling en visualisatie van het project vindt rechtstreeks in de browser plaats. Dit is niet helemaal gebruikelijk na desktop SCADA-systemen, maar het is heel goed mogelijk.
Ik wil vooral het beperkte aantal visualisatie-elementen benadrukken (afbeelding 6). Van de ingebouwde componenten zijn er een LED, knop, schakelaar, link en aanwijzer. Een groot pluspunt is echter dat dit SCADA-systeem dynamische afbeeldingen en tekst ondersteunt. Met minimale kennis van grafische editors (Corel, Adobe Photoshop en anderen) kunnen eigen bibliotheken van afbeeldingen, elementen en texturen worden gemaakt, en de ondersteuning van GIF-elementen maakt het mogelijk om animatie aan de visualisatie van het technologische proces toe te voegen.
Afbeelding 6 — Tools van de schema-editor in Rapid SCADA
In dit artikel was het niet de bedoeling om het proces van grafische projectcreatie in Rapid SCADA stap voor stap te beschrijven. Daarom zullen we hier niet uitgebreid op ingaan. In de ontwikkelomgeving ziet ons eenvoudige project 'Persluchtsysteem' van het compressorstations er als volgt uit (afbeelding 7):
Afbeelding 7 — Schema-editor in Rapid SCADA (klikbare afbeelding)
Vervolgens uploaden we ons project naar het apparaat. Hiervoor geven we het IP-adres van het apparaat aan om het project niet naar localhost te verzenden, maar naar onze ingebedde computer:
Afbeelding 8 — Uploaden van het project naar het apparaat in Rapid SCADA (klikbare afbeelding)
Uiteindelijk hebben we iets als dit gekregen (afbeelding 9). Aan de linkerkant van het scherm bevinden zich LED's die de status van het hele systeem (compressor) weergeven, evenals de status van de kleppen (geopend of gesloten), en in het midden van het scherm de visualisatie van het technologische proces met de mogelijkheid om apparaten te bedienen via schakelaars. Wanneer een klep wordt geopend, verandert de kleur van grijs naar groen, zowel van de klep zelf als van de bijbehorende leiding.
Afbeelding 9 — Project van het compressorstations (klikbare GIF-animatie)
U kunt het bestand van dit project ter ознакомление downloaden.
Figuur 10 toont hoe het geheel eruitziet wat we hebben bereikt.
Figuur 10 - SCADA-systeem op Raspberry
Conclusies
Het verschijnen van krachtige embedded industriële computers maakt het mogelijk om de functionaliteit van programmeerbare logische controllers uit te breiden en aan te vullen. Het installeren van dergelijke SCADA-systemen op hen kan de behoeften van een kleine productie of technologisch proces dekken. Voor grotere taken met meer gebruikers of verhoogde veiligheidsvereisten, zal het waarschijnlijk nodig zijn om volledige servers, automatiseringskasten en de gebruikelijke PLC's te installeren. Echter, voor middelgrote en kleine automatiseringspunten zoals kleine productiegebouwen, ketelhuizen, pompen of slimme huizen lijkt dergelijke een oplossing redelijk. Volgens onze berekeningen zijn dergelijke apparaten geschikt voor taken tot 500 in- en uitvoerpunten.
Als u ervaring heeft met het tekenen in verschillende grafische editors en het u niet stoort dat u zelf de elementen van schema's moet maken, dan is de optie met Rapid SCADA op Raspberry zeer geschikt. De functionaliteit ervan als een kant-en-klaar oplossing is enigszins beperkt, omdat het Open Source is, maar het kan nog steeds de taken van een klein productiegebouw dekken. Daarom, als u visuele sjablonen voorbereidt, kunt u deze oplossing zeker gebruiken voor de integratie van, als niet alle, dan een deel van uw projecten.
Om te begrijpen hoe nuttig dergelijke oplossingen op Raspberry voor u kunnen zijn en in hoeverre uw projecten vervangbaar zijn door Open Source SCADA-systemen op Linux, rijst een heel redelijke vraag: welke SCADA-systemen gebruikt u het vaakst?
Alleen geregistreerde gebruikers kunnen deelnemen aan de enquête. , alstublieft.
Welke SCADA-systemen gebruikt u het vaakst?
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%Een andere optie (reactie in de opmerkingen)20
Er hebben 51 gebruikers gestemd. 33 gebruikers stemden zich te onthouden.
Bron: habr.com
