Met veel ervaring op het gebied van industriële automatisering zijn wij altijd op zoek naar de beste mogelijkheden om onze problemen op te lossen. Afhankelijk van de technische specificaties van de klant moesten we een of andere hardware- en softwarebasis kiezen. En als er geen strikte eisen waren voor het installeren van Siemens-apparatuur in combinatie met het TIA-portaal, dan viel de keuze in de regel op MasterSCADA 3.XX. Niets duurt echter eeuwig onder de zon...
Over mijn ervaring met het overstappen naar MasterSCADA 4D, vereisten, kenmerken van zijn werk op embedded computers met ARM-architectuur onder de titel van dit artikel.
vereisten
We zijn nog niet zo lang geleden begonnen met het testen van een relatief nieuwe ontwikkeling van Insat - MasterSCADA 4D. Hiervoor waren verschillende randvoorwaarden aanwezig. Eerst hebben we verschillende onafhankelijke onderzoeken uitgevoerd onder experts op het gebied van industriële automatisering om erachter te komen welke SCADA-systemen het populairst zijn (Figuur 1). Volgens de onderzoeksresultaten neemt het MasterSCADA-systeem de eerste plaats in onder de huishoudelijke systemen.
Figuur 1 — Resultaten van een onderzoek naar de meest populaire SCADA-systemen (klikbare afbeelding)
De tweede voorwaarde kan worden overwogen...
Laten we nu rechtstreeks naar MasterSCADA 4D zelf gaan. Het bestaat uit twee softwareproducten, namelijk: een ontwikkelomgeving en een runtime-omgeving. We zullen hieronder bespreken hoe elk van deze onderdelen werkt.
Ontwikkelomgeving
Het systeemproject is gemaakt in de MasterSCADA 4D-ontwikkelomgeving; hiervoor moet u een gratis versie op de Insat-website downloaden en deze installeren volgens de aanwijzingen.
Figuur 2 — Interface ontwikkelomgeving (klikbare afbeelding)
Het eerste dat opvalt is de prettige interface van de ontwikkelomgeving en de handige hiërarchische structuur van het project. Nu kunt u in één project niet alleen een programma maken voor een geautomatiseerde werkplek, maar ook voor de hele faciliteit, beginnend met de controller en eindigend met de server of het werkstation van de operator.
De ontwikkelomgeving draait alleen op Windows OS, dit is relatief bekend en draaglijk, maar de runtime-omgeving (RunTime) heeft ons aangenaam verrast met zijn vermogen om te integreren in verschillende besturingssystemen en processorarchitecturen, maar daarover later meer.
Ik was ook blij met de grote bibliotheek met visualisatie-elementen. Specialisten uit verschillende vakgebieden zullen zelf visualisatie-elementen kunnen vinden zonder hun toevlucht te hoeven nemen tot tekenen of zoeken naar pictogrammen op internet.
Figuur 3 — Visualisatie-elementen (klikbare afbeelding)
Communicatieprotocollen
Het systeem ondersteunt verschillende drivers (uitwisselingsprotocollen), die standaard in MasterSCADA 4D zijn geïntegreerd:
- Modbus TCP/RTU, RTU via TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Mercury (aparte bibliotheek), etc.
Runtime-omgeving
De runtime-omgeving kan worden gestart op verschillende besturingssystemen en pc-architecturen; u kunt RunTime ook op een lokale machine uitvoeren; het wordt samen met de ontwikkelomgeving geïnstalleerd en draait een uur (of 32 tags) zonder beperkingen.
AntexGate-apparaat
MasterSCADA Runtime is vooraf geïnstalleerd als een aparte optie op de AntexGate embedded pc met ARM-processorarchitectuur en het Debian-besturingssysteem; we zullen tests uitvoeren op dit apparaat.
Figuur 4 — AntexGate-apparaat
Productspecificaties:
- CPU: 4-core x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2 MHz RAM: LPDDR2 1024 MB
- Niet-vluchtig geheugen: 8/16/32 GB eMMC
U kunt meer lezen over het apparaat .
Laten we het programma uitvoeren op het uitvoerende apparaat. We hebben bijvoorbeeld polling en apparaatbesturing gemaakt met behulp van het Modbus RTU-protocol; het proces van het instellen van polling is intuïtief en enigszins vergelijkbaar met het opzetten van een bekende OPC-server. Het is waar dat RunTime nu ingebouwde protocolstuurprogramma's voor gegevensuitwisseling heeft.
Laten we als voorbeeld een eenvoudig project maken om drie pompen en twee kleppen te besturen voor een abstract productieproces. In de ontwikkelomgeving ziet het er zo uit, zoals in Figuur 5.
Figuur 5 - Project in de ontwikkelomgeving (klikbare afbeelding)
Het resultaat was dat we een eenvoudig geheugensteuntje kregen (Afbeelding 6) dat werkt in elke browser die HTML5 ondersteunt.
Figuur 6 — Geheugendiagram (GIF-animatie is klikbaar)
HMI-informatieweergaveopties
Het is mogelijk om via WEB verbinding te maken met de uitvoeringsomgeving; deze optie beperkt ons niet in het kiezen van een client voor het bekijken van gegevens in het geheugensteuntje.
In ons geval levert het apparaat informatie-uitvoer via HDMI, Ethernet, 3G.
Bij verbinding via HDMI hebben we toegang tot LocalHost 127.0 0.1:8043 via de ingebouwde browser in AntexGate, of maken we verbinding met een vast IP:8043-adres op internet of het lokale netwerk van de onderneming met een andere “Thin Client”.
Figuur 7 — WEB-monitoringstructuur (klikbare afbeelding)
Interessant nieuws was het langverwachte MQTT-protocol, dat meestal niet voldoende was voor het monitoren van objecten op afstand in SCADA-systemen.
Tegenwoordig heeft iedereen de mogelijkheid om een goedkope VDS-server op internet te krijgen met een vast IP-adres (bijvoorbeeld een server van een bedrijfswebsite) en daarop MQTT Broker (bijvoorbeeld Mosquito) te implementeren.
Nadat we één server bij een MQTT-makelaar hebben ontvangen, kunnen we gemakkelijk van dure operatordiensten afkomen - vast IP-adres en 900 roebel per jaar betalen in plaats van 4000 roebel voor 3G-communicatie.
Figuur 8 — MQTT-monitoringstructuur (klikbare afbeelding)
Een dergelijke netwerkconstructie bespaart niet alleen verkeer, maar beveiligt ook gegevens, aangezien gegevensoverdracht via het Modbus TCP-protocol op internet de veiligheid en kwaliteit van de communicatie niet garandeert.
Zo kunt u repliceerbare projecten verkopen waarbij de klant zelf de internetprovider kiest. En niemand heeft kopzorgen bij het instellen en toekennen van IP-adressen: de klant plaatst zelf een willekeurige simkaart of maakt verbinding met een router met een DHCP-server.
Snelheid prestaties
Voor het project is snelheid het belangrijkste, de zogenaamde "Taken" zullen ons hierbij helpen. Standaard heeft elk knooppunt er slechts één wanneer het wordt gemaakt: de hoofdtaak. De projectontwikkelaar kan er zoveel maken als nodig is voor de uitvoering van een bepaald project. Kenmerken van de berekening, bijvoorbeeld de berekeningscyclus, zijn afhankelijk van de instellingen van een bepaalde taak. Elk van hen werkt onafhankelijk van de anderen in het apparaat. Het is raadzaam om meerdere taken aan te maken als het nodig is om verschillende berekeningscycli voor verschillende projectprogramma's aan te bieden.
Deze functie is vooral interessant voor apparaten met een processor met meerdere kernen. Elke “taak” wordt als afzonderlijk proces in het systeem gelanceerd en de belasting wordt gelijkmatig over de processor verdeeld. Het AntexGate toestel beschikt over een ARM processor met 4 cores van 1.2 GHz en 1 GB RAM, waarmee je minimaal 4 grote taken creëert en de belasting over de cores verdeelt. Vergeleken met een PLC kan AntexGate minimaal 4 keer meer rekenkracht leveren voor dezelfde prijs.
Figuur 9 — AntexGate-computermogelijkheden laden in runtime-modus (klikbare afbeelding)
Zoals we in Figuur 9 kunnen zien, bedraagt de CPU-belasting niet meer dan 2,5% en is er slechts 61 MB geheugen toegewezen. Een klein runtime-project verbruikt dus zeer weinig ingebouwde bronnen.
Het apparaat kan niet alleen als controller worden gebruikt, maar ook als volwaardige server met polling van meer dan 2000 I/O-punten en de mogelijkheid om meer dan 100 WEB-clients te ondersteunen.
Laten we bijvoorbeeld negen WEB-clients op het apparaat aansluiten en de voortgang van het bronnenverbruik bekijken (Afbeelding 9).
Figuur 10 — De rekenmogelijkheden van AntexGate laden bij het verbinden van 9 WEB-clients (klikbare afbeelding)
Zoals je in de bovenstaande figuur kunt zien, is het CPU-gebruik gestegen van gemiddeld 2,5% naar 6% en is er slechts 3 MB meer geheugen toegewezen.
Dankzij het grote aanbod aan computerbronnen van het apparaat hoeft de ontwikkelaar niet te bezuinigen op de kwaliteit van het programma dat in MasterSCADA 4D is gemaakt.
Cross-platform
Ik zou ook graag de platformonafhankelijke aard van het SCADA-systeem in kwestie willen opmerken, waardoor integrators een enorme keuze aan platforms krijgen voor het implementeren van hun projecten. Dankzij deze aanpak is de overgang tussen besturingssystemen of pc-architecturen heel eenvoudig.
Conclusie
MasterSCADA 4D is een relatief nieuw product van Insat. Tegenwoordig is er niet zoveel informatie over het werken met dit softwareproduct als we zouden willen. U kunt echter een gratis ontwikkelomgeving downloaden van de officiële website van het bedrijf; deze biedt zeer gedetailleerde hulp bij het werken met het programma.
Figuur 11 — Help-venster (klikbare afbeelding)
Concluderend zou ik willen zeggen dat dit artikel inleidende gegevens bevat over het MasterSCADA 4D-softwareproduct en niet veel zegt. Met uw steun zullen we echter meer gedetailleerde voorbeelden en lessen vrijgeven over het werken met dit softwareproduct.
Ik zou graag in de reacties willen zien welke vragen u het meest interesseren. En indien mogelijk maken we van de meest gestelde vragen een les over het maken van projecten in MasterSCADA 4D.
Bron: www.habr.com