Mając dużą wiedzę w dziedzinie automatyzacji przemysłowej, nieustannie poszukujemy optymalnych rozwiązań dla naszych zadań. W zależności od wymagań technicznych klienta, byliśmy zmuszeni wybierać różne bazy sprzętowo-programowe. I jeśli nie było żadnych sztywnych wymagań co do instalacji sprzętu Siemens w połączeniu z TIA Portal, zazwyczaj wybór padał na MasterSCADA 3.XX. Jednak nic nie trwa wiecznie...
O moim doświadczeniu z przejściem na MasterSCADA 4D, o jego podstawach, cechach działania na wbudowanych komputerach architektury ARM poniżej w tym artykule.
Przesłanki
Zaczęliśmy testować stosunkowo nowy produkt firmy Insat – MasterSCADA 4D – niedawno. Było kilka powodów do tego. Po pierwsze, przeprowadziliśmy kilka niezależnych ankiet wśród specjalistów w dziedzinie automatyzacji przemysłowej, aby ustalić, jakie systemy SCADA są najbardziej popularne (rysunek 1). Z wyników ankiety wynika, że pierwsze miejsce wśród krajowych systemów zajmuje system MasterSCADA.
Rysunek 1 — Wyniki ankiety na temat najbardziej popularnych systemów SCADA (obrazek klikany)
Drugim powodem można uznać...
Teraz przejdźmy bezpośrednio do samego MasterSCADA 4D. Składa się on z dwóch produktów programowych, a mianowicie: środowiska deweloperskiego i środowiska wykonawczego. O pracy każdej z tych części omówimy poniżej.
Środowisko deweloperskie
Projekt systemu jest tworzony w środowisku deweloperskim MasterSCADA 4D, aby to zrobić, należy pobrać darmową wersję ze strony firmy Insat i zainstalować ją, postępując zgodnie z wskazówkami.
Rysunek 2 — Interfejs środowiska deweloperskiego (obrazek klikany)
Pierwszą rzeczą, która rzuca się w oczy, jest przyjemny interfejs środowiska deweloperskiego i wygodna, hierarchiczna struktura budowy projektu. Teraz w jednym projekcie można tworzyć program nie tylko dla ARM, ale także dla całego obiektu, zaczynając od kontrolera, aż po serwer lub stanowisko operatora.
Środowisko deweloperskie działa tylko na systemie operacyjnym Windows, co jest stosunkowo znajome i tolerowane, natomiast środowisko wykonawcze (RunTime) pleasantly surprised with its ability to integrate into various operating systems and processor architectures, but more on that later.
Cieszy również duża biblioteka elementów wizualizacji. Specjaliści z różnych dziedzin będą mogli znaleźć dla siebie elementy wizualizacji, nie sięgając po rysowanie lub szukanie ikon w internecie.
Rysunek 3 — Elementy wizualizacji (obrazek klikalny)
Protokoły komunikacyjne
W systemie obsługiwane są różne sterowniki (protokoły wymiany), które są domyślnie zintegrowane w MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU na TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Merkury (oddzielna biblioteka) i inne.
Środowisko wykonawcze
Środowisko wykonawcze może być uruchamiane na różnych systemach operacyjnych i architekturach komputerów osobistych, możesz również uruchomić RunTime na lokalnej maszynie, instalowane jest razem ze środowiskiem programistycznym i działa przez godzinę (lub 32 tagi) bez ograniczeń.
Urządzenie AntexGate
MasterSCADA Runtime jest preinstalowane jako oddzielna opcja na wbudowanym komputerze AntexGate z architekturą procesora ARM i systemem operacyjnym Debian, testy będziemy przeprowadzać na tym urządzeniu.
Rysunek 4 — Urządzenie AntexGate
Specyfikacje:
- CPU: 4-rdzeniowy x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2Mhz Pamięć operacyjna: LPDDR2 1024MB
- Pamięć nieulotna: 8/16/32GB eMMC
Więcej informacji o urządzeniu można przeczytać .
Uruchomimy program w urządzeniu wykonawczym. Dla przykładu stworzyliśmy zapytanie i zarządzanie urządzeniem za pomocą protokołu Modbus RTU, proces konfiguracji zapytania jest intuicyjny i przypomina konfigurację znanego serwera OPC. Jednak w RunTime wbudowane są sterowniki protokołów do wymiany danych.
Jako przykład stworzymy prosty projekt do zarządzania trzema pompami i dwoma zaworami, niezbędnymi do abstrakcyjnego procesu produkcyjnego. W środowisku programistycznym wygląda to następująco, jak na rysunku 5.
Rysunek 5 — Projekt w środowisku programistycznym (obrazek klikalny)
W efekcie otrzymaliśmy prostą mnemoschemat (rysunek 6), która działa w każdej przeglądarce obsługującej HTML5.
Rysunek 6 — Mnemoschemat (GIF animacja klikalna)
Opcje wyświetlania informacji HMI
Istnieje możliwość połączenia z środowiskiem wykonawczym przez WEB, ta opcja nie ogranicza nas w wyborze klienta do przeglądania danych na mnemoschemacie.
W naszym przypadku na urządzeniu przewidziano wyjście informacji przez HDMI, Ethernet, 3G.
Podczas podłączania przez HDMI, łączymy się z LocalHost 127.0 0.1:8043 przez wbudowaną przeglądarkę w AntexGate, lub łączymy się z ustalonym adresem IP:8043 w internecie lub lokalnej sieci przedsiębiorstwa innym 'Tanim klientem'.
Rysunek 7 - Struktura monitorowania WEB (obrazek klikalny)
Interesującą wiadomością był długo oczekiwany protokół MQTT, który zazwyczaj brakowało do monitorowania zdalnych obiektów w systemach SCADA.
Obecnie każdy ma możliwość uzyskania taniego serwera VDS w internecie z ustalonym adresem IP (na przykład, serwer witryny firmy) i uruchomienia na nim brokera MQTT (na przykład, Mosquito).
Uzyskując jeden serwer z brokerem MQTT, łatwo możemy uwolnić się od drogich usług operatora — ustalonego IP i płacić rocznie 900 rubli zamiast 4000 rubli za połączenie 3G.
Rysunek 8 - Struktura monitorowania MQTT (obrazek klikalny)
Taka budowa sieci pozwoli nie tylko oszczędzać na ruchu, ale także zabezpieczy dane, ponieważ przesyłanie danych przez protokół Modbus TCP w sieci internetowej nie gwarantuje bezpieczeństwa i jakości połączenia.
W ten sposób można sprzedawać powielane projekty, w których klient sam wybiera dostawcę internetu. I nikt nie musi się martwić o ustawienie i przydzielanie adresów IP: klient sam wkłada dowolną kartę SIM lub łączy się z routerem z serwerem DHCP.
Wydajność
Dla projektu kluczowa jest wydajność, w czym pomogą nam tzw. 'Zadania'. Domyślnie każdy węzeł przy jego tworzeniu ma tylko jedną — Główną zadanie. Twórca projektu może stworzyć ich tyle, ile potrzeba do konkretnego projektu. Cechy obliczeń, na przykład cykl obliczeń, będą zależeć od ustawień danej zadania. Każde z nich będzie działać niezależnie od innych w urządzeniu. Tworzenie kilku zadań jest uzasadnione, jeśli potrzebne są różne cykle obliczeń różnych programów projektu.
Funkcja ta jest szczególnie interesująca dla urządzeń, które mają procesor wielordzeniowy. Każde „Zadanie” uruchamiane jest jako osobny proces w systemie, a obciążenie rozkłada się równomiernie na pracę procesora. W urządzeniu AntexGate zainstalowany jest procesor ARM z 4 rdzeniami o częstotliwości 1,2 GHz i 1 GB pamięci RAM, co pozwala stworzyć co najmniej 4 duże zadania i rozdzielić obciążenie pomiędzy rdzeniami. W porównaniu z PLC, urządzenie AntexGate może dostarczyć co najmniej 4 razy więcej mocy obliczeniowej w tej samej cenie.
Rysunek 9 – Obciążenie możliwości obliczeniowych AntexGate w trybie wykonawczym (zdjęcie klikalne)
Jak widać na rysunku 9, obciążenie CPU wynosi nie więcej niż 2,5%, a pamięci przydzielono tylko 61 MB. W ten sposób niewielki projekt w trybie wykonawczym konsumuje bardzo mało wbudowanych zasobów.
Urządzenie może być używane nie tylko jako kontroler, ale także jako pełnoprawny serwer z możliwością obsługi ponad 2000 punktów wejścia-wyjścia oraz wsparciem dla ponad 100 klientów WEB.
Dla przykładu, podłączmy 9 klientów WEB do urządzenia i sprawdźmy postęp zużycia zasobów (rysunek 10).
Rysunek 10 – Obciążenie możliwości obliczeniowych AntexGate przy podłączeniu 9 klientów WEB (zdjęcie klikalne)
Jak widać na powyższym rysunku, obciążenie CPU wzrosło średnio z 2,5% do 6%, a pamięci przydzielono tylko o 3 MB więcej.
Dzięki dużemu zapasowi zasobów obliczeniowych urządzenia, deweloper nie musi oszczędzać na jakości programu stworzonego w MasterSCADA 4D.
Wieloplatformowość
Warto również zauważyć, że omawiany system SCADA jest wieloplatformowy, co daje integratorom ogromny wybór platform do realizacji swoich projektów. Dzięki temu przejście między systemami operacyjnymi lub architekturami PC odbywa się bardzo łatwo.
Podsumowanie
MasterSCADA 4D to stosunkowo nowy produkt firmy Insat. Obecnie informacji na temat pracy z tym oprogramowaniem jest niewiele, jak byśmy chcieli. Można jednak pobrać darmowe środowisko programistyczne z oficjalnej strony firmy, które ma dość szczegółową pomoc dotyczącą obsługi programu.
Rysunek 11 – Okno pomocy (zdjęcie klikalne)
Na koniec chciałbym powiedzieć, że ten artykuł zawiera wstępne informacje o produkcie oprogramowania MasterSCADA 4D i wiele rzeczy zostało pominiętych. Jednak przy Państwa wsparciu opublikujemy bardziej szczegółowe przykłady i lekcje dotyczące pracy z tym oprogramowaniem.
Chciałbym zobaczyć w komentarzach, jakie pytania najbardziej Państwa interesują. Najczęściej zadawane przez Państwa pytania postaramy się zamienić na lekcję na temat tworzenia projektów w MasterSCADA 4D.
Źródło: habr.com
