BARAN PLC110[M02]-MS4, HMI, OPC i SCADA, czyli ile herbaty rumiankowej potrzebuje człowiek. Część 2

Dzień dobry, przyjaciele. Druga część przeglądu dogania pierwszą, a dzisiaj piszę przegląd na temat najwyższego poziomu wskazanego w tytule systemu.

W grupie narzędzi najwyższego poziomu mamy wszystko oprogramowanie i sprzęt znajdujący się powyżej sieci PLC (IDE dla PLC, HMI, narzędzia dla falowników, modułów itd. tutaj nie wliczamy).

Strukturę systemu z pierwszej części dołączę ponownie, aby łatwiej było zrozumieć, o czym mowa.

Zatem do najwyższego poziomu należy:

• brama PC, kierująca ruchem między dwiema sieciami (Sieć PLC i LAN przedsiębiorstwa)
• Serwer OPC — oprogramowanie zbierające dane z sieci Modbus TCP i interpretujące je do przetwarzania w SCADA i bazie danych
• SCADA — kompleks oprogramowania, który obejmuje serwer i klientów. Nasza graficzna nakładka do monitorowania i zarządzania procesami
• DBMS — oprogramowanie, które pozwala nam archiwizować dane docierające do SCADA i, w razie potrzeby, wydobywać je do przeglądania wykresów, logów i tworzenia raportów

Nie będę się zajmował siecią korporacyjną (KS) przedsiębiorstwa, ponieważ leży to w kompetencjach naszego administratora systemu, ale opowiem, jak z nim współpracowałem, jakie zadania stawiałem, kiedy będę opisywał implementację systemu, a nie przegląd.

Zatem, zaczynamy

Na początku, fizycznie zrealizujemy sprzęt, który będzie u nas działać. Sprzętowo, do funkcjonowania w dwóch różnych sieciach komputer wymaga dwóch, właściwie, kart sieciowych. Pierwsza to wbudowany na płycie głównej adapter (do pracy w KS), a drugi (do pracy w Modbus-TCP) włożyłem do portu PCI-E i od niego wyprowadziłem patchcord do routera (po prostu, żeby nie rozciągać kabli od szaf z PLC do PC po biurze. Z strony PLC oczywiście również stawiamy router).

Faktycznie, to wystarczy, aby komputer funkcjonował w każdej z sieci, ale domyślnie sieci nie będą się widzieć, trzeba będzie jeszcze nacisnąć kilka przycisków.

Ważne aspekty konfiguracji połączeń sieciowych:

1. Połączenie w KS nie powinno być realizowane z uzyskaniem adresu od serwera DHCP, należy ręcznie wpisać ustawienia adaptera (adres nie powinien wchodzić w zakres adresów DHCP) z obowiązkowym podaniem bramy sieciowej. W dalszym etapie to jest bardzo ważne przy organizacji dostępu zdalnego.
2. Nie należy próbować tworzyć mostu sieciowego między adapterami, ponieważ cała routingu jest realizowana po włączeniu odpowiedniej usługi systemu Windows.
3. Jeśli chcesz uzyskać dostęp do sieci PLC z dowolnego komputera KS, routing należy ustawić dla głównej bramy sieci.
4. Do zorganizowania zdalnego dostępu zalecam używanie niestandardowych portów, aby natychmiast zniechęcić potencjalnych hakerów.
5. Nie ma potrzeby instalacji dodatkowego oprogramowania, wszystko odbywa się za pomocą standardowych narzędzi systemu Windows.

Oprogramowanie

Zdecydowałem się wybrać produkty, które spełniają określone kryteria:

• Rodzimy producent — jeśli potrafię uzyskać anglojęzyczne wsparcie techniczne wszystkimi dostępnymi kanałami, to nie wszyscy moi koledzy mogą się tym pochwalić. Obsługa systemu powinna być dostępna dla wszystkich, żeby nie dzwonili do mnie podczas urlopu.
  Podkreślę również, że koszt krajowego oprogramowania jest bliższy naszym realiom i akceptowalny dla klientów.
• Stosunkowo nowe, ale mimo to w miarę sprawdzone, po prostu dlatego, że chcę nadążać za czasami.
• Miły, estetyczny interfejs — to, czym może pochwalić się niewiele SCADA. Niestety, design w środkach automatyzacji będzie się rozwijać jeszcze długo, a jakość końcowego produktu chciałbym widzieć na wysokim poziomie.
• Łatwa wzajemna integracja OPC, SCADA i DBMS (bez zbędnych kroków, minimalna ilość kliknięć), aby można było wysłać na Kamczatkę (dosłownie, mamy tam zakłady klientów) prostego technika ACB, a nie architekta systemów.

Serwer OPC

Podczas zapoznawania się z MasterSCADA 4D, podczas testowania PLC, aktywnie odwiedzałem stronę producenta i zauważyłem, że oferują własne serwery OPC praktycznie dla każdego protokołu komunikacji. Dla protokołu Modbus mają osobną ofertę. Master OPC Universal Modbus Server, czyli potrafi rozmawiać tylko w Modbus.

Poniżej zrzut ekranu interfejsu: dość minimalistyczny, moim zdaniem, niczego nie brakuje, ale może doświadczonemu użytkownikowi czegoś zabraknąć.

Ograniczenie bezpłatnej wersji — 32 tagi., ale wsadziłem zmienne boolowskie do rejestrów i wysyłałem to jednym znacznikiem LONG INT, a w SCADA już „rozbierałem” na bity, mała sztuczka, mam nadzieję, że nikt za mną nie przyjdzie. A propos, nie wszystkie SCADY potrafią działać z poszczególnymi bitami słowa, więc ten przepis nie jest uniwersalny.

Na odebranie pierwszego znacznika REAL type po zainstalowaniu OPC zajęło mi około minuty, więc nie szukałem dalej, wystarczyła mi prostota. Jednak słusznie zauważyć, że oprogramowanie to przewiduje nawet wykonywanie skryptów użytkownika do odbioru danych, co może znacznie rozszerzyć funkcjonalność w wprawnych rękach.

System SCADA

W tej kwestii nie mam na myśli tylko stworzenia ładnego i funkcjonalnego środowiska dla użytkownika, ale także wygodę dla dewelopera, ponieważ programista, który będzie przeglądał dokumentację choćby przez 15 minut w godzinie w poszukiwaniu potrzebnych informacji, traci w ciągu dnia (czysto arytmetycznie) do 2 godzin, co stanowi 25% dnia roboczego. Proszę zauważyć, że nie uważam swojego wyboru za całkowicie obiektywny, jak to mówi przysłowie…

Rodzimy rynek systemów SCADA oferuje nam:

• Simple SCADA
• SimpLight
• MasterSCADA 4D
• OWEN Telematyka LIGHT
• KASKAD

Dalej, przyznaję, nie szukałem, być może jest coś jeszcze. Biorąc pod uwagę, że wybrałem, to operacja przebiegła pomyślnie. Przyjrzyjmy się tym systemom, pamiętając o kryteriach opisanych powyżej:

1. KASKAD — od razu otrzymał najniższą ocenę za wizualizację, nawet nie pobrałem dystrybucji. Elementy sterujące wyrwane z Win95 postawiły dla mnie grubą kropkę na tym oprogramowaniu.
   Bez oceny
2. OWEN Telematyka LIGHT — także nie pobrałem, ale powody są tutaj nie tylko w interfejsie, chociaż także, moim zdaniem, pozostawia wiele do życzenia. Po pierwsze, produkty OWEN po półmiesięcznym testowaniu i debugowaniu PLC z modułami budzą we mnie uzasadnione wątpliwości co do niezawodności i elastyczności. A po drugie, ten SCADA jest pozycjonowane jako system monitorowania i zarządzania w sieciach dystrybucji energii, w pierwszej kolejności. Do moich zadań w przemyśle spożywczym nie do końca pasuje (nawet jeśli potrafi wszystko, to marketingowcy mimo to zawężają grupę docelową). Dlatego omijam to.
   Bez oceny
3. MasterSCADA 4D — na pierwszy rzut oka, to najbardziej oczywisty i prosty wybór. Wyjaśniam:
   • Nie wymaga oddzielnej instalacji serwera OPC przy pracy z PLC OWEN, sterowniki są już wewnątrz.
   • Ogólnie rzecz biorąc, dość przyjemny i ładny interfejs, elementy sterujące na mocne 4/5
   • Wygodne środowisko projektowe

   Wszystko wydaje się świetne i dobrze, nie miałem innego wyboru, kiedy wziąłem kontroler do rąk, ALE:

   Pewnego dnia otworzyłem projekt w trybie RunTime (symulacja działania), a miałem 4 puste okna, pocierałem oczy, zamykałem, sprawdzałem menedżera projektu, uruchamiałem ponownie – to samo. Potem wykonałem szereg standardowych manewrów, takich jak analiza wprowadzonych zmian, restarty komputera i tak dalej, które nie przyniosły rezultatu. W końcu usuwam dystrybucję do lepszych dni, nie mam chęci do rozwiązania problemu, niepewność.

   Ocena: 3.5/5 Dobre opakowanie, wnętrze nie za bardzo

4. Simplight — przyznam, że zachwycił mnie stosunek funkcjonalności do ceny według biuletynu technicznego na stronie producenta. Tam i Serwer WWW oraz SMS, E-mail i wielu klientów oraz wiele podłączanych OPC, wszystko to kosztuje około 5000 PLN w momencie pisania artykułu — drobnostka. A jeśli jesteś deweloperem i złożysz osobne zapytanie w formularzu online na stronie, to wyślą Ci wersję dystrybucji na 200 tagów bez jakichkolwiek ograniczeń, co według mnie jest świetne. To z pewnością plus.

   A teraz minusy:

   Główny: IDE to kilka autonomicznych narzędzi o ograniczonej funkcjonalności, przez co podczas pracy nad jednym projektem musisz mieć otwarte 3-4 okna + pomoc + dokumentację, co nie jest wygodne nawet w systemie z wieloma monitorami.

   • Wygląd poniżej przeciętnej, jakby rysowano w Paincie
   • Pomoc jest bardzo skromna
   • Bardzo ograniczona funkcjonalność, dobrze widać przy ustawianiu trendów i wykresów
   • Edytor skryptów widać na pikselach, co razi w oczy
   • Konfiguracja tagów programowych – to prawdziwa przyjemność
   • Jeśli chcesz po prostu przenieść projekt na pendrive'a do edytowania na innym komputerze, to jest dość trudne. Niezrozumiała struktura plików projektów
   • Specjaliści ds. sprzedaży intensywnie wkraczają w Twoje życie, co bywa uciążliwe

   Na obrazku: edytor skryptów Simplight

   
   
   Ocena: 3.0/5 Wnętrze jest dobre, opakowania w ogóle brak

5. Simple SCADA — to mój wybór, więc mogę być subiektywny, ale mimo to. Producent oferuje dwa rodzaje DEMO: z ograniczeniem do 64 zewnętrznych tagów i nieco okrojoną funkcjonalnością lub w pełni funkcjonalny z ograniczeniem czasu wykonywania do 1 godziny (po czym serwer SCADA wymaga ponownego uruchomienia). Koszt dystrybucji w najprostszym wydaniu zaczyna się od 6900 zł w momencie pisania artykułu.

   
   
   Zalety:

   • Bardzo ładna, zarówno IDE, jak i elementy sterujące.
   • Bardzo rozbudowana dokumentacja, wszystko opisane od A do Z.
   • Prosta integracja danych z serwera OPC.
   • Bardzo prosty interfejs, wręcz intuicyjny.
   • Prosta integracja z bazą danych.
   • Do uruchomienia zdalnego klienta. nie jest wymagana. obecność projektu.
   • Świetny generator raportów.
   • Dla wszystkich obiektów istnieją zdarzenia typu OnClick, OnMouseEnter itd. W sumie IDE przypomina uproszczony edytor Delphi Embarcadero, a edytor skryptów ma podpowiadacz.

   Wady:

   • Elementów sterujących, które można wykorzystać, nie ma zbyt dużo (istnieje możliwość tworzenia niestandardowych).
   • Ponieważ SCADA jest praktycznie Plug and Play, myślę, że istnieją ograniczenia w funkcjonalności, ale nie miałem okazji się z nimi spotkać.
   • Trendy z pełną panelem sterowania (skalowanie, pauza, przewijanie) są wyświetlane tylko w osobnym oknie.
   • Za. pełnofunkcjonalną. licencja będzie kosztować dużo (od 38000 zł i więcej).

   Ocena: 4.5/5. Wnętrze - dobrze, opakowanie - dobrze.

Baza danych.

Tutaj wybór był znacznie prostszy, Simple SCADA oferuje dwa produkty: MS SQL Server i MySQL. Drugi okazał się dla mnie bliższy, ponieważ wcześniej miałem z nim do czynienia, na tym się zatrzymałem.

Mogę zauważyć, że cała konfiguracja archiwizacji sprowadza się do zainstalowania pakietu od Oracle i jego prostej konfiguracji, a następnie podłączeniem w jednym kliknięciu w SCADA.

Następnie wybieramy w menedżerze tagów, co archiwizować, a co nie, i cieszymy się.

Dziękuję wszystkim za uwagę.

Dalej następuje cykl artykułów z kolejno opisanymi rozwiązaniami problemów, z którymi się zetknąłem, a jako rezultat, stworzenie systemu krok po kroku.

Źródło: habr.com