Mając dość duże doświadczenie w dziedzinie automatyki przemysłowej, zawsze poszukujemy najlepszych opcji rozwiązania naszych problemów. W zależności od specyfikacji technicznych klienta musieliśmy wybrać taką lub inną bazę sprzętową i programową. A jeśli nie było ścisłych wymagań dotyczących instalacji sprzętu Siemens w połączeniu z portalem TIA, wówczas z reguły wybór padł na MasterSCADA 3.XX. Jednak nic nie trwa wiecznie pod słońcem...
O moich doświadczeniach związanych z przejściem na MasterSCADA 4D, wymaganiach wstępnych, cechach jego pracy na komputerach wbudowanych o architekturze ARM w części tego artykułu.
Wymagania wstępne
Nie tak dawno rozpoczęliśmy testowanie stosunkowo nowego rozwiązania firmy Insat – MasterSCADA 4D. Było ku temu kilka przesłanek. W pierwszej kolejności przeprowadziliśmy kilka niezależnych badań wśród ekspertów z zakresu automatyki przemysłowej, aby dowiedzieć się, które systemy SCADA cieszą się największą popularnością (rysunek 1). Według wyników badania system MasterSCADA zajmuje pierwsze miejsce wśród systemów krajowych.
Rysunek 1 — Wyniki badania najpopularniejszych systemów SCADA (obrazek do kliknięcia)
Można rozważyć drugi warunek...
Przejdźmy teraz bezpośrednio do samego MasterSCADA 4D. Składa się z dwóch produktów programowych, a mianowicie: środowiska programistycznego i środowiska wykonawczego. Poniżej omówimy działanie każdej z tych części.
Środowisko deweloperskie
Projekt systemu tworzony jest w środowisku programistycznym MasterSCADA 4D, w tym celu należy pobrać bezpłatną wersję ze strony Insat i zainstalować ją postępując zgodnie z instrukcjami.
Rysunek 2 — Interfejs środowiska programistycznego (obrazek, który można kliknąć)
Pierwszą rzeczą, która rzuca się w oczy, jest przyjemny interfejs środowiska programistycznego i wygodna hierarchiczna struktura projektu. Teraz w jednym projekcie możesz stworzyć program nie tylko dla zautomatyzowanego stanowiska pracy, ale także dla całego obiektu, zaczynając od sterownika, a kończąc na serwerze lub stacji roboczej operatora.
Środowisko programistyczne działa tylko na systemie operacyjnym Windows, który jest stosunkowo znajomy i tolerowany, ale środowisko wykonawcze (RunTime) miło nas zaskoczyło możliwością integracji z różnymi systemami operacyjnymi i architekturami procesorów, ale o tym później.
Zadowolona byłam także z dużej biblioteki elementów wizualizacyjnych. Specjaliści z różnych dziedzin będą mogli znaleźć dla siebie elementy wizualizacji bez uciekania się do rysowania czy szukania ikon w Internecie.
Rysunek 3 — Elementy wizualizacji (klikalny obraz)
Protokoły komunikacyjne
System obsługuje różne sterowniki (protokoły wymiany), które domyślnie są zintegrowane z MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU przez TCP
- DCON
- OPCUA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Merkury (oddzielna biblioteka) itp.
Środowisko wykonawcze
Środowisko wykonawcze można uruchomić na różnych systemach operacyjnych i architekturach komputerów osobistych, można także uruchomić RunTime na komputerze lokalnym, jest ono instalowane razem ze środowiskiem programistycznym i działa przez godzinę (lub 32 znaczniki) bez ograniczeń.
Urządzenie AntexGate
MasterSCADA Runtime jest preinstalowany jako osobna opcja na komputerze wbudowanym AntexGate z architekturą procesora ARM i systemem operacyjnym Debian, na tym urządzeniu będziemy przeprowadzać testy.
Rysunek 4 — Urządzenie AntexGate
cechy:
- Procesor: 4-rdzeniowy x64 ARM v8 Cortex-A53
- Pamięć RAM 1.2 MHz: LPDDR2 1024 MB
- Pamięć nieulotna: 8/16/32 GB eMMC
Możesz przeczytać więcej o urządzeniu .
Uruchommy program na urządzeniu wykonawczym. Na przykład stworzyliśmy odpytywanie i sterowanie urządzeniami za pomocą protokołu Modbus RTU, proces konfigurowania odpytywania jest intuicyjny i nieco podobny do konfigurowania znanego serwera OPC. To prawda, że teraz RunTime ma wbudowane sterowniki protokołów do wymiany danych.
Jako przykład utwórzmy prosty projekt sterujący trzema pompami i dwoma zaworami w abstrakcyjnym procesie produkcyjnym. W środowisku deweloperskim wygląda to tak jak na rysunku 5.
Rysunek 5 – Projekt w środowisku deweloperskim (obrazek do kliknięcia)
W rezultacie otrzymaliśmy prosty diagram mnemoniczny (rysunek 6), który działa w dowolnej przeglądarce obsługującej HTML5.
Rysunek 6 — Schemat mnemoniczny (można kliknąć animację GIF)
Opcje wyświetlania informacji HMI
Możliwe jest połączenie się ze środowiskiem wykonawczym poprzez WEB, opcja ta nie ogranicza nas w wyborze klienta do przeglądania danych na diagramie mnemonicznym.
W naszym przypadku urządzenie zapewnia przesyłanie informacji przez HDMI, Ethernet, 3G.
Łącząc się przez HDMI, uzyskujemy dostęp do LocalHost 127.0 0.1:8043 poprzez wbudowaną przeglądarkę w AntexGate lub łączymy się ze stałym adresem IP:8043 w Internecie lub sieci lokalnej przedsiębiorstwa za pomocą innego „cienkiego klienta”.
Rysunek 7 — Struktura monitorowania WEB (obrazek, który można kliknąć)
Ciekawostką był długo oczekiwany protokół MQTT, który zwykle nie wystarczał do monitorowania zdalnych obiektów w systemach SCADA.
Dziś każdy ma możliwość zdobycia niedrogiego serwera VDS w Internecie ze stałym adresem IP (na przykład serwer strony firmowej) i wdrożenia na nim Brokera MQTT (na przykład Mosquito).
Otrzymawszy jeden serwer z brokerem MQTT, możemy łatwo pozbyć się drogich usług operatora - stałego IP i płacić 900 rubli rocznie zamiast 4000 rubli za komunikację 3G.
Rysunek 8 — Struktura monitorowania MQTT (obrazek, który można kliknąć)
Taka konstrukcja sieci nie tylko zaoszczędzi na ruchu, ale także zabezpieczy dane, ponieważ transmisja danych za pomocą protokołu Modbus TCP w Internecie nie gwarantuje bezpieczeństwa i jakości komunikacji.
Dzięki temu możesz sprzedawać projekty powtarzalne, w których klient sam wybiera dostawcę Internetu. I nikt nie zaprząta sobie głowy konfiguracją i przydzielaniem adresów IP: klient samodzielnie wkłada dowolną kartę SIM lub łączy się z routerem z serwerem DHCP.
Prędkość
W przypadku projektu najważniejsza jest szybkość, pomogą nam w tym tak zwane „Zadania”. Domyślnie każdy węzeł ma tylko jeden w momencie tworzenia - zadanie główne. Twórca projektu może utworzyć ich tyle, ile potrzeba do funkcjonowania konkretnego projektu. Funkcje obliczeń, na przykład cykl obliczeniowy, będą zależeć od ustawień konkretnego zadania. Każdy z nich będzie działał niezależnie od pozostałych w urządzeniu. Utworzenie kilku zadań jest wskazane, jeśli konieczne jest zapewnienie różnych cykli obliczeniowych dla różnych programów projektowych.
Ta funkcja jest szczególnie interesująca w przypadku urządzeń wyposażonych w procesor z wieloma rdzeniami. Każde „Zadanie” jest uruchamiane jako osobny proces w systemie, a obciążenie rozkłada się równomiernie na procesor. Urządzenie AntexGate posiada procesor ARM z 4 rdzeniami 1.2 GHz i 1 GB RAM-u, co pozwala na utworzenie co najmniej 4 dużych zadań i rozłożenie obciążenia pomiędzy rdzenie. W porównaniu do sterownika PLC, AntexGate może zapewnić co najmniej 4 razy większą moc obliczeniową za tę samą cenę.
Rysunek 9 — Ładowanie możliwości obliczeniowych AntexGate w trybie wykonawczym (obrazek, który można kliknąć)
Jak widać na rysunku 9, obciążenie procesora nie przekracza 2,5%, a przydzielonych jest tylko 61 MB pamięci. Dlatego mały projekt wykonawczy zużywa bardzo mało zasobów wbudowanych.
Urządzenie może służyć nie tylko jako kontroler, ale także jako pełnoprawny serwer z odpytywaniem ponad 2000 punktów I/O i możliwością obsługi ponad 100 klientów WEB.
Przykładowo podłączmy do urządzenia 9 klientów WEB i zobaczmy postęp zużycia zasobów (Rysunek 10).
Rysunek 10 — Ładowanie możliwości obliczeniowych AntexGate przy podłączeniu 9 klientów WEB (obrazek do kliknięcia)
Jak widać na powyższym rysunku, wykorzystanie procesora wzrosło ze średnio 2,5% do 6%, a przydzielono tylko 3MB więcej pamięci.
Dzięki dużej podaży zasobów obliczeniowych urządzenia programista nie musi oszczędzać na jakości programu tworzonego w MasterSCADA 4D.
Wieloplatformowy
Chciałbym również zwrócić uwagę na wieloplatformowy charakter rozpatrywanego systemu SCADA, który daje integratorom ogromny wybór platform do realizacji swoich projektów. Dzięki takiemu podejściu przejście pomiędzy systemami operacyjnymi lub architekturami komputerów PC jest bardzo proste.
wniosek
MasterSCADA 4D to stosunkowo nowy produkt firmy Insat. Obecnie nie ma tak wielu informacji na temat pracy z tym oprogramowaniem, jak byśmy chcieli. Można jednak pobrać bezpłatne środowisko programistyczne z oficjalnej strony firmy, zawiera ono bardzo szczegółową pomoc dotyczącą pracy z programem.
Rysunek 11 — Okno pomocy (klikalne zdjęcie)
Podsumowując, chciałbym powiedzieć, że ten artykuł zawiera wstępne dane na temat oprogramowania MasterSCADA 4D i nie mówi zbyt wiele. Jednak dzięki Twojemu wsparciu opublikujemy bardziej szczegółowe przykłady i lekcje dotyczące pracy z tym oprogramowaniem.
Chciałbym zobaczyć w komentarzach, jakie pytania najbardziej Cię interesują. A jeśli to możliwe, najczęściej zadawane pytania zamienimy w lekcję tworzenia projektów w MasterSCADA 4D.
Źródło: www.habr.com