O Inverno Está Chegando. Os controladores lógicos programáveis (CLP) estão sendo gradualmente substituídos por computadores pessoais embutidos. Isso se deve ao fato de que a capacidade dos computadores permite que um único dispositivo reúna a funcionalidade de um controlador programável, servidor e (caso o dispositivo tenha saída HDMI) ainda um posto de trabalho automatizado para o operador. Em resumo: um servidor Web, parte OPC, banco de dados e APM em uma única unidade, e tudo isso pelo custo de um CLP.
Neste artigo, examinaremos a possibilidade de aplicar tais computadores embutidos na indústria. Tomaremos como base um dispositivo com Raspberry Pi, descreveremos passo a passo o processo de instalação do sistema SCADA Open Source de desenvolvimento russo — Rapid SCADA, e também desenvolveremos um projeto de uma estação de compressão abstrata, que terá como tarefas o controle remoto do compressor e três válvulas, além da visualização do processo tecnológico de produção de ar comprimido.
De imediato, esclarecemos que a tarefa pode ser resolvida de duas maneiras. Elas não diferem fundamentalmente entre si, a questão é apenas uma questão estética e prática. Assim, precisamos:
1.1 A primeira opção requer a própria placa Raspberry Pi 2/3/4, bem como um conversor USB para RS485 (o chamado 'dongle', que pode ser encomendado no AliExpress).
Figura 1 — Raspberry Pi 2 e conversor USB para RS485
1.2 A segunda opção inclui qualquer solução pronta baseada no Raspberry, recomendada para instalações em condições industriais com portas RS485 integradas. Por exemplo, como mostrado na figura 2, baseada no módulo Raspberry CM3+.
Figura 2 — Dispositivo AntexGate
2. Dispositivo com Modbus para vários registradores de controle;
3. PC com Windows para configuração do projeto.
Etapas de desenvolvimento:
Parte I. Instalação do Rapid SCADA no Raspberry
1. Preencha no site Rapid Scada para obter o distribuidor e baixar a versão mais recente para Linux.
2. Descompacte os arquivos baixados e copie a pasta 'scada' para o diretório /opt do dispositivo.
3. Coloque três scripts da pasta 'daemons' no diretório /etc/init.d
4. Dê acesso total a três pastas do aplicativo:
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. Tornar os scripts executáveis:
sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh6. Adicionamos o repositório:
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. Instalando o Mono .NET Framework:
sudo apt-get install mono-complete8. Instalando o servidor Apache HTTP:
sudo apt-get install apache29. Instalando módulos adicionais:
sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server410. Criando um link para o aplicativo Web:
sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada11. No arquivo baixado na pasta "apache", copiamos o arquivo scada.conf para o diretório /etc/apache2/sites-available
sudo a2ensite scada.conf12. Vamos até este caminho sudo nano /etc/apache2/apache2.conf e adicionamos o seguinte ao final do arquivo:
Require all denied13. Executamos o script:
sudo /opt/scada/svc_install.sh14. Reiniciamos o Raspberry:
sudo reboot15. Abrimos o website:
http://IP-endereço do dispositivo/scada16. Na janela aberta, inserimos o login "admin" e a senha "12345".
Parte II. Instalando o Rapid SCADA no Windows
A instalação do Rapid SCADA no Windows será necessária para configurar o Raspberry e o projeto de configuração. Teoricamente, isso pode ser feito diretamente na Raspberry, mas o suporte técnico nos aconselhou a usar um ambiente de desenvolvimento no Windows, pois aqui ele funciona corretamente melhor do que no Linux.
Então, vamos lá:
- Atualizamos o Microsoft .NET Framework para a versão mais recente;
- Baixamos Instalamos o Rapid SCADA para Windows em modo offline;
- Iniciamos o aplicativo "Administrador". É nele que vamos desenvolver o projeto.
Ao desenvolver, é necessário observar alguns pontos:
1. A numeração dos registradores neste sistema SCADA começa a partir do endereço 1, portanto, tivemos que aumentar a numeração de nossos registradores em uma unidade. No nosso caso, isso é: 512+1 e assim por diante:
Figura 3 — Numeração dos registradores no Rapid SCADA (imagem clicável)
2. Para reconfigurar diretórios e implantar corretamente o projeto no sistema operacional Linux, nas configurações, é necessário ir a "Servidor" -> "Parâmetros Gerais" e clicar no botão "Para Linux":
Figura 4 — Reconfiguração de diretórios no Rapid SCADA (imagem clicável)
3. Definimos a porta de consulta para Modbus RTU da maneira como ela é definida no sistema Linux do dispositivo. No nosso caso, isso é /dev/ttyUSB0
Figura 5 — Reconfiguração de diretórios no Rapid SCADA (imagem clicável)
Se surgirem dúvidas, todas as instruções adicionais de instalação podem ser obtidas em ou em seus .
Parte III. Desenvolvimento do projeto e seu upload no dispositivo
O desenvolvimento e visualização do projeto é feito diretamente no navegador. Isso não é muito comum após sistemas SCADA de desktop, mas é totalmente viável.
Vale ressaltar o conjunto limitado de elementos de visualização (figura 6). Dos componentes embutidos, aqui estão um LED, um botão, um interruptor, um link e um indicador. No entanto, um grande ponto positivo é que este sistema SCADA suporta imagens dinâmicas e texto. Com conhecimentos mínimos em editores gráficos (Corel, Adobe Photoshop, etc.), é possível criar suas próprias bibliotecas de imagens, elementos e texturas, e o suporte a elementos GIF permitirá adicionar animação na visualização do processo tecnológico.
Figura 6 — Ferramentas do editor de esquemas no Rapid SCADA
O objetivo deste artigo não era detalhar passo a passo o processo de criação gráfica de um projeto no Rapid SCADA. Portanto, não vamos nos aprofundar neste ponto. No ambiente do desenvolvedor, nosso simples projeto "Sistema de fornecimento de ar comprimido" da estação de compressão aparece da seguinte forma (figura 7):
Figura 7 — Editor de esquemas no Rapid SCADA (imagem clicável)
Em seguida, fazemos o upload do nosso projeto para o dispositivo. Para isso, especificamos o endereço IP do dispositivo para a transferência do projeto não para o localhost, mas para nosso computador embutido:
Figura 8 — Upload do projeto para o dispositivo no Rapid SCADA (imagem clicável)
Como resultado, obtivemos algo semelhante (figura 9). No lado esquerdo da tela estão os LEDs que refletem o status de operação de todo o sistema (compressor), assim como o status das válvulas (abertas ou fechadas); e na parte central da tela — a visualização do processo tecnológico com a possibilidade de controlar os dispositivos por meio de interruptores. Ao abrir uma determinada válvula, a cor muda de cinza para verde tanto da própria válvula quanto do respectivo duto.
Figura 9 — Projeto da estação de compressão (animação GIF clicável)
você pode baixar o arquivo deste projeto para consulta.
Na Figura 10, vemos como é, em geral, o que conseguimos.
Figura 10 — Sistema SCADA no Raspberry
Como resultado, obtemos um serviço de "monitoramento como serviço", automatizado na linha de produção de integração contínua. O desenvolvedor ou testador precisa apenas definir a lista de métricas em um arquivo JSON, e tudo o mais acontece automaticamente. Obtemos um controle de qualidade transparente dos lançamentos: todas as notificações sobre desempenho, consumo de recursos ou regressões arquitetônicas.
O surgimento de potentes computadores industriais embarcados permite expandir e complementar as funcionalidades dos controladores lógicos programáveis. A instalação de sistemas SCADA desse tipo pode atender às necessidades de pequenas produções ou processos tecnológicos. Para tarefas maiores, com um maior número de usuários ou exigências de segurança, provavelmente será necessário instalar servidores completos, armários de automação e PLCs convencionais. No entanto, para pontos de automação média e pequena, como pequenos edifícios industriais, caldeiras, bombas ou casas inteligentes — essa solução parece ser viável. Segundo nossos cálculos, esses dispositivos são adequados para tarefas de até 500 pontos de entrada e saída de dados.
Se você tem experiência em desenhar em vários editores gráficos e não se importa em ter que criar os elementos do diagrama por conta própria, a opção com o Rapid SCADA no Raspberry é bastante otimizada. Suas funcionalidades como solução pronta são um pouco limitadas, já que é Open Source, no entanto, ainda assim permite atender às necessidades de um pequeno edifício industrial. Portanto, se você preparar templates de visualização para si mesmo, pode usar essa solução para integrar, se não todos, ao menos uma parte dos seus projetos.
Assim, para entender quão útil uma solução dessas no Raspberry pode ser para você e quão substituíveis são seus projetos por sistemas SCADA Open Source no Linux, surge uma pergunta bastante razoável: quais sistemas SCADA você utiliza com mais frequência?
Apenas usuários registrados podem participar da pesquisa. , por favor.
Quais sistemas SCADA você utiliza com mais frequência?
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%Outra opção (resposta nos comentários)20
51 usuários votaram. 33 usuários se abstiveram.
Fonte: habr.com
