Com uma vasta experiência na área de automação industrial, estamos sempre em busca das melhores soluções para nossos desafios. Dependendo do requisito técnico do cliente, temos que optar por diferentes plataformas de hardware e software. E, na ausência de exigências rígidas sobre a instalação do equipamento Siemens com o TIA-portal, geralmente, a escolha recai sobre o MasterSCADA 3.XX. No entanto, nada é eterno sob o céu…
Sobre minha experiência com a transição para o MasterSCADA 4D, as premissas e as características de seu funcionamento em computadores embutidos com arquitetura ARM, no contexto deste artigo.
Premissas
Começamos a testar a nova solução da Insat – MasterSCADA 4D – há pouco tempo. As razões para isso foram várias. Em primeiro lugar, realizamos várias pesquisas independentes entre especialistas em automação industrial para descobrir quais SCADA-sistemas são mais populares (Figura 1). Segundo os resultados da pesquisa, o sistema MasterSCADA ocupa o primeiro lugar entre os sistemas nacionais.
Figura 1 — Resultados da pesquisa sobre os SCADA-sistemas mais populares (imagem clicável)
A segunda razão pode ser considerada…
Agora vamos nos concentrar no MasterSCADA 4D. Ele consiste em dois produtos de software: o ambiente de desenvolvimento e o ambiente de execução. Vamos discutir o funcionamento de cada uma dessas partes a seguir.
Ambiente de desenvolvimento
O projeto do sistema é criado no ambiente de desenvolvimento do MasterSCADA 4D; para isso, é necessário obter a versão gratuita no site da Insat e instalá-la seguindo as instruções.
Figura 2 — Interface do ambiente de desenvolvimento (imagem clicável)
A primeira coisa que chama a atenção é a interface amigável do ambiente de desenvolvimento e a estrutura hierárquica conveniente para a construção do projeto. Agora, em um único projeto, é possível criar um programa não apenas para o ARM, mas para todo o objeto, desde o controlador até o servidor ou estação de trabalho do operador.
O ambiente de desenvolvimento funciona apenas em sistemas operacionais Windows, o que é relativamente familiar e aceitável, mas o ambiente de execução (RunTime) surpreendeu positivamente pela sua capacidade de se integrar a vários sistemas operacionais e arquiteturas de processadores, mas sobre isso falaremos mais adiante.
Fiquei impressionado com a grande biblioteca de elementos de visualização. Especialistas de várias áreas poderão encontrar elementos de visualização sem precisar desenhar ou procurar ícones na internet.
Figura 3 — Elementos de visualização (imagem clicável)
Protocolos de comunicação
O sistema suporta vários drivers (protocolos de comunicação), que estão integrados por padrão no MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU sobre TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Mercury (biblioteca separada) e outros.
Ambiente de execução
O ambiente de execução pode ser executado em vários sistemas operacionais e arquiteturas de computadores pessoais, além de poder executar o RunTime em uma máquina local, que é instalado junto com o ambiente de desenvolvimento e funciona por uma hora (ou 32 tags) sem restrições.
Dispositivo AntexGate
O MasterSCADA Runtime é pré-instalado como uma opção separada no PC embutido AntexGate com arquitetura de processador ARM e sistema operacional Debian; os testes serão realizados neste dispositivo.
Figura 4 — Dispositivo AntexGate
Características:
- CPU: ARM v8 Cortex-A53 de 4 núcleos x64
- 1.2MHz Memória RAM: LPDDR2 1024MB
- Memória não volátil: eMMC 8/16/32GB
Mais informações sobre o dispositivo podem ser lidas .
Iniciaremos o programa no dispositivo executor. Como exemplo, criamos uma consulta e controle do dispositivo através do protocolo Modbus RTU, o processo de configuração da consulta é intuitivo e semelhante à configuração de um servidor OPC comum. No entanto, agora no RunTime estão embutidos drivers de protocolos para troca de dados.
Como exemplo, vamos criar um projeto simples para controlar três bombas e duas válvulas, necessário para um processo de produção abstrato. No ambiente de desenvolvimento, ele se parece com o seguinte, como na figura 5.
Figura 5 — Projeto no ambiente de desenvolvimento (imagem clicável)
No final, obtivemos um simples diagrama esquemático (figura 6), que funciona em qualquer navegador que suporte HTML5.
Figura 6 — Diagrama esquemático (GIF animado clicável)
Opções de exibição de informações HMI
É possível conectar-se ao ambiente de execução via WEB, esta opção não limita a escolha do cliente para visualizar dados no diagrama esquemático.
No nosso caso, o dispositivo prevê a saída de informações através de HDMI, Ethernet, 3G.
Ao conectar via HDMI, acessamos o LocalHost 127.0.0.1:8043 através do navegador embutido no AntexGate ou conectamos a um endereço IP fixo:8043 na internet ou na rede local da empresa usando outro "Cliente Leve".
Figura 7 — Estrutura de monitoramento WEB (imagem clicável)
Uma notícia interessante foi o tão aguardado protocolo MQTT, que geralmente faltava para o monitoramento de objetos remotos em sistemas SCADA.
Hoje em dia, qualquer um pode obter um servidor VDS acessível na internet com um endereço IP fixo (por exemplo, o servidor do site da empresa) e instalar nele um MQTT Broker (por exemplo, Mosquito).
Ao obter um servidor com um broker MQTT, podemos facilmente nos desvincular de serviços caros do operador — IP fixo e pagar anualmente 900 rublos em vez de 4000 rublos por conexão 3G.
Figura 8 — Estrutura de monitoramento MQTT (imagem clicável)
Essa construção de rede não apenas economiza na transferência de dados, mas também garante a segurança das informações, uma vez que a transmissão de dados pelo protocolo Modbus TCP na internet não garante segurança e qualidade de conexão.
Assim, você pode vender projetos replicáveis, onde o cliente escolhe o fornecedor de internet. E ninguém precisa se preocupar com a configuração e a alocação de endereços IP: o cliente insere qualquer SIM card ou se conecta a um roteador com servidor DHCP.
Desempenho
Para o projeto, o mais importante é a velocidade, e isso será possível com as chamadas "Tarefas". Por padrão, cada nó criado tem apenas uma — a Tarefa Principal. O desenvolvedor do projeto pode criar quantas forem necessárias para o funcionamento específico do projeto. As características de cálculo, por exemplo, o ciclo de cálculo, dependerão das configurações de cada tarefa. Cada uma delas funcionará independentemente das outras no dispositivo. Criar várias tarefas é razoável se for necessário garantir diferentes ciclos de cálculo para diferentes programas do projeto.
Esta função é especialmente interessante para dispositivos com processadores de múltiplos núcleos. Cada 'Tarefa' é executada como um processo separado no sistema, e a carga é distribuída uniformemente entre os núcleos do processador. O dispositivo AntexGate está equipado com um processador ARM de 4 núcleos a 1,2 GHz e 1 GB de RAM, o que permite criar pelo menos 4 grandes tarefas e distribuir a carga entre os núcleos. Em comparação com PLCs, o dispositivo AntexGate pode fornecer pelo menos 4 vezes mais capacidade de processamento pelo mesmo preço.
Figura 9 — Carga de capacidade de processamento do AntexGate em modo de execução (imagem clicável)
Como podemos ver na figura 9, a carga da CPU não é superior a 2,5%, e apenas 61 MB de memória foram alocados. Assim, um pequeno projeto em modo de execução consome muito poucos recursos incorporados.
O dispositivo pode ser utilizado não apenas como controlador, mas também como um servidor completo, com consulta a mais de 2000 pontos de entrada e saída e a capacidade de suportar mais de 100 clientes WEB.
Por exemplo, vamos conectar 9 clientes WEB ao dispositivo e observar o progresso do consumo de recursos (figura 10).
Figura 10 — Carga de capacidade de processamento do AntexGate ao conectar 9 clientes WEB (imagem clicável)
Como pode ser visto na figura acima, a carga da CPU aumentou em média de 2,5% para 6%, e a memória alocada aumentou em apenas 3 MB.
Graças ao grande excedente de recursos computacionais do dispositivo, o desenvolvedor não precisa economizar na qualidade do programa criado no MasterSCADA 4D.
Multiplataforma
Também vale a pena destacar a multiplataformidade do sistema SCADA em questão, que oferece aos integradores uma enorme variedade de plataformas para a realização de seus projetos. Graças a essa abordagem, a transição entre sistemas operacionais ou arquiteturas de PC ocorre de forma muito simples.
Conclusão
O MasterSCADA 4D é um produto relativamente novo da empresa Insat. Até hoje, as informações sobre como trabalhar com este produto não são tão abundantes quanto gostaríamos. No entanto, é possível baixar um ambiente de desenvolvimento gratuito do site oficial da empresa, que possui um manual bastante detalhado sobre como trabalhar com o software.
Figura 11 — Janela de ajuda (imagem clicável)
Em conclusão, gostaria de dizer que este artigo fornece dados introdutórios sobre o produto de software MasterSCADA 4D e que muito mais poderia ser abordado. No entanto, com o seu apoio, lançaremos exemplos e tutoriais mais detalhados sobre como trabalhar com este produto.
Gostaríamos de ver nos comentários quais questões mais interessam a vocês. As perguntas mais frequentes, se possível, transformaremos em aulas sobre a criação de projetos no MasterSCADA 4D.
Fonte: habr.com
