Com bastante experiência na área de automação industrial, estamos sempre em busca das melhores opções para solucionar nossos problemas. Dependendo das especificações técnicas do cliente, tivemos que escolher uma ou outra base de hardware e software. E se não houvesse requisitos rígidos para instalação de equipamentos Siemens em conjunto com o portal TIA, então, via de regra, a escolha recaiu sobre o MasterSCADA 3.XX. Porém, nada dura para sempre sob o sol...
Sobre minha experiência de mudança para MasterSCADA 4D, pré-requisitos, características de seu trabalho em computadores embarcados de arquitetura ARM são abordados neste artigo.
Pré-requisitos
Começamos a testar um desenvolvimento relativamente novo da Insat - MasterSCADA 4D - não faz muito tempo. Havia vários pré-requisitos para isso. Primeiro, realizamos diversas pesquisas independentes entre especialistas na área de automação industrial para descobrir quais sistemas SCADA são os mais populares (Figura 1). De acordo com os resultados da pesquisa, o sistema MasterSCADA ocupa o primeiro lugar entre os sistemas nacionais.
Figura 1 — Resultados de uma pesquisa dos sistemas SCADA mais populares (imagem clicável)
O segundo pré-requisito pode ser considerado...
Agora vamos passar diretamente para o próprio MasterSCADA 4D. É composto por dois produtos de software, a saber: um ambiente de desenvolvimento e um ambiente de tempo de execução. Falaremos sobre como cada uma dessas partes funciona a seguir.
Ambiente de desenvolvimento
O projeto do sistema é criado no ambiente de desenvolvimento MasterSCADA 4D, para isso é necessário obter uma versão gratuita no site do 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 agradável do ambiente de desenvolvimento e a conveniente estrutura hierárquica do projeto. Agora, em um projeto, você pode criar um programa não apenas para um local de trabalho automatizado, mas também para toda a instalação, começando com o controlador e terminando com o servidor ou estação de trabalho do operador.
O ambiente de desenvolvimento roda apenas no sistema operacional Windows, que é relativamente familiar e tolerável, mas o ambiente de execução (RunTime) nos surpreendeu agradavelmente com sua capacidade de integração em vários sistemas operacionais e arquiteturas de processador, mas falaremos mais sobre isso mais tarde.
Também fiquei satisfeito com a grande biblioteca de elementos de visualização. Especialistas de diversas áreas poderão encontrar por si próprios elementos de visualização, sem recorrer ao desenho ou à busca de ícones na Internet.
Figura 3 — Elementos de visualização (imagem clicável)
Protocolos de comunicação
O sistema suporta vários drivers (protocolos de troca), que são integrados ao MasterSCADA 4D por padrão:
- Modbus TCP/RTU, RTU sobre TCP
- DCON
- OPCUA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Mercúrio (biblioteca separada), etc.
Ambiente de execução
O ambiente de tempo de execução pode ser iniciado em vários sistemas operacionais e arquiteturas de computadores pessoais; você também pode executar o RunTime em uma máquina local; ele 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 embarcado AntexGate com arquitetura de processador ARM e sistema operacional Debian; realizaremos testes neste dispositivo.
Figura 4 — Dispositivo AntexGate
Características:
- Processador: ARM x4 de 64 núcleos v8 Cortex-A53
- RAM de 1.2 MHz: LPDDR2 1024 MB
- Memória não volátil: 8/16/32 GB eMMC
Você pode ler mais sobre o dispositivo .
Vamos rodar o programa no dispositivo executivo. Por exemplo, criamos polling e controle de dispositivos usando o protocolo Modbus RTU; o processo de configuração de polling é intuitivo e um tanto semelhante à configuração de um servidor OPC familiar. É verdade que agora o RunTime possui drivers de protocolo integrados para troca de dados.
Como exemplo, vamos criar um projeto simples para controlar três bombas e duas válvulas para um processo de fabricação abstrato. No ambiente de desenvolvimento fica assim, como na Figura 5.
Figura 5 – Projeto no ambiente de desenvolvimento (imagem clicável)
Como resultado, obtivemos um diagrama mnemônico simples (Figura 6) que funciona em qualquer navegador que suporte HTML5.
Figura 6 — Diagrama mnemônico (a animação GIF é clicável)
Opções de exibição de informações da IHM
É possível conectar-se ao ambiente de execução via WEB, esta opção não nos limita na escolha de um cliente para visualização dos dados no diagrama mnemônico.
No nosso caso, o dispositivo fornece saída de informações via HDMI, Ethernet, 3G.
Ao conectar via HDMI, acessamos LocalHost 127.0 0.1:8043 através do navegador embutido no AntexGate, ou conectamos a um endereço IP:8043 fixo na Internet ou na rede local da empresa com outro “Thin Client”.
Figura 7 — Estrutura de monitoramento WEB (imagem clicável)
Uma novidade interessante foi o tão aguardado protocolo MQTT, que normalmente não era suficiente para monitorar objetos remotos em sistemas SCADA.
Hoje, todos têm a oportunidade de obter um servidor VDS barato na Internet com um endereço IP fixo (por exemplo, um servidor do site da empresa) e implantar o MQTT Broker (por exemplo, Mosquito) nele.
Tendo recebido um servidor com um corretor MQTT, podemos facilmente nos livrar dos caros serviços da operadora - IP fixo e pagar 900 rublos por ano em vez de 4000 rublos por comunicações 3G.
Figura 8 — Estrutura de monitoramento MQTT (imagem clicável)
Tal construção de rede não só economizará tráfego, mas também protegerá os dados, uma vez que a transmissão de dados através do protocolo Modbus TCP na Internet não garante a segurança e a qualidade da comunicação.
Assim, você pode vender projetos replicáveis em que o próprio cliente escolhe o provedor de Internet. E ninguém tem dor de cabeça em configurar e alocar endereços IP: o próprio cliente insere qualquer cartão SIM ou se conecta a um roteador com servidor DHCP.
Speed
Para o projeto o principal é a rapidez, as chamadas “Tarefas” vão nos ajudar nisso. Por padrão, cada nó possui apenas um quando é criado - a tarefa Principal. O desenvolvedor do projeto pode criar quantos deles forem necessários para a operação de um determinado projeto. As características do cálculo, por exemplo, o ciclo de cálculo, dependerão das configurações de uma tarefa específica. Cada um deles funcionará independentemente dos demais no dispositivo. A criação de várias tarefas é aconselhável se for necessário fornecer diferentes ciclos de cálculo para diferentes programas de projeto.
Esse recurso é especialmente interessante para dispositivos que possuem processador com múltiplos núcleos. Cada “Tarefa” é iniciada como um processo separado no sistema e a carga é distribuída uniformemente pelo processador. O dispositivo AntexGate possui um processador ARM com 4 núcleos de 1.2 GHz e 1 GB de RAM, o que permite criar pelo menos 4 tarefas grandes e distribuir a carga entre os núcleos. Comparado a um PLC, o AntexGate pode fornecer pelo menos 4 vezes mais poder de computação pelo mesmo preço.
Figura 9 — Carregando recursos de computação do AntexGate em modo de tempo de execução (imagem clicável)
Como podemos ver na Figura 9, a carga da CPU não passa de 2,5% e apenas 61 MB de memória são alocados. Assim, um projeto de tempo de execução pequeno consome poucos recursos integrados.
O dispositivo pode ser usado não apenas como controlador, mas também como um servidor completo com polling de mais de 2000 pontos de E/S e capacidade de suportar mais de 100 clientes WEB.
Por exemplo, vamos conectar 9 clientes WEB ao dispositivo e ver o andamento do consumo de recursos (Figura 10).
Figura 10 — Carregando as capacidades computacionais do AntexGate ao conectar 9 clientes WEB (imagem clicável)
Como você pode ver na figura acima, a utilização da CPU aumentou de uma média de 2,5% para 6% e apenas 3 MB a mais de memória foram alocados.
Graças à grande oferta de recursos computacionais do dispositivo, o desenvolvedor não precisa economizar na qualidade do programa criado no MasterSCADA 4D.
Plataforma cruzada
Gostaria também de salientar a natureza multiplataforma do sistema SCADA em consideração, que dá aos integradores uma vasta escolha de plataformas para a implementação dos seus projetos. Graças a esta abordagem, a transição entre sistemas operacionais ou arquiteturas de PC é muito simples.
Conclusão
MasterSCADA 4D é um produto relativamente novo da Insat. Hoje não há tantas informações sobre como trabalhar com este produto de software como gostaríamos. No entanto, você pode baixar um ambiente de desenvolvimento gratuito no site oficial da empresa; ele contém uma ajuda muito detalhada sobre como trabalhar com o programa.
Figura 11 — Janela de Ajuda (imagem clicável)
Concluindo, gostaria de dizer que este artigo contém dados introdutórios sobre o produto de software MasterSCADA 4D e não diz muito. No entanto, com o seu apoio, lançaremos exemplos e lições mais detalhadas sobre como trabalhar com este produto de software.
Gostaria de ver nos comentários quais questões mais lhe interessam. E se possível, transformaremos as dúvidas mais frequentes em uma aula sobre como criar projetos no MasterSCADA 4D.
Fonte: habr.com