O inverno está chegando. Os controladores lógicos programáveis (CLPs) estão sendo gradualmente substituídos por computadores pessoais embarcados. Isso se deve ao fato de que o poder dos computadores permite que um dispositivo incorpore a funcionalidade de um controlador programável, um servidor e (se o dispositivo tiver saída HDMI) também uma estação de trabalho automatizada do operador. Total: Servidor Web, peça OPC, banco de dados e estação de trabalho em um único case, e tudo isso pelo custo de um CLP.
Neste artigo consideraremos a possibilidade de usar tais computadores embarcados na indústria. Vamos tomar como base um dispositivo baseado em Raspberry Pi, descrever passo a passo o processo de instalação nele de um sistema SCADA de código aberto e gratuito de design russo - Rapid SCADA, e também desenvolver um projeto para uma estação de compressão abstrata, as tarefas de que incluirá o controle remoto de um compressor e três válvulas, além da visualização do processo de produção de ar comprimido.
Façamos imediatamente uma reserva de que o problema pode ser resolvido de duas maneiras. Fundamentalmente, não diferem em nada, a única questão é a componente estética e prática. Então, precisamos:
1.1 A primeira opção implica a presença do próprio Raspberry Pi 2/3/4, bem como a presença de um conversor USB para RS485 (o chamado “apito”, que pode ser encomendado na Alliexpress).
Figura 1 – Raspberry Pi 2 e conversor USB para RS485
1.2 A segunda opção inclui qualquer solução pronta baseada em Raspberry, recomendada para instalações em ambientes industriais com portas RS485 integradas. Por exemplo, como na Figura 2, baseado no módulo Raspberry CM3+.
Figura 2 — Dispositivo AntexGate
2. Dispositivo com Modbus para diversos registros de controle;
3. PC com Windows para configurar o projeto.
Estágios de desenvolvimento:
Parte I. Instalando Rapid SCADA no Raspberry
1. Preencha no site do Rapid Scada para obter a distribuição e baixar a versão mais recente para Linux.
2. Descompacte os arquivos baixados e copie a pasta “scada” para o diretório / opt dispositivo.
3. Coloque três scripts da pasta “daemons” no diretório /etc/init.d
4. Damos acesso total a três pastas de aplicativos:
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/storage⠀5. Tornando scripts executáveis:
sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh⠀6. Adicione um 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 update⠀7. Instale o Mono .NET Framework:
sudo apt-get install mono-complete⠀8. Instale o servidor HTTP Apache:
sudo apt-get install apache2⠀9. Instale módulos adicionais:
sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server4⠀10. Crie um link para o aplicativo Web:
sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada⠀11. Copie o arquivo do arquivo baixado na pasta “apache” scada.conf para o diretório / etc / apache2 / sites-available
sudo a2ensite scada.conf⠀12. Vamos por esse caminho sudo nano /etc/apache2/apache2.conf e adicione o seguinte ao final do arquivo:
<Directory /var/www/html/scada/>
<FilesMatch ".(xml|log|bak)$">
Require all denied
</FilesMatch>
</Directory>⠀13. Execute o script:
sudo /opt/scada/svc_install.sh⠀14. Reinicie o Framboesa:
sudo reboot⠀15. Abrindo o site:
http://IP-адрес устройства/scada⠀16. Na janela que se abre, digite seu login "Admin" e senha «12345».
Parte II. Instalando o Rapid SCADA no Windows
A instalação do Rapid SCADA no Windows será necessária para configurar o Raspberry e a configuração do projeto. Em teoria você pode fazer isso no próprio Raspberry, mas o suporte técnico nos aconselhou a usar o ambiente de desenvolvimento no Windows, pois funciona mais corretamente aqui do que no Linux.
Então vamos começar:
- Atualizamos o Microsoft .NET Framework para a versão mais recente;
- Baixando Rapid SCADA para Windows e instalação offline;
- Inicie o aplicativo “Administrador”. Nele desenvolveremos o projeto propriamente dito.
Ao desenvolver, você precisa prestar atenção em alguns pontos:
1. A numeração dos registros neste sistema SCADA começa no endereço 1, então tivemos que aumentar a numeração dos nossos registros em um. No nosso caso é: 512+1 e assim por diante:
Figura 3 — Numeração de registros no Rapid SCADA (imagem clicável)
2. Para reconfigurar os diretórios e implantar corretamente o projeto no sistema operacional Linux, nas configurações você precisa ir em “Servidor” -> “Configurações Gerais” e clicar no botão “Para Linux”:
Figura 4 - Reconfigurando diretórios no Rapid SCADA (imagem clicável)
3. Defina a porta polling para Modbus RTU da mesma forma que está definida no sistema Linux do dispositivo. No nosso caso é / dev / ttyUSB0
Figura 5 - Reconfigurando diretórios no Rapid SCADA (imagem clicável)
Se você tiver alguma dúvida, todas as instruções adicionais de instalação podem ser obtidas em ou em seus .
Parte III. Desenvolvimento do projeto e download para o dispositivo
O desenvolvimento e visualização do projeto são criados diretamente no próprio navegador. Isso não é totalmente comum em sistemas SCADA de desktop, mas é bastante comum.
Separadamente, gostaria de observar o conjunto limitado de elementos de visualização (Figura 6). Os componentes integrados incluem um LED, um botão, uma chave seletora, um link e um ponteiro. Porém, a grande vantagem é que este sistema SCADA suporta imagens e textos dinâmicos. Com conhecimento mínimo de editores gráficos (Corel, Adobe Photoshop, etc.), você poderá criar suas próprias bibliotecas de imagens, elementos e texturas, e o suporte para elementos GIF permitirá adicionar animação à visualização do processo tecnológico.
Figura 6 — Ferramentas do editor de esquemas no Rapid SCADA
No âmbito deste artigo, não houve objetivo de descrever passo a passo o processo de criação gráfica de um projeto no Rapid SCADA. Portanto, não nos deteremos neste ponto em detalhes. No ambiente do desenvolvedor, nosso projeto simples “Sistema de fornecimento de ar comprimido” para uma estação de compressão se parece com isto (Figura 7):
Figura 7 — Editor de esquema no Rapid SCADA (imagem clicável)
A seguir, carregue nosso projeto no dispositivo. Para isso, indicamos o endereço IP do dispositivo para transferir o projeto não para localhost, mas para nosso computador embarcado:
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 existem LEDs que refletem o estado de funcionamento de todo o sistema (compressor), bem como o estado de funcionamento das válvulas (abertas ou fechadas), e na parte central da tela há uma visualização do processo tecnológico com capacidade de controlar dispositivos por meio de interruptores. Quando uma válvula específica é aberta, a cor da própria válvula e da linha correspondente muda de cinza para verde.
Figura 9 — Projeto da estação compressora (a animação GIF é clicável)
você pode baixar o arquivo deste projeto para revisão.
A Figura 10 mostra a aparência do resultado geral.
Figura 10 - Sistema SCADA no Raspberry
Descobertas
O surgimento de poderosos computadores industriais embarcados permite expandir e complementar a funcionalidade dos controladores lógicos programáveis. A instalação de sistemas SCADA semelhantes neles pode cobrir as tarefas de uma pequena produção ou processo tecnológico. Para tarefas maiores com um grande número de usuários ou maiores requisitos de segurança, você provavelmente terá que instalar servidores completos, gabinetes de automação e os CLPs usuais. No entanto, para pontos de automação de médio e pequeno porte, como pequenos edifícios industriais, caldeiras, estações de bombeamento ou casas inteligentes, tal solução parece adequada. De acordo com nossos cálculos, tais dispositivos são adequados para tarefas com até 500 pontos de entrada/saída de dados.
Se você tem experiência em desenho em vários editores gráficos e não se importa com o fato de ter que criar você mesmo elementos de diagramas mnemônicos, então a opção com Rapid SCADA for Raspberry é ideal. A sua funcionalidade como solução pronta é um tanto limitada, por ser Open Source, mas ainda permite cobrir as tarefas de um pequeno edifício industrial. Portanto, se você mesmo preparar modelos de visualização, é bem possível usar esta solução para integrar, senão todos, pelo menos alguma parte de seus projetos.
Assim, para entender o quão útil tal solução em Raspberry pode ser para você e quão substituíveis seus projetos são por sistemas SCADA Open Source em Linux, surge uma pergunta razoável: quais sistemas SCADA você usa com mais frequência?
Apenas usuários registrados podem participar da pesquisa. por favor
Quais sistemas SCADA você usa com mais frequência?
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35.2%SIMATIC WinCC (Portal TIA) 18
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7.8%Intouch Wonderware4
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5.8%Modo de rastreamento3
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15.6%CoDeSys8
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0%Genesis0
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3.9%Soluções PCVue2
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3.9%Vijeo Citect2
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17.6%Mestre SCADA9
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3.9%iRidium móvel2
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3.9%Simples-Scada2
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7.8%SCADA4 rápido
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1.9%Agregado SCADA1
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39.2%Outra opção (resposta no comentário)20
51 usuários votaram. 33 usuários se abstiveram.
Fonte: habr.com