Master SCADA 4D. Există viață pe ARM?

Având o experiență considerabilă în domeniul automatizării industriale, suntem mereu în căutarea celor mai bune soluții pentru rezolvarea sarcinilor noastre. În funcție de specificațiile tehnice ale clientului, a fost necesar să ne oprim asupra unei anumite baze software și hardware. Și dacă nu existau cerințe stricte pentru instalarea echipamentului Siemens împreună cu TIA-portal, alegerea cădea de obicei pe MasterSCADA 3.XX. Totuși, nimic nu este veșnic…

Despre experiența mea cu trecerea la MasterSCADA 4D, premisele acesteia și caracteristicile funcționării pe computere încorporate cu arhitectură ARM aflați în continuarea acestui articol.

Premise

Am început să testăm o dezvoltare relativ nouă de la compania Insat – MasterSCADA 4D – nu cu mult timp în urmă. Au fost mai multe premise pentru aceasta. În primul rând, am realizat câteva sondaje independente printre specialiști în domeniul automatizării industriale pentru a stabili care SCADA-sisteme sunt cele mai populare (ilustratia 1). Din rezultatele sondajului, sistemul MasterSCADA ocupă primul loc printre sistemele autohtone.

Ilustrația 1 — Rezultatele sondajului celor mai populare SCADA-sisteme (imaginea este clicabilă)

A doua premisă se poate considera…

Acum să trecem la MasterSCADA 4D. Aceasta este compusă din două produse software, și anume: mediul de dezvoltare și mediul de execuție. Vom discuta despre funcționarea fiecărei părți în continuare.

Mediul de dezvoltare

Proiectul sistemului este creat în mediul de dezvoltare MasterSCADA 4D, pentru aceasta este necesar să obțineți versiunea gratuită de pe site-ul companiei Insat și să o instalați, urmând instrucțiunile.

Ilustrația 2 — Interfața mediului de dezvoltare (imaginea este clicabilă)

Primul lucru care îți atrage atenția este interfața plăcută a mediului de dezvoltare și structura ierarhică convenabilă de organizare a proiectului. Acum, într-un singur proiect, puteți crea un program nu doar pentru ARM, ci și pentru întregul obiect, de la controler la server sau locul de muncă al operatorului.

Mediul de dezvoltare funcționează doar pe sistemul de operare Windows, lucru destul de familiar și acceptabil, iar mediul de execuție (RunTime) m-a surprins plăcut prin posibilitatea sa de a se integra în diverse sisteme de operare și arhitecturi de procesoare, dar despre aceasta vom vorbi mai departe.

De asemenea, m-a încântat biblioteca extinsă de elemente de vizualizare. Specialiști din diferite domenii pot găsi elemente de vizualizare fără a recurge la desenare sau căutarea icoanelor pe internet.

Imaginea 3 — Elementele de vizualizare (imaginea este clicabilă)

Protocoale de comunicație

Sistemul suportă diferite drivere (protocoale de schimb), care sunt integrate implicit în MasterSCADA 4D:

• Modbus TCP/RTU, RTU peste TCP
• DCON
• OPC UA/DA/HDA
• IEC61850
• SNMP
• PostgreSQL
• MQTT
• IEC104
• MSSQL
• MySQL
• Mercury (bibliotecă separată) și altele.

Mediul de execuție

Mediul de execuție poate fi lansat pe diferite sisteme de operare și arhitecturi de calculatoare personale, de asemenea, puteți rula RunTime și pe mașina locală, este instalat împreună cu mediu de dezvoltare și funcționează timp de o oră (sau 32 de etichete) fără restricții.

Dispozitivul AntexGate

MasterSCADA Runtime este instalat ca o opțiune separată pe PC-ul încorporat AntexGate cu arhitectură de procesor ARM și sistem de operare Debian, testele vor fi efectuate pe acest dispozitiv.

Imaginea 4 — Dispozitivul AntexGate

Specificații:

• CPU: ARM v8 Cortex-A53 quad-core x64
• 1.2Mhz Memorie RAM: LPDDR2 1024MB
• Memorie nevolatilă: 8/16/32GB eMMC

Mai multe informații despre dispozitiv pot fi citite aici.

Vom rula programul în dispozitivul executiv. De exemplu, am creat un sondaj și un control al dispozitivului prin protocolul Modbus RTU, procesul de configurare a sondajului este intuitiv și seamănă cu configurarea unui server OPC obișnuit. Totuși, acum în RunTime sunt incluse drivere pentru protocoale de schimb de date.

Ca exemplu, vom crea un proiect simplu pentru a controla trei pompe și două vane, necesare pentru un proces de producție abstract. În mediul de dezvoltare, acesta arată astfel, ca în imaginea 5.

Imaginea 5 — Proiectul în mediul de dezvoltare (imaginea este clicabilă)

În cele din urmă, am obținut o schemă simplă (imaginea 6), care funcționează în orice browser care suportă HTML5.

Imaginea 6 — Schemă (GIF animat clicabil)

Opțiuni de afișare a informațiilor HMI

Există posibilitatea de a se conecta la mediul de execuție prin WEB, această opțiune nu ne limitează în alegerea clientului pentru vizualizarea datelor pe schemă.
În cazul nostru, dispozitivul este prevăzut cu ieșiri de informații prin HDMI, Ethernet, 3G.
Când te conectezi prin HDMI, ne adresăm LocalHost 127.0 0.1:8043 prin browserul încorporat în AntexGate, sau ne conectăm la o adresă fixă IP:8043 pe internet sau pe rețeaua locală a companiei printr-un alt „Client Subțire”.

Figura 7 — Structura monitorizării WEB (imaginea este clicabilă)

O noutate interesantă este așteptatul protocol MQTT, care de obicei lipsea pentru monitorizarea obiectelor îndepărtate în sistemele SCADA.
În prezent, oricine are posibilitatea de a obține un server VDS ieftin pe internet cu o adresă IP fixă (de exemplu, serverul site-ului companiei) și de a desfășura pe el un broker MQTT (de exemplu, Mosquitto).
Obținând un server cu un broker MQTT, ne putem descurca ușor fără serviciile costisitoare ale operatorului — IP fix și plăti anual 900 de ruble în loc de 4000 de ruble pentru conexiunea 3G.

Figura 8 — Structura monitorizării MQTT (imaginea este clicabilă)

Această structură a rețelei nu doar că va economisi lățimea de bandă, dar va proteja și datele, deoarece transmiterea datelor prin protocolul Modbus TCP pe internet nu garantează securitatea și calitatea conexiunii.
Astfel, poți vinde proiecte replicabile, în care clientul își alege singur furnizorul de internet. Și nimeni nu-și va face griji cu privire la configurarea și alocarea adreselor IP: clientul poate introduce orice cartela SIM sau se poate conecta la un router cu server DHCP.

Performanță

Pentru proiect, principalul lucru este performanța, iar în acest sens ne vor ajuta așa-numitele „Tâmpenii”. În mod implicit, fiecare nod la crearea sa are doar una — Tâmpenia Principală. Dezvoltatorul proiectului poate crea câte dorință pentru funcționarea unui proiect specific. Caracteristicile calculării, de exemplu, ciclul de calcul, vor depinde de setările acelei sau acelei sarcini. Fiecare dintre ele va funcționa independent de celelalte în dispozitiv. Crearea mai multor sarcini este adecvată dacă este necesar să se asigure cicluri diferite de calcul pentru diferite programe ale proiectului.

Această funcție este deosebit de interesantă pentru dispozitivele echipate cu un procesor cu mai multe nuclee. Fiecare „Sarcină” este inițiată ca un proces separat în sistem, iar sarcini sunt distribuite uniform pe procesor. Dispozitivul AntexGate este dotat cu un procesor ARM cu 4 nuclee la 1,2GHz și 1GB memorie RAM, ceea ce permite crearea a cel puțin 4 sarcini mari și distribuirea sarcinilor pe nuclee. Comparativ cu PLC-urile, dispozitivul AntexGate poate oferi de cel puțin 4 ori mai multe capacități de calcul pentru același preț.

Figura 9 — Utilizarea capacităților de calcul ale AntexGate în modul de execuție (imaginea este clicabilă)

Așa cum putem observa din figura 9, utilizarea CPU-ului nu depășește 2,5%, iar memoria alocată este de doar 61MB. Astfel, un proiect mic în modul de execuție consumă foarte puține resurse încorporate.
Dispozitivul poate fi utilizat nu doar ca un controler, ci și ca un server complet, capabil să interogheze mai mult de 2000 de puncte de intrare-ieșire și să suporte mai mult de 100 de clienți WEB.

De exemplu, vom conecta 9 clienți WEB la dispozitiv și vom observa progresul consumului de resurse (figura 10).

Figura 10 — Utilizarea capacităților de calcul ale AntexGate la conectarea a 9 clienți WEB (imaginea este clicabilă)

După cum se poate observa din figura de mai sus, utilizarea CPU-ului a crescut în medie de la 2,5% la 6%, iar memoria alocată a crescut cu doar 3MB.
Datorită rezervelor mari de resurse de calcul ale dispozitivului, dezvoltatorul nu trebuie să economisească pe calitatea programului creat în MasterSCADA 4D.

Interoperabilitate

De asemenea, merită menționată interoperabilitatea sistemului SCADA discutat, care oferă integratorilor o varietate uriașă de platforme pentru implementarea proiectelor lor. Datorită acestei abordări, tranziția între sistemele de operare sau arhitecturile PC-urilor se face foarte simplu.

Concluzie

MasterSCADA 4D este un produs relativ nou al companiei Insat. Până în prezent, informațiile despre utilizarea acestui produs software nu sunt atât de vaste pe cât ne-am dori. Cu toate acestea, se poate descărca un mediu de dezvoltare gratuit de pe site-ul oficial al companiei, care include o documentație foarte detaliată despre utilizarea programului.

Figura 11 — Fereastra de ajutor (imaginea este clicabilă)

În încheiere, aș dori să menționez că acest articol oferă date introductive despre produsul software MasterSCADA 4D și multe altele nu au fost menționate. Cu sprijinul dumneavoastră, vom publica exemple și lecții mai detaliate despre utilizarea acestui produs software.

Mi-ar plăcea să văd în comentarii care sunt întrebările care vă interesează cel mai mult. Cele mai frecvent puse întrebări le vom transforma, în măsura posibilităților, într-o lecție despre crearea proiectelor în MasterSCADA 4D.

Sursa: habr.com