S dostatočne veľkými skúsenosťami v oblasti priemyselnej automatizácie neustále hľadáme optimálne možnosti na riešenie našich úloh. V závislosti od technickej dokumentácie zákazníka sme sa museli rozhodnúť pre rôzne softvérovo-hardware platformy. A ak neexistovali žiadne prísne požiadavky na inštaláciu zariadení Siemens v kombinácii s TIA-portal, zvyčajne sme sa rozhodli pre MasterSCADA 3.XX. Nič však netrvá večne pod slnkom...
O svojich skúsenostiach s prechodom na MasterSCADA 4D, predpokladoch a osobitostiach jej fungovania na zabudovaných počítačoch architektúry ARM sa dočítate v nasledujúcom článku.
Predpoklady
S testovaním relatívne novej vyvinutej platformy spoločnosti Insat – MasterSCADA 4D – sme začali len nedávno. Existovalo niekoľko predpokladov pre toto. Po prvé, uskutočnili sme niekoľko nezávislých prieskumov medzi odborníkmi v oblasti priemyselnej automatizácie s cieľom zistiť, ktoré SCADA systémy sú najpopulárnejšie (obr. 1). V súlade s výsledkami prieskumu obsadila prvé miesto medzi domácimi systémami platforma MasterSCADA.
Obr. 1 – Výsledky prieskumu najpopulárnejších SCADA systémov (obrázok je klikateľný)
Druhý predpoklad môžeme považovať za...
Teraz prejdeme priamo k MasterSCADA 4D. Skladá sa z dvoch softvérových produktov, a to: prostredia na vývoj a prostredia na prevádzku. O fungovaní každej z týchto častí si povieme nižšie.
Prostredie pre vývoj
Projekt systému sa vytvára v prostredí na vývoj MasterSCADA 4D, na to je potrebné získať bezplatnú verziu na webovej stránke spoločnosti Insat a nainštalovať ju podľa pokynov.
Obr. 2 – Rozhranie prostredia na vývoj (obrázok je klikateľný)
Prvé, čo upúta pozornosť, je príjemné rozhranie prostredia na vývoj a praktická hierarchická štruktúra zostavovania projektu. Teraz je možné v jednom projekte vytvoriť program nielen pre AРМ, ale aj pre celý objekt, počnúc ovládačom a končiac serverom alebo pracovným miestom operátora.
Prostredie na vývoj funguje iba na OS Windows, čo je relatívne známe a prijateľné, ale prostredie na prevádzku (RunTime) príjemne prekvapilo svojou schopnosťou integrovať sa do rôznych operačných systémov a architektúr procesorov, ale o tom ďalej.
Taktiež potešila veľká knižnica vizualizačných prvkov. Odborníci z rôznych oblastí si môžu nájsť vizualizačné prvky bez nutnosti vykresľovania alebo hľadania ikoniek na internete.
Obrázok 3 — Vizualizačné prvky (obrázok je klikateľný)
Komunikačné protokoly
Systém podporuje rôzne ovládače (výmeny protokolov), ktoré sú predvolene integrované do MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU cez TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Merkúr (samostatná knižnica) a iné.
Prostredie vykonávania
Prostredie vykonávania môže byť spustené na rôznych operačných systémoch a architektúrach osobných počítačov, tiež môžete spustiť RunTime aj na lokálnom zariadení, inštaluje sa spolu s prostredím vývoja a funguje hodinu (alebo 32 tagov) bez obmedzení.
Zariadenie AntexGate
MasterSCADA Runtime je predinštalovaná ako samostatná voľba na zabudovanom PC AntexGate s architektúrou procesora ARM a operačným systémom Debian, testy budeme vykonávať na tomto zariadení.
Obrázok 4 — Zariadenie AntexGate
Charakteristiky:
- CPU: 4-jadrový x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2MHz RAM: LPDDR2 1024MB
- Nezávislá pamäť: 8/16/32GB eMMC
Viac informácií o zariadení si môžete prečítať .
Spustíme program na vykonávacom zariadení. Pre príklad sme vytvorili prieskum a ovládanie zariadenia cez protokol Modbus RTU, proces nastavenia prieskumu je intuitívny a podobá sa nastaveniu bežného OPC servera. Pravda, teraz sú v RunTime integrované ovládače protokolov na výmenu dát.
Ako príklad vytvoríme jednoduchý projekt na ovládanie troch čerpadiel a dvoch ventílkov, potrebného pre abstraktný výrobný proces. V prostredí vývoja to vyzerá nasledovne, ako na obrázku 5.
Obrázok 5 — Projekt v prostredí vývoja (obrázok je klikateľný)
V výsledku sme dostali jednoduchú mnemoschéma (obrázok 6), ktorá funguje v akomkoľvek prehliadači s podporou HTML5.
Obrázok 6 — Mnemoschéma (GIF animácia je klikateľná)
Možnosti zobrazenia informácií HMI
Existuje možnosť pripojiť sa k prostrediu vykonávania cez WEB, táto možnosť nás neobmedzuje vo výbere klienta na zobrazenie dát na mnemoschém.
V našom prípade má zariadenie predpokladaný výstup informácií cez HDMI, Ethernet, 3G.
Pri pripojení cez HDMI sa obraciame na LocalHost 127.0 0.1:8043 cez zabudovaný prehliadač v AntexGate, alebo sa pripojíme k pevnej IP:8043 adrese na internete alebo miestnej sieti podniku iným „Tenkým klientom“.
Obrázok 7 — Štruktúra monitorovania WEB (obrázok je klikateľný)
Zaujímavou novinkou sa stal dlho očakávaný MQTT protokol, ktorý sa zvyčajne nedostával pre monitorovanie vzdialených objektov v SCADA systémoch.
Dnes má každý možnosť získať cenovo dostupný VDS server na internete s pevnou IP adresou (napríklad server firemnej stránky) a nainštalovať na ňom MQTT Broker (napríklad Mosquito).
Získaním jedného servera s MQTT brokerom sa môžeme ľahko oslobodiť od drahých služieb operátora — pevná IP a platiť ročne 900 rubľov namiesto 4000 rubľov za pripojenie 3G.
Obrázok 8 — Štruktúra monitorovania MQTT (obrázok je klikateľný)
Takéto zriadenie siete umožní nielen šetriť na prenosových nákladoch, ale aj zabezpečiť dáta, pretože prenos údajov cez protokol Modbus TCP v sieti internet negarantuje bezpečnosť a kvalitu spojenia.
Týmto spôsobom môžete predávať replikovateľné projekty, v ktorých si klient sám vyberá poskytovateľa internetu. A nikto sa nemusí obávať nastavenia a prideľovania IP adresy: klient si sám vloží akúkoľvek SIM kartu alebo sa pripojí k routeru s DHCP serverom.
Výkon
Pre projekt je najdôležitejšia rýchlosť, v čom nám pomôžu takzvané „Úlohy“. Predvolene má každý uzol pri jeho vytváraní iba jednu — Hlavnú úlohu. Vývojár projektu môže vytvoriť toľko úloh, koľko je potrebné pre prácu konkrétneho projektu. Špecifiká výpočtu, ako napríklad cyklus výpočtu, sa budú líšiť v závislosti od nastavení danej úlohy. Každá z nich bude fungovať nezávisle od ostatných v zariadení. Vytvorenie viacerých úloh je vhodné, ak je potrebné zabezpečiť rôzne cykly výpočtu rôznych programov projektu.
Táto funkcia je obzvlášť zaujímavá pre zariadenia so procesorom s viacerými jadrami. Každá „Úloha“ sa spúšťa ako samostatný proces v systéme a záťaž sa rovnomerne rozdelí na prácu procesora. V zariadení AntexGate je inštalovaný ARM procesor so 4 jadrami s frekvenciou 1,2 GHz a 1 GB operačnej pamäte, čo umožňuje vytvoriť minimálne 4 veľké úlohy a distribuovať záťaž medzi jadrá. V porovnaní so PLC môže zariadenie AntexGate poskytnúť minimálne 4-krát viac výpočtových schopností za tú istú cenu.
Obrázok 9 — Využitie výpočtových schopností AntexGate v režime vykonávania (obrázok je klikateľný)
Ako vidíme z obrázka 9, využitie CPU nepresahuje 2,5 %, a pamäť zaberá len 61 MB. Takže malý projekt v režime vykonávania spotrebuje veľmi málo zabudovaných zdrojov.
Zariadenie môže byť použité nielen ako kontrolér, ale už aj ako plnohodnotný server s prieskumom viac ako 2000 vstupných a výstupných bodov a možnosťou podpory viac ako 100 WEB klientov.
Pre príklad pripojíme 9 WEB klientov k zariadeniu a pozrieme sa na progres využívania zdrojov (obrázok 10).
Obrázok 10 — Využitie výpočtových schopností AntexGate pri pripojení 9 WEB klientov (obrázok je klikateľný)
Ako je vidieť z vyššie uvedeného obrázka, využitie CPU sa vo všeobecnosti zvýšilo z 2,5 % na 6 %, a pamäť zaberá o 3 MB viac.
Vďaka veľkému objemu výpočtových zdrojov zariadenia vývojárovi nie je potrebné šetriť na kvalite programu vytvorenom v MasterSCADA 4D.
Krosplattformovosť
Navyše je potrebné zdôrazniť multiplatformnosť posudzovanej SCADA systému, ktorá poskytuje integrátorom obrovský výber platforiem na realizáciu svojich projektov. Vďaka takému prístupu prechod medzi operačnými systémami alebo architektúrami PC prebieha veľmi jednoducho.
Záver
MasterSCADA 4D — relatívne nový produkt spoločnosti Insat. V súčasnosti nie je informácií o práci s týmto produktom tak veľa, ako by sme si priali. Avšak, bezplatné vývojové prostredie si môžete stiahnuť z oficiálnej stránky spoločnosti, má veľmi podrobný manuál o práci s programom.
Obrázok 11 — Okno nápovede (obrázok je klikateľný)
Na záver by som chcel povedať, že tento článok obsahuje úvodné informácie o softvérovom produkte MasterSCADA 4D a mnohé veci ostali nepovedané. Avšak s vašou podporou vydáme podrobnejšie príklady a návody na prácu s týmto produktom.
Rád by som videl v komentároch, aké otázky vás najviac zaujímajú. Najčastejšie kladené otázky sa pokúsime premieniť na lekcie o vytváraní projektov v MasterSCADA 4D.
Zdroj: habr.com
