Zima prichádza. Programovateľné logické automaty (PLC) sú postupne nahrádzané vstavanými osobnými počítačmi. Je to spôsobené tým, že výkon počítačov umožňuje do jedného zariadenia začleniť funkcie programovateľného ovládača, servera a (ak má zariadenie výstup HDMI) aj automatizovanej pracovnej stanice operátora. Celkom: Web server, OPC časť, databáza a pracovná stanica v jednom prípade a to všetko za cenu jedného PLC.
V tomto článku sa budeme zaoberať možnosťou využitia takýchto vstavaných počítačov v priemysle. Vezmime si zariadenie založené na Raspberry Pi ako základ, krok za krokom opíšeme proces inštalácie otvoreného bezplatného Open Source SCADA systému ruského dizajnu - Rapid SCADA a tiež vyvinieme projekt abstraktnej kompresorovej stanice, úlohy ktorá bude zahŕňať diaľkové ovládanie kompresora a troch ventilov, ako aj vizualizáciu procesu výroby stlačeného vzduchu.
Okamžite urobme výhradu, že problém možno vyriešiť dvoma spôsobmi. V zásade sa od seba nijako nelíšia, otázkou je len estetická a praktická zložka. Potrebujeme teda:
1.1 Prvá možnosť znamená prítomnosť samotného Raspberry Pi 2/3/4, ako aj prítomnosť prevodníka USB-to-RS485 (takzvaná „píšťalka“, ktorú je možné objednať v Alliexpress).
Obrázok 1 - Raspberry Pi 2 a prevodník USB na RS485
1.2 Druhá možnosť zahŕňa akékoľvek hotové riešenie založené na Raspberry, odporúčané pre inštalácie v priemyselných prostrediach so vstavanými portami RS485. Napríklad, ako na obrázku 2, na základe modulu Raspberry CM3+.
Obrázok 2 — Zariadenie AntexGate
2. Zariadenie s Modbus pre niekoľko riadiacich registrov;
3. Windows PC na konfiguráciu projektu.
Etapy vývoja:
Časť I. Inštalácia Rapid SCADA na Raspberry
1. Vyplňte na webovej stránke Rapid Scada, aby ste získali distribúciu a stiahli si najnovšiu verziu pre Linux.
2. Rozbaľte stiahnuté súbory a skopírujte priečinok „scada“ do adresára / opt zariadenia.
3. Umiestnite tri skripty z priečinka „daemons“ do adresára /etc/init.d
4. Poskytujeme plný prístup k trom priečinkom aplikácie:
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. Vytváranie spustiteľných skriptov:
sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh⠀6. Pridať úložisko:
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. Inštalácia Mono .NET Framework:
sudo apt-get install mono-complete⠀8. Nainštalujte Apache HTTP server:
sudo apt-get install apache2⠀9. Nainštalujte ďalšie moduly:
sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server4⠀10. Vytvorte odkaz na webovú aplikáciu:
sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada⠀11. Skopírujte súbor zo stiahnutého archívu do priečinka „apache“. scada.conf do adresára / Etc / apache2 / sites-available
sudo a2ensite scada.conf⠀12. Poďme touto cestou sudo nano /etc/apache2/apache2.conf a na koniec súboru pridajte nasledovné:
<Directory /var/www/html/scada/>
<FilesMatch ".(xml|log|bak)$">
Require all denied
</FilesMatch>
</Directory>⠀13. Spustite skript:
sudo /opt/scada/svc_install.sh⠀14. Reštartujte Raspberry:
sudo reboot⠀15. Otvorenie webovej stránky:
http://IP-адрес устройства/scada⠀16. V okne, ktoré sa otvorí, zadajte svoje prihlasovacie meno "Správca" a heslo "12345".
Časť II. Inštalácia Rapid SCADA na Windows
Na konfiguráciu Raspberry a konfiguráciu projektu bude potrebná inštalácia Rapid SCADA na Windows. Teoreticky to môžete urobiť na samotnej maline, ale technická podpora nám odporučila použiť vývojové prostredie na Windows, pretože tu funguje správnejšie ako na Linuxe.
Začnime teda:
- Aktualizujeme Microsoft .NET Framework na najnovšiu verziu;
- stiahnite Rapid SCADA pre Windows a inštalácia offline;
- Spustite aplikáciu „Správca“. V ňom rozvinieme samotný projekt.
Pri vývoji musíte venovať pozornosť niektorým bodom:
1. Číslovanie registrov v tomto SCADA systéme začína od adresy 1, preto sme museli číslovanie našich registrov zvýšiť o jeden. V našom prípade je to: 512+1 a tak ďalej:
Obrázok 3 – Číslovanie registrov v Rapid SCADA (kliknite na obrázok)
2. Ak chcete prekonfigurovať adresáre a správne nasadiť projekt v operačnom systéme Linux, v nastaveniach musíte prejsť na „Server“ -> „Všeobecné nastavenia“ a kliknúť na tlačidlo „Pre Linux“:
Obrázok 4 - Prekonfigurovanie adresárov v Rapid SCADA (kliknite na obrázok)
3. Definujte polling port pre Modbus RTU rovnakým spôsobom, ako je definovaný v systéme Linux zariadenia. V našom prípade je /dev/ttyUSB0
Obrázok 5 - Prekonfigurovanie adresárov v Rapid SCADA (kliknite na obrázok)
Ak máte nejaké otázky, všetky ďalšie pokyny na inštaláciu môžete získať na adrese alebo na ich .
Časť III. Vývoj projektu a sťahovanie do zariadenia
Vývoj a vizualizácia projektu sa vytvára priamo v samotnom prehliadači. Po desktopových SCADA systémoch to nie je úplne zvykom, ale je to celkom bežné.
Samostatne by som chcel poznamenať obmedzený súbor prvkov vizualizácie (obrázok 6). Medzi vstavané komponenty patrí LED dióda, tlačidlo, prepínač, prepojenie a ukazovateľ. Veľkým plusom však je, že tento SCADA systém podporuje dynamické obrázky a text. S minimálnou znalosťou grafických editorov (Corel, Adobe Photoshop a pod.) si môžete vytvárať vlastné knižnice obrázkov, prvkov a textúr a podpora GIF prvkov vám umožní pridať animáciu do vizualizácie technologického procesu.
Obrázok 6 – Nástroje editora schém v Rapid SCADA
V rámci tohto článku nebolo cieľom popísať krok za krokom proces grafického vytvárania projektu v Rapid SCADA. Preto sa týmto bodom nebudeme podrobne zaoberať. V prostredí vývojárov vyzerá náš jednoduchý projekt „Systém dodávky stlačeného vzduchu“ pre kompresorovú stanicu takto (obrázok 7):
Obrázok 7 — Editor schém v Rapid SCADA (kliknite na obrázok)
Potom nahrajte náš projekt do zariadenia. Za týmto účelom uvádzame IP adresu zariadenia na prenos projektu nie na localhost, ale na náš vstavaný počítač:
Obrázok 8 - Nahranie projektu do zariadenia v Rapid SCADA (obrázok je možné kliknúť)
V dôsledku toho sme dostali niečo podobné (obrázok 9). Na ľavej strane obrazovky sú LED diódy, ktoré zobrazujú prevádzkový stav celého systému (kompresor), ako aj prevádzkový stav ventilov (otvorený alebo zatvorený) a v strednej časti obrazovky je vizualizácia technologického procesu s možnosťou ovládania zariadení pomocou prepínačov. Pri otvorení konkrétneho ventilu sa farba samotného ventilu a zodpovedajúcej čiary zmení zo sivej na zelenú.
Obrázok 9 – Projekt kompresorovej stanice (animácia GIF je klikateľná)
si môžete stiahnuť súbor tohto projektu na kontrolu.
Obrázok 10 ukazuje, ako vyzerá celkový výsledok.
Obrázok 10 - SCADA systém na Raspberry
Závery
Vznik výkonných vstavaných priemyselných počítačov umožňuje rozšíriť a doplniť funkčnosť programovateľných logických automatov. Inštalácia podobných SCADA systémov na nich môže pokryť úlohy malého výrobného alebo technologického procesu. Pre väčšie úlohy s veľkým počtom používateľov alebo zvýšenými bezpečnostnými požiadavkami budete s najväčšou pravdepodobnosťou musieť nainštalovať plnohodnotné servery, automatizačné skrine a bežné PLC. Pre miesta strednej a malej automatizácie ako sú malé priemyselné budovy, kotolne, čerpacie stanice alebo inteligentné domy sa však takéto riešenie javí ako vhodné. Podľa našich výpočtov sú takéto zariadenia vhodné pre úlohy do 500 dátových vstupných/výstupných bodov.
Ak máte skúsenosti s kreslením v rôznych grafických editoroch a nevadí vám, že prvky mnemotechnických diagramov budete musieť vytvárať sami, potom je možnosť s Rapid SCADA pre Raspberry veľmi optimálna. Jeho funkčnosť ako hotového riešenia je trochu obmedzená, keďže ide o Open Source, ale stále vám umožňuje pokryť úlohy malej priemyselnej budovy. Preto, ak si pripravíte vizualizačné šablóny pre seba, potom je celkom možné použiť toto riešenie na integráciu, ak nie všetky, tak nejakú časť vašich projektov.
Aby ste teda pochopili, aké užitočné môže byť pre vás takéto riešenie na Raspberry a nakoľko sú vaše projekty nahraditeľné Open Source SCADA systémami na Linuxe, vyvstáva rozumná otázka: ktoré SCADA systémy používate najčastejšie?
Do prieskumu sa môžu zapojiť iba registrovaní užívatelia. Prosím.
Aké SCADA systémy používate najčastejšie?
-
35.2%SIMATIC WinCC (TIA Portal)18
-
7.8%Dotknite sa Wonderware4
-
5.8%Režim sledovania 3
-
15.6%CoDeSys8
-
0%Genesis0
-
3.9%Riešenie PCVue2
-
3.9%Vijeo Citect2
-
17.6%Master SCADA9
-
3.9%iRidium mobile2
-
3.9%Jednoduché-Scada2
-
7.8%Rýchly SCADA4
-
1.9%Agregátny SCADA1
-
39.2%Ďalšia možnosť (odpoveď v komentári)20
Hlasovalo 51 používateľov. 33 užívateľov sa zdržalo hlasovania.
Zdroj: hab.com