Z veliko izkušnjami na področju industrijske avtomatizacije nenehno iščemo optimalne rešitve za naše naloge. Glede na tehnične specifikacije naročnika smo se morali ustaviti na različnih programsko-strojnih platformah. In če ni bilo strogo določenih zahtev po namestitvi opreme Siemens v povezavi s TIA-portalom, je naš običajni izbor padel na MasterSCADA 3.XX. Vendar nič ni večno pod soncem…
O svojih izkušnjah pri prehodu na MasterSCADA 4D, predpostavkah, posebnostih njenega delovanja na vgrajenih računalnikih arhitekture ARM pod tem člankom.
Predpostavke
Pred kratkim smo začeli testirati relativno nov izdelek podjetja Insat – MasterSCADA 4D. Razlogi za to so bili večkratni. Prvič, izvedli smo nekaj neodvisnih anket med strokovnjaki na področju industrijske avtomatizacije, da bi ugotovili, kateri SCADA sistemi so najbolj priljubljeni (slika 1). Po rezultatih ankete je prvo mesto med domačimi sistemi zasedla sistem MasterSCADA.
Slika 1 — Rezultati ankete o najbolj priljubljenih SCADA sistemih (slika je klikljiva)
Druga predpostavka bi bila…
Zdaj preidimo neposredno k MasterSCADA 4D. Sestavljena je iz dveh programskih izdelkov, in sicer: razvojnega okolja in okolja za izvajanje. O delovanju vsake od teh delov bomo govorili spodaj.
Razvojno okolje
Projekt sistema se ustvari v razvojnem okolju MasterSCADA 4D, za to je potrebno pridobiti brezplačno različico na spletni strani podjetja Insat in jo namestiti, sledite navodilom.
Slika 2 — Vmesnik razvojnega okolja (slika je klikljiva)
Prva stvar, ki jo opazite, je prijazen vmesnik razvojnega okolja in priročna hierarhična struktura za izgradnjo projekta. Sedaj lahko v enem projektu ustvarite program ne le za ARM, temveč tudi za celoten objekt, od krmilnika do strežnika ali delovnega mesta operaterja.
Razvojno okolje deluje samo na operacijskem sistemu Windows, kar je razmeroma običajno in sprejemljivo, medtem ko je okolje za izvajanje (RunTime) prijetno presenetilo s svojo sposobnostjo integracije v različne operacijske sisteme in arhitekture procesorjev, o tem pa več kasneje.
Prav tako me navdušila velika knjižnica vizualizacijskih elementov. Strokovnjaki iz različnih področij bodo lahko našli vizualizacijske elemente, ne da bi se zatekli k risanju ali iskanju ikon na internetu.
Slika 3 — Vizualizacijski elementi (slika je klikabilna)
Komunikacijski protokoli
Sistem podpira različne gonilnike (protokole izmenjave), ki so privzeto integrirani v MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU preko TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Merkur (ločena knjižnica) in drugi.
Izvedbena okolja
Izvedbena okolja se lahko zaženejo na različnih operacijskih sistemih in arhitekturah osebnih računalnikov, prav tako lahko zaženete RunTime tudi na lokalnem računalniku, ki se namesti skupaj z razvojnim okoljem in deluje eno uro (ali 32 oznak) brez omejitev.
Napravica AntexGate
MasterSCADA Runtime je prednameščena kot ločena možnost na vgrajenem računalniku AntexGate z arhitekturo procesorja ARM in operacijskim sistemom Debian; teste bomo izvajali na tej napravi.
Slika 4 — Napravica AntexGate
Lastnosti:
- CPU: 4-jedrni x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2Mhz Pomnilnik: LPDDR2 1024MB
- Nepobarvena pomnilnik: 8/16/32GB eMMC
Več o napravi lahko preberete .
Začeli bomo z izvajanjem programa na izvršni napravi. Za primer smo ustvarili anketiranje in upravljanje naprave preko protokola Modbus RTU, proces nastavitve anketiranja je intuitiven in podoben nastavitvi običajnega OPC strežnika. Vendar pa so v RunTime sedaj vgrajeni gonilniki protokolov za izmenjavo podatkov.
Kot primer bomo ustvarili preprost projekt za upravljanje s tremi črpalkami in dvema zapornicama, ki je potreben za abstraktni proizvodni proces. V razvojnem okolju izgleda takole, kot je prikazano na sliki 5.
Slika 5 — Projekt v razvojnem okolju (slika je klikabilna)
Na koncu smo dobili preprosto mnemoshemo (slika 6), ki deluje v katerem koli brskalniku, ki podpira HTML5.
Slika 6 — Mnemoshema (GIF animacija je klikabilna)
Možnosti prikaza informacij HMI
Obstaja možnost povezave z izvršnim okoljem prek spleta, ta možnost nas ne omejuje pri izbiri odjemalca za ogled podatkov na mnemoshemi.
V našem primeru je na napravi predviden izhod informacij prek HDMI, Ethernet, 3G.
Pri povezavi preko HDMI se povezujemo na LocalHost 127.0.0.1:8043 preko vgrajenega brskalnika v AntexGate, ali se povežemo na fiksni IP:8043 naslov na internetu ali lokalnem omrežju podjetja z drugim 'Tančnim odjemalcem'.
Slika 7 — Struktura nadzora WEB (slika je klikabilna)
Zanimiva novica je dolgo pričakovani MQTT protokol, ki ga ponavadi primanjkuje za nadzor oddaljenih objektov v SCADA sistemih.
Danes ima vsak možnost pridobiti poceni VDS strežnik na internetu s fiksnim IP naslovom (na primer strežnik podjetja) in na njem zagnati MQTT Broker (na primer Mosquito).
Ko pridobimo en strežnik z MQTT brokerjem, se lahko enostavno odklopimo od dragih storitev operaterja — fiksni IP in plačujemo letno 900 rubljev namesto 4000 rubljev za 3G povezavo.
Slika 8 — Struktura nadzora MQTT (slika je klikabilna)
Takšna zasnova omrežja bo omogočila ne le varčevanje s prometom, temveč tudi zaščito podatkov, saj prenos podatkov preko protokola Modbus TCP v internetu ne zagotavlja varnosti in kakovosti povezave.
Tako lahko prodajate replikable projekte, kjer si stranka sama izbere ponudnika interneta. In nihče ne bo imel skrbi glede nastavitev in dodeljevanja IP naslovov: stranka lahko sama vstavi katero koli SIM kartico ali se poveže na usmerjevalnik z DHCP strežnikom.
Hitrost delovanja
Za projekt je glavna hitrost delovanja, kar nam bodo olajšale tako imenovane 'Naloge'. Privzeto ima vsak vozlišče ob njegovi ustvaritvi samo eno — Glavno nalogo. Razvijalec projekta lahko ustvari toliko, kolikor je potrebno za delovanje konkretnega projekta. Lastnosti izračuna, na primer, zanko izračunavanja, bodo odvisne od nastavitev posamezne naloge. Vsaka od njih bo delovala neodvisno od drugih v napravi. Ustvarjanje več nalog je smiselno, če je treba zagotoviti različne zanke izračunavanja različnih programov projekta.
Ta funkcija je še posebej zanimiva za naprave, ki vsebujejo večjedrni procesor. Vsaka "Naloga" se zažene kot ločen proces v sistemu, pri čemer se obremenitev enakomerno porazdeli na delovanje procesorja. V napravi AntexGate je vgrajen ARM procesor s 4 jedri pri 1.2GHz in 1GB RAM-a, kar omogoča ustvarjanje vsaj 4 večjih nalog ter porazdelitev obremenitve med jedri. V primerjavi s PLC-jem lahko naprava AntexGate zagotovi vsaj 4-krat več računalniških zmogljivosti po enaki ceni.
Slika 9 — Obremenitev računalniških zmogljivosti AntexGate v načinu delovanja (slika je klikabilna)
Kot vidimo na sliki 9, obremenitev CPU ne presega 2,5 %, medtem ko je dodeljenih le 61 MB pomnilnika. Tako majhen projekt v načinu delovanja porabi zelo malo vgrajenih virov.
Naprava se lahko uporablja ne le kot krmilnik, temveč že tudi kot polnopravni strežnik z anketiranjem več kot 2000 vhodno-izhodnih točk in možnostjo podpore več kot 100 spletnim odjemalcem.
Za primer priključimo 9 spletnih odjemalcev na napravo in si ogledamo napredek porabe virov (slika 10).
Slika 10 — Obremenitev računalniških zmogljivosti AntexGate ob priključitvi 9 spletnih odjemalcev (slika je klikabilna)
Kot je razvidno iz zgornje slike, se je obremenitev CPU v povprečju povečala s 2,5 % na 6 %, pomnilnik pa je bil dodeljen le za 3 MB več.
Zahvaljujoč veliki zalogi računalniških virov naprave, razvijalcu ni treba varčevati s kakovostjo programa, ustvarjenega v MasterSCADA 4D.
Krosplatformnost
Prav tako je vredno omeniti krosplatformnost obravnavanega SCADA sistema, ki integratorjem nudi izjemno izbiro platform za izvajanje njihovih projektov. Tak pristop omogoča enostavno prehajanje med operacijskimi sistemi ali arhitekturami računalnikov.
Zaključek
MasterSCADA 4D je razmeroma nov izdelek podjetja Insat. Do danes je informacij o delu s tem programski izdelkom precej malo, kot bi si želeli. Vendar pa lahko prenesete brezplačno razvojno okolje z uradne spletne strani podjetja, ki ponuja zelo podrobno pomoč pri delu s programom.
Slika 11 — Okno pomoči (slika je klikabilna)
Na koncu bi želeli povedati, da ta članek vsebuje uvodne informacije o programski opremi MasterSCADA 4D, vendar je še veliko neznanega. Vendar pa bomo z vašo podporo izdali bolj podrobne primere in pouke o delu s to programsko opremo.
Radi bi videli v komentarjih, katera vprašanja vas najbolj zanimajo. Najpogosteje zastavljena vprašanja bomo po možnosti pretvorili v lekcijo o ustvarjanju projektov v MasterSCADA 4D.
Izvor: habr.com
