Ker imamo na področju industrijske avtomatizacije veliko izkušenj, vedno iščemo najboljše možnosti za rešitev naših težav. Glede na tehnične specifikacije naročnika smo morali izbrati eno ali drugo strojno in programsko osnovo. In če ni bilo strogih zahtev za namestitev opreme Siemens v povezavi s portalom TIA, potem je praviloma izbira padla na MasterSCADA 3.XX. Vendar nič ne traja večno pod soncem ...
O mojih izkušnjah s prehodom na MasterSCADA 4D, predpogojih, značilnostih njegovega dela na vgrajenih računalnikih arhitekture ARM pod rezom tega članka.
Ozadje
Ne tako dolgo nazaj smo začeli testirati relativno nov razvoj podjetja Insat - MasterSCADA 4D. Za to je bilo več predpogojev. Najprej smo izvedli več neodvisnih anket med strokovnjaki s področja industrijske avtomatizacije, da bi ugotovili, kateri sistemi SCADA so najbolj priljubljeni (slika 1). Po rezultatih ankete je sistem MasterSCADA na prvem mestu med domačimi sistemi.
Slika 1 — Rezultati raziskave najbolj priljubljenih SCADA sistemov (sliko na klik)
Drugi predpogoj je mogoče upoštevati ...
Zdaj pa preidimo neposredno na MasterSCADA 4D. Sestavljata ga dva programska izdelka, in sicer: razvojno okolje in izvajalno okolje. O tem, kako vsak od teh delov deluje, bomo govorili spodaj.
Razvojno okolje
Sistemski projekt je izdelan v razvojnem okolju MasterSCADA 4D, za to pa si morate na spletni strani Insat pridobiti brezplačno različico in jo namestiti po navodilih.
Slika 2 — Vmesnik razvojnega okolja (sliko je mogoče klikniti)
Prva stvar, ki pade v oči, je prijeten vmesnik razvojnega okolja in priročna hierarhična struktura projekta. Zdaj lahko v enem projektu ustvarite program ne le za avtomatizirano delovno mesto, ampak tudi za celoten objekt, začenši s krmilnikom in konča s strežnikom ali delovno postajo operaterja.
Razvojno okolje teče le na operacijskem sistemu Windows, ki je razmeroma poznan in znosen, nas pa je izvajalno okolje (RunTime) prijetno presenetilo z možnostjo vključevanja v različne operacijske sisteme in procesorske arhitekture, a o tem kasneje.
Zadovoljen sem bil tudi z veliko knjižnico vizualizacijskih elementov. Strokovnjaki z različnih področij bodo lahko sami našli elemente vizualizacije, ne da bi se zatekli k risanju ali iskanju ikon na internetu.
Slika 3 — Elementi vizualizacije (sliko je mogoče klikniti)
Komunikacijski protokoli
Sistem podpira različne gonilnike (protokole za izmenjavo), ki so privzeto integrirani v MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU prek TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Merkur (ločena knjižnica) itd.
Izvajalno okolje
Runtime okolje lahko zaženete na različnih operacijskih sistemih in arhitekturah osebnih računalnikov, RunTime lahko poženete tudi na lokalnem računalniku, namesti se skupaj z razvojnim okoljem in deluje eno uro (ali 32 oznak) brez omejitev.
Naprava AntexGate
MasterSCADA Runtime je vnaprej nameščen kot ločena možnost na vgrajenem osebnem računalniku AntexGate z arhitekturo procesorja ARM in operacijskim sistemom Debian; na tej napravi bomo izvedli teste.
Slika 4 — Naprava AntexGate
Značilnosti:
- CPU: 4-jedrni x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2 Mhz RAM: LPDDR2 1024 MB
- Trajni pomnilnik: 8/16/32 GB eMMC
Več o napravi si lahko preberete .
Zaženimo program v izvršilni napravi. Ustvarili smo na primer anketiranje in nadzor naprave s protokolom Modbus RTU; postopek nastavitve anketiranja je intuitiven in nekoliko podoben nastavitvi znanega strežnika OPC. Res je, zdaj ima RunTime vgrajene gonilnike protokolov za izmenjavo podatkov.
Na primer, ustvarimo preprost projekt za krmiljenje treh črpalk in dveh ventilov za abstrakten proizvodni proces. V razvojnem okolju je to videti takole, kot na sliki 5.
Slika 5 - Projekt v razvojnem okolju (sliko klikniti)
Kot rezultat smo dobili preprost mnemonični diagram (slika 6), ki deluje v katerem koli brskalniku, ki podpira HTML5.
Slika 6 — Mnemonični diagram (GIF animacijo je mogoče klikniti)
Možnosti prikaza informacij HMI
Možna je povezava z izvajalnim okoljem preko SPLETA, ta možnost nas ne omejuje pri izbiri odjemalca za pregledovanje podatkov na mnemodiagramu.
V našem primeru naprava zagotavlja izhod informacij prek HDMI, Ethernet, 3G.
Pri povezovanju prek HDMI dostopamo do LocalHost 127.0 0.1:8043 prek vgrajenega brskalnika v AntexGate ali pa se povežemo s fiksnim naslovom IP:8043 v internetu ali lokalnem omrežju podjetja z drugim »tankim odjemalcem«.
Slika 7 — Struktura spletnega spremljanja (slika na klik)
Zanimiva novost je bil dolgo pričakovani protokol MQTT, ki običajno ni zadostoval za nadzor oddaljenih objektov v sistemih SCADA.
Danes ima vsakdo možnost dobiti poceni strežnik VDS na internetu s fiksnim naslovom IP (na primer strežnik spletnega mesta podjetja) in na njem namestiti posrednika MQTT (na primer Mosquito).
Ko smo prejeli en strežnik s posrednikom MQTT, se lahko zlahka znebimo dragih operaterskih storitev - fiksnega IP-ja in plačamo 900 rubljev na leto namesto 4000 rubljev za 3G komunikacije.
Slika 8 — Struktura spremljanja MQTT (slika na klik)
Takšna izgradnja omrežja ne bo le prihranila pri prometu, ampak bo tudi varovala podatke, saj prenos podatkov po protokolu Modbus TCP na internetu ne zagotavlja varnosti in kakovosti komunikacije.
Tako lahko prodajate ponovljive projekte, pri katerih naročnik sam izbere internetnega ponudnika. In nihče nima glavobola z nastavitvijo in dodeljevanjem naslovov IP: odjemalec sam vstavi katero koli kartico SIM ali se poveže z usmerjevalnikom s strežnikom DHCP.
Hitrost
Za projekt je glavna stvar hitrost, pri tem nam bodo pomagale tako imenovane »naloge«. Privzeto ima vsako vozlišče, ko je ustvarjeno, samo eno – glavno nalogo. Razvijalec projekta jih lahko ustvari toliko, kot je potrebno za delovanje posameznega projekta. Značilnosti izračuna, na primer cikel izračuna, bodo odvisne od nastavitev določene naloge. Vsak od njih bo deloval neodvisno od drugih v napravi. Izdelava več nalog je priporočljiva, če je potrebno zagotoviti različne cikle izračuna za različne projektne programe.
Ta funkcija je še posebej zanimiva za naprave, ki imajo procesor z več jedri. Vsaka »Naloga« se zažene kot ločen proces v sistemu in obremenitev se enakomerno porazdeli po procesorju. Naprava AntexGate ima ARM procesor s 4 jedri pri 1.2 GHz in 1 GB RAM-a, kar omogoča ustvarjanje vsaj 4 velikih nalog in porazdelitev obremenitve po jedrih. V primerjavi s PLC-jem lahko AntexGate zagotovi vsaj 4-krat večjo računalniško moč za isto ceno.
Slika 9 — Nalaganje računalniških zmogljivosti AntexGate v načinu izvajanja (sliko, ki jo je mogoče klikniti)
Kot lahko vidimo na sliki 9, obremenitev procesorja ni večja od 2,5 %, dodeljenega pa je le 61 MB pomnilnika. Tako majhen izvajalni projekt porabi zelo malo vgrajenih virov.
Napravo je mogoče uporabljati ne samo kot krmilnik, temveč tudi kot polnopravni strežnik s preverjanjem več kot 2000 I/O točk in zmožnostjo podpore več kot 100 WEB odjemalcem.
Povežimo na primer 9 SPLETNIH odjemalcev na napravo in si oglejte napredek porabe virov (slika 10).
Slika 10 — Nalaganje računalniških zmogljivosti AntexGate pri povezovanju 9 SPLETNIH odjemalcev (sliko, ki jo je mogoče klikniti)
Kot lahko vidite na zgornji sliki, se je izkoriščenost procesorja povečala s povprečnih 2,5 % na 6 %, dodeljenih pa je bilo le 3 MB več pomnilnika.
Zahvaljujoč veliki ponudbi računalniških virov naprave, razvijalcu ni treba varčevati s kakovostjo programa, ustvarjenega v MasterSCADA 4D.
Na več platformah
Prav tako želim opozoriti na večplatformno naravo obravnavanega sistema SCADA, ki daje integratorjem veliko izbiro platform za izvajanje njihovih projektov. Zahvaljujoč temu pristopu je prehod med operacijskimi sistemi ali arhitekturami osebnih računalnikov zelo preprost.
Zaključek
MasterSCADA 4D je razmeroma nov izdelek podjetja Insat. Danes ni toliko informacij o delu s tem programskim izdelkom, kot bi si želeli. Vendar pa lahko z uradne spletne strani podjetja prenesete brezplačno razvojno okolje, ki ima zelo podrobno pomoč pri delu s programom.
Slika 11 — Okno s pomočjo (sliko lahko kliknete)
Na koncu bi rad povedal, da ta članek vsebuje uvodne podatke o programskem izdelku MasterSCADA 4D in ne pove veliko. Vendar pa bomo z vašo podporo objavili podrobnejše primere in lekcije o delu s tem programskim izdelkom.
V komentarjih bi rad videl, katera vprašanja vas najbolj zanimajo. In če bo mogoče, bomo najpogostejša vprašanja spremenili v lekcijo o ustvarjanju projektov v MasterSCADA 4D.
Vir: www.habr.com