Z bogatimi izkušnjami na področju industrijske avtomatizacije nenehno iščemo optimalne rešitve za naše izzive. Glede na tehnične specifikacije stranke smo se pogosto odločili za določeno strojno in programsko platformo. Razen če ni bilo strogih zahtev za namestitev Siemensove opreme v povezavi s portalom TIA, je bila MasterSCADA 3.XX običajno izbira. Vendar nič ne traja večno ...
Preberite o moji izkušnji s prehodom na MasterSCADA 4D, njegovih predpogojih in posebnostih delovanja na vgrajenih računalnikih z arhitekturo ARM.
Ozadje
Pred kratkim smo začeli testirati Insatov relativno nov razvoj, MasterSCADA 4D. Za to je bilo več razlogov. Najprej smo izvedli več neodvisnih anket med strokovnjaki za industrijsko avtomatizacijo, da bi ugotovili, kateri sistemi SCADA so najbolj priljubljeni (slika 1). Glede na rezultate ankete se MasterSCADA uvršča na prvo mesto med domačimi sistemi.
Slika 1 – Rezultati ankete o najbolj priljubljenih sistemih SCADA (slika, na katero lahko kliknete)
Drugi predpogoj lahko štejemo ...
Zdaj pa se posvetimo samemu programu MasterSCADA 4D. Sestavljen je iz dveh programskih izdelkov: razvojnega okolja in izvajalnega okolja. Vsako od teh komponent bomo obravnavali spodaj.
Razvojno okolje
Sistemski projekt je ustvarjen v razvojnem okolju MasterSCADA 4D. Za to morate pridobiti brezplačno različico s spletne strani Insat in jo namestiti po navodilih.
Slika 2 – Vmesnik razvojnega okolja (slika, na katero je mogoče klikniti)
Prva stvar, ki pade v oči, je uporabniku prijazen vmesnik razvojnega okolja in priročna hierarhična struktura gradnje projektov. Zdaj lahko v enem samem projektu ustvarite program ne le za delovno postajo, temveč za celoten objekt, od krmilnika do strežnika ali operaterjeve delovne postaje.
Razvojno okolje deluje samo na operacijskem sistemu Windows, to je relativno znano in znosno, vendar je izvajalno okolje (RunTime) prijetno presenetilo s svojo sposobnostjo integracije v različne operacijske sisteme in procesorske arhitekture, a o tem več kasneje.
Zadovoljen sem bil tudi z veliko knjižnico elementov za vizualizacijo. Strokovnjaki z različnih področij bodo lahko našli elemente za vizualizacijo, ne da bi jih morali risati ali iskati ikone na spletu.
Slika 3 – Elementi vizualizacije (slika, na katero je mogoče klikniti)
Komunikacijski protokoli
Sistem podpira različne gonilnike (protokole izmenjave), 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) in drugi.
Izvajalno okolje
Izvajalno okolje je mogoče zagnati v različnih operacijskih sistemih in arhitekturah osebnih računalnikov. RunTime lahko zaženete tudi na lokalnem računalniku. Namesti se skupaj z razvojnim okoljem in deluje eno uro (ali 32 oznak) brez omejitev.
Naprava AntexGate
MasterSCADA Runtime je prednameščen kot ločena možnost na vgrajenem računalniku AntexGate z arhitekturo procesorja in operacijskim sistemom ARM. Debian, bomo na tej napravi izvedli teste.
Slika 4 — Naprava AntexGate
Značilnosti:
- Procesor: 4-jedrni x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2 MHz RAM: LPDDR2 1024 MB
- Nehlapni pomnilnik: 8/16/32 GB eMMC
Več o napravi si lahko preberete .
Zaženimo program v izvršilni napravi. Za ta primer smo ustvarili sistem za anketiranje in krmiljenje naprave z uporabo protokola Modbus RTU. Postopek nastavitve anketiranja je intuitiven in nekoliko podoben nastavitvi znanega OPC strežnika. Vendar pa RunTime zdaj vključuje vgrajene gonilnike protokolov za izmenjavo podatkov.
Kot primer ustvarimo preprost projekt za krmiljenje treh črpalk in dveh ventilov, potrebnih za abstrakten proizvodni proces. V razvojnem okolju je videti kot slika 5.
Slika 5 – Projekt v razvojnem okolju (slika, na katero je mogoče klikniti)
Kot rezultat smo dobili preprost mnemonični diagram (slika 6), ki deluje v katerem koli brskalniku, ki podpira HTML5.
Slika 6 - Mnemonični diagram (animacija GIF je klikljiva)
Možnosti prikaza informacij HMI
Z izvajalnim okoljem se je mogoče povezati prek spleta; ta možnost nas ne omejuje pri izbiri odjemalca za ogled podatkov na mnemoničnem diagramu.
V našem primeru naprava zagotavlja izhod informacij prek HDMI, Etherneta in 3G.
Pri povezovanju prek HDMI dostopamo do LocalHost 127.0 0.1:8043 prek vgrajenega brskalnika v AntexGate ali pa se s pomočjo drugega "tankega odjemalca" povežemo na fiksni naslov IP:8043 na internetu ali lokalnem omrežju podjetja.
Slika 7 – Struktura spletnega spremljanja (slika, na katero je mogoče klikniti)
Zanimiv razvoj je bil dolgo pričakovani protokol MQTT, ki ga tradicionalno ni bilo za spremljanje oddaljenih objektov v sistemih SCADA.
Danes si lahko vsakdo na internetu priskrbi poceni strežnik VDS s fiksnim IP-naslovom (na primer strežnik spletnega mesta podjetja) in na njem namesti posrednika MQTT (na primer Mosquito).
Z nakupom enega samega strežnika pri posredniku MQTT se lahko enostavno znebimo dragih fiksnih IP storitev operaterja in namesto 4000 rubljev za 3G komunikacijo plačamo 900 rubljev na leto.
Slika 8 – Struktura spremljanja MQTT (slika, na katero je mogoče klikniti)
Takšna zasnova omrežja ne bo le prihranila prometa, temveč bo tudi zavarovala podatke, saj prenos podatkov prek protokola Modbus TCP prek interneta ne zagotavlja varnosti in kakovosti komunikacije.
Na ta način lahko prodajate projekte za večkratno uporabo, kjer si stranka sama izbere svojega ponudnika interneta. In nihče se ne bo moral ukvarjati z nastavitvijo in dodeljevanjem IP-naslovov: stranka preprosto vstavi katero koli SIM-kartico ali se poveže z usmerjevalnikom s strežnikom DHCP.
Hitrost
Zmogljivost je za projekt najpomembnejša, tako imenovane »naloge« pa nam bodo pri tem pomagale. Vsako vozlišče ima ob ustvarjanju privzeto samo eno – primarno nalogo. Razvijalec projekta jih lahko za določen projekt ustvari toliko, kot jih potrebuje. Računalniške funkcije, kot je računski cikel, bodo odvisne od nastavitev posamezne naloge. Vsaka naloga bo delovala neodvisno od drugih v napravi. Ustvarjanje več nalog je priporočljivo, če je treba podpirati različne računske cikle za različne programe v projektu.
Ta funkcija je še posebej uporabna za naprave z večjedrnim procesorjem. Vsaka »naloga« se v sistemu izvaja kot ločen proces, obremenitev pa se enakomerno porazdeli po procesorju. Naprava AntexGate je opremljena s procesorjem ARM s štirimi jedri s frekvenco 1.2 GHz in 1 GB RAM-a, kar ji omogoča ustvarjanje vsaj štirih velikih nalog in porazdelitev obremenitve po jedrih. V primerjavi s PLC-jem lahko naprava AntexGate za isto ceno zagotovi vsaj štirikrat večjo računalniško moč.
Slika 9 – Nalaganje računalniških zmogljivosti AntexGate v načinu izvajanja (slika, na katero je mogoče klikniti)
Kot lahko vidimo na sliki 9, poraba procesorja ni večja od 2,5 %, dodeljenih pa je le 61 MB pomnilnika. Tako ta majhen projekt med izvajanjem porabi zelo malo vgrajenih virov.
Naprava se lahko uporablja ne le kot krmilnik, temveč tudi kot polnopravni strežnik z anketiranjem več kot 2000 vhodno/izhodnih točk in možnostjo podpore več kot 100 spletnim odjemalcem.
Na primer, povežimo 9 spletnih odjemalcev z napravo in si oglejmo napredek porabe virov (slika 10).
Slika 10 – Nalaganje računalniške zmogljivosti AntexGate ob povezavi 9 spletnih odjemalcev (slika, na katero je mogoče klikniti)
Kot lahko vidite na zgornji sliki, se je poraba procesorja v povprečju povečala z 2,5 % na 6 %, medtem ko se je dodelitev pomnilnika povečala le za 3 MB.
Zahvaljujoč velikim računalniškim virom naprave razvijalcu ni treba varčevati s kakovostjo programa, ustvarjenega v MasterSCADA 4D.
Na več platformah
Rad bi poudaril tudi večplatformsko naravo obravnavanega sistema SCADA, ki integratorjem ponuja široko izbiro platform za izvajanje njihovih projektov. Ta pristop omogoča zelo enostavno preklapljanje med operacijskimi sistemi ali arhitekturami osebnih računalnikov.
Zaključek
MasterSCADA 4D je relativno nov izdelek podjetja Insat. Trenutno ni na voljo toliko informacij o uporabi te programske opreme, kot bi si želeli. Lahko pa z uradne spletne strani podjetja prenesete brezplačno razvojno okolje, ki vključuje zelo podrobno datoteko s pomočjo.
Slika 11 – Okno s pomočjo (slika, na katero je mogoče klikniti)
Za zaključek bi rad poudaril, da ta članek ponuja le uvodne informacije o programski opremi MasterSCADA 4D in pušča veliko neizrečenega. Vendar pa bomo z vašo podporo objavili podrobnejše primere in vadnice o uporabi te programske opreme.
Z veseljem bomo slišali vaša najpogostejša vprašanja v komentarjih. Če bo mogoče, bomo najpogostejša vprašanja spremenili v vadnico o ustvarjanju projektov v MasterSCADA 4D.
Vir: www.habr.com
