SCADA në Raspberry: mit apo realitet?

Dimri po vjen nga. Në vend të kontrollorëve logjikë të programuara (PLC), së shpejti po vijnë kompjuterët e integruar personal. Kjo ndodhe për shkak se fuqitë e kompjuterëve lejojnë që një aparat të përfshijë funksionalitetin e një kontrollori programues, serveri dhe (nëse aparati ka daljen HDMI) edhe një vend pune të automatizuar për operatorin. Pra, kemi: një server Web, një pjesë OPC, një bazë të dhënash dhe një sistem të automatizuar në një karakoll, dhe gjithçka për çmimin e një PLC.

Në këtë artikull do të shqyrtojmë mundësinë e përdorimit të këtyre kompjuterëve të integruar në industri. Do të marrim si bazë një pajisje të ndërtuar mbi Raspberry Pi, do të përshkruajmë hap pas hapi procesin e instalimit të një sistemi SCADA me kod të hapur, të zhvilluar në Rusi - Rapid SCADA, dhe gjithashtu do të zhvillojmë në të një projekt të një stacioni kompresor abstrakt, me detyrat e cilit do të përfshinin menaxhimin e largët të kompresorit dhe tre ventileve, si dhe vizualizimin e procesit teknologjik të prodhimit të ajrit të kompresuar.

Fillimisht, duhet të sqarojmë se problemi mund të zgjidhet në dy mënyra. Ato nuk ndryshojnë thelbësisht nga njëra-tjetra, por çështja është në aspektin estetik dhe praktik. Pra, ne kemi nevojë për:

1.1 Mundësia e parë përfshin vetë Raspberry Pi 2/3/4, si dhe një konvertor USB në RS485 (i njohur si "llogaria", e cila mund të porositet nga Alliexpress).

Figura 1 - Raspberry Pi 2 dhe konvertori USB në RS485

1.2 Mundësia e dytë përfshin çdo zgjidhje të gatshme të bazuar në Raspberry, e cila rekomandohet për instalime në kushte industriale me porte të integruara RS485. Për shembull, një si në figurën 2, mbi bazën e modulit Raspberry CM3+.

Figura 2 - Pajisja AntexGate

2. Një pajisje me Modbus për disa regjistra kontrollimi;

3. Një PC me Windows për konfiguruar projektin.

Hapat e zhvillimit:

1. Pjesa I. Instalimi i Rapid SCADA në Raspberry;
2. Pjesa II. Instalimi i Rapid SCADA në Windows;
3. Pjesa III. Zhvillimi i projektit dhe ngarkimi i tij në pajisje;
4. Përfundime.

Pjesa I. Instalimi i Rapid SCADA në Raspberry

1. Plotësoni forme në faqen e internetit Rapid Scada për të marrë distribucionin dhe shkarko versionin më të fundit për Linux.

2. Shkarkoni skedarët e shkarkuar dhe kopjoni dosjen "scada" në direktorinë /opt e pajisjeje.

3. Vendosni tre skripta nga dosja "daemons" në direktorinë /etc/init.d

4. Jepni akses të plotë në tre dosjet e aplikacionit:

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. Bëni skriptet ekzekutues:

sudo chmod +x /opt/scada/make_executable.sh
sudo /opt/scada/make_executable.sh

⠀6. Shtoni repository:

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. Instaloni Mono .NET Framework:

sudo apt-get install mono-complete

⠀8. Instaloni serverin Apache HTTP:

sudo apt-get install apache2

⠀9. Instaloni module të tjera:

sudo apt-get install libapache2-mod-mono mono-apache-server4

⠀10. Krijoni një lidhje me aplikacionin Web:

sudo ln -s /opt/scada/ScadaWeb /var/www/html/scada

⠀11. Nga arkivi i shkarkuar në dosjen "apache" kopjoni skedarin scada.conf në drejtorinë /etc/apache2/sites-available

sudo a2ensite scada.conf

⠀12. Shkoni në këtë rrugë sudo nano /etc/apache2/apache2.conf dhe shtoni këtë në fund të skedarit:

Require all denied

⠀13. Ekzekutoni skriptin:

sudo /opt/scada/svc_install.sh

⠀14. Rinisni Raspberry:

sudo reboot

⠀15. Hapni faqen e internetit:

http://IP-adresa e pajisjes/scada

⠀16. Në dritaren e hapur futni emrin e përdoruesit "admin" dhe fjalëkalimin "12345".

Pjesa II. Instalimi i Rapid SCADA në Windows

Instalimi i Rapid SCADA në Windows do të nevojitet për konfigurimin e Raspberry dhe projektit. Në teori, mund ta bëni këtë edhe në Raspberry vetë, por në mbështetje teknike na këshilluan të përdorim mjedisin e zhvillimit në Windows, pasi këtu funksionon saktë më mirë se në Linux.

Pra, le të fillojmë:

1. Përditësoni Microsoft .NET Framework në versionin më të fundit;
2. Shkarkojmë distribucioni Rapid SCADA për Windows dhe instaloni offline;
3. Nisni aplikacionin "Administrator". Në të do të zhvillojmë projektin.

Gjatë zhvillimit është e nevojshme të kushtojmë vëmendje disa pikave:

1. Numërimi i regjistrave në këtë sistem SCADA fillon nga adresa 1, prandaj na ishte dashur të rrisim numërimin e regjistrave tanë me një. Në rastin tonë është: 512+1 dhe kështu me radhë:

Figura 3 - Numërimi i regjistrave në Rapid SCADA (figura është e klikueshme)

2. Për rinovimin e drejtorive dhe shpërndarjen e saktë të projektit në sistemin operativ Linux, në cilësimet duhet të hyjmë në "Server" -> "Parametrat e përgjithshme" dhe të klikoni butonin "Për Linux":

Figura 4 - Rinovimi i drejtorive në Rapid SCADA (figura është e klikueshme)

3. Përcaktoni portin e anketimit për Modbus RTU në mënyrën si përcaktohet në sistemin Linux të pajisjes. Në rastin tonë është /dev/ttyUSB0

Figura 5 - Rinovimi i drejtorive në Rapid SCADA (figura është e klikueshme)

Në rast se keni ndonjë pyetje, të gjitha udhëzimet shtesë për instalimin mund të merren në faqen e kompanisë ose në kanalin youtube.

Pjesa III. Zhvillimi i projektit dhe ngarkimi i tij në pajisje

Zhvillimi dhe vizualizimi i projektit ndodh direkt në shfletues. Kjo nuk është krejt normale pas sistemeve SCADA në desktop, por është plotësisht e realizueshme.

Duhet theksuar veçmas se ka një grup të kufizuar elementesh vizualizimi (figura 6). Nga komponentët e integruar, këtu ka një LED, një buton, një çelës, një hiperlidhje dhe një tregues. Megjithatë, një avantazh i madh është se ky sistem SCADA mbështet imazhe dhe tekste dinamike. Me njohuri minimale të redaktorëve grafikë (Corel, Adobe Photoshop etj.), të dhënat e vetat të imazheve, elementeve dhe teksteve mund të krijohen vetë, dhe mbështetja e elementeve GIF do t'i lejojë të shtoni animacione në vizualizimin e procesit teknologjik.

Figura 6 - Mjetet e redaktorit të skemave në Rapid SCADA

Qëllimi i këtij artikulli nuk ishte të përshkruajmë hap pas hapi procesin e krijimit grafik të projektit në Rapid SCADA. Prandaj nuk do të ndalem në këtë pikë. Në mjedisin e zhvilluesit, projekti ynë i thjeshtë "Sistemi i furnizimit me ajër të compressuar" të stacionit të kompresorëve duket si më poshtë (figura 7):

Figura 7 - Redaktori i skemave në Rapid SCADA (fotoja është klikueshme)

Më pas, ne ngarkojmë projektin tonë në pajisje. Për këtë, ne japim adresën IP të pajisjes për të transferuar projektin jo në localhost, por në kompjuterin tonë të integruar:

Figura 8 - Ngarkimi i projektit në pajisje në Rapid SCADA (fotoja është klikueshme)

Si rezultat, përfundojmë me diçka të ngjashme (figura 9). Në anën e majtë të ekranit ka LED që reflektojnë statusin e punës së gjithë sistemit (kompresorit), si dhe statusin e punës së valvulave (të hapura ose të mbyllura), ndërsa në pjesën qendrore të ekranit - vizualizimi i procesit teknologjik me mundësinë e kontrollit të pajisjeve përmes çelësave. Kur hapet ndonjë valvul, ngjyra ndryshon nga gri në jeshile si në valvul ashtu edhe në magistralen përkatëse.

Figura 9 - Projekti i stacionit të kompresorëve (GIF animacioni është klikueshëm)

Këtu mund të shkarkoni skedarin e këtij projekti për njohuri.

Në figurën 10 tregohet se si duket në përgjithësi ajo që kemi arritur.

Figura 10 - Sistemi SCADA në Raspberry

Përfundimet

Shfaqja e kompjuterëve industriale të fuqishëm të integruar lejon zgjerimin dhe plotësimin e funksionalitetit të kontrollorëve logjikë programues. Instalimi i sistemeve të tilla SCADA mbi to mund të mbulojë detyrat e një prodhimi të vogël ose procesi teknologjik. Për detyra më të mëdha me numra më të lartë përdoruesish ose kërkesa më të larta për siguri, ndoshta do të duhet të vendosni serverë të plota, kabina automatike dhe PLC-të e zakonshme. Por për pikat e automatizimit të mesëm dhe të vogël si ndërtesa prodhimi të vogla, centralet termo, pompat ose shtëpitë inteligjente - një zgjidhje e tillë duket e arsyeshme. Sipas llogaritjeve tona, këto pajisje do të ishin të përshtatshme për detyra deri në 500 pika hyrëse-automatike.

Nëse keni përvojë në dizajnimin në redaktorë të ndryshëm grafikë dhe nuk ju shqetëson fakti që do të duhet të krijoni vetë elementët e diagramit, atëherë opsioni me Rapid SCADA për Raspberry është shumë optimal. Funksionaliteti i saj si një zgjidhje e gatshme është disi i kufizuar, pasi është Open Source, por megjithatë lejon mbulimin e detyrave të një ndërtesë prodhuese të vogël. Prandaj, nëse përgatiteni para vetes shabllonë të vizualizimit, është plotësisht e mundur të përdorni këtë zgjidhje për integrimin e ndoshta jo të gjithë, por të një pjese të projekteve tuaja.

Prandaj, për të kuptuar se sa e dobishme mund të jetë një zgjidhje e tillë në Raspberry dhe sa zëvendësohen projektet tuaja nga sistemet SCADA Open Source në Linux, lind një pyetje e arsyeshme: cilat sisteme SCADA përdorni më shpesh?

Vetëm përdoruesit e regjistruar mund të marrin pjesë në anketë. Hyni, ju lutemi.

Cilat sisteme SCADA përdorni më shpesh?

• 35.2%SIMATIC WinCC (TIA Portal)18

• 7.8%Intouch Wonderware4

• 5.8%Trace mode3

• 15.6%CoDeSys8

• 0%Genesis0

• 3.9%PcVue Solutions2

• 3.9%Vijeo Citect2

• 17.6%Master SCADA9

• 3.9%iRidium mobile2

• 3.9%Simple-Scada2

• 7.8%Rapid SCADA4

• 1.9%AggreGate SCADA1

• 39.2%Opcioni tjetër (përgjigjja në koment)20

51 përdorues kanë votuar. 33 përdorues e kanë abstenuar.

Burimi: habr.com