Med en tillräckligt stor erfarenhet inom industriell automation är vi ständigt på jakt efter optimala lösningar för våra uppgifter. Beroende på kundens tekniska krav har vi behövt välja olika programvara och hårdvaror. Om det inte fanns några strikta krav på installation av Siemens-utrustning i kombination med TIA-portal, föll valet vanligtvis på MasterSCADA 3.XX. Ingenting är dock evigt under solen...
Om min erfarenhet av övergången till MasterSCADA 4D, förutsättningarna och egenskaperna för dess funktionalitet på inbyggda datorer med ARM-arkitektur, under denna artikels nedslag.
Förutsättningar
Vi började testa den relativt nya produkten från företaget Insat – MasterSCADA 4D – för inte så länge sedan. Det fanns flera anledningar till detta. För det första genomförde vi flera oberoende enkäter bland experter inom industriell automation för att ta reda på vilka SCADA-system som är mest populära (figur 1). Enligt enkätsvaren tog systemet MasterSCADA förstaplatsen bland inhemska system.
Figur 1 — Resultaten av enkäten om de mest populära SCADA-systemen (bilden är klickbar)
Den andra orsaken kan anses vara...
Låt oss nu gå direkt till själva MasterSCADA 4D. Den består av två programprodukter, nämligen: utvecklingsmiljö och körmiljö. Vi kommer att prata om hur var och en av dessa delar fungerar nedan.
Utvecklingsmiljö
Systemprojektet skapas i utvecklingsmiljön MasterSCADA 4D, för detta behöver du hämta en gratisversion från Insat-företagets webbplats och installera den enligt instruktionerna.
Figur 2 — Gränssnittet för utvecklingsmiljön (bilden är klickbar)
Det första som slår en är den trevliga designen av utvecklingsmiljön och den användarvänliga hierarkiska strukturen för projektuppbyggnaden. Nu kan du i ett och samma projekt skapa program för både HMI och hela anläggningen, från regulatorn till servern eller operatörens arbetsstation.
Utvecklingsmiljön fungerar endast på Windows OS, vilket är relativt bekant och tolerabelt, men körmiljön (RunTime) överraskade positivt med sin möjlighet att integreras i olika operativsystem och processorarkitekturer, men mer om detta senare.
En stor biblioteksutbud av visualiseringselement var också imponerande. Experter från olika områden kommer att kunna hitta visualiseringselement utan att behöva rita eller söka efter ikoner på internet.
Figur 3 - Visualiseringselement (bilden är klickbar)
Kommunikationsprotokoll
Systemet stöder olika drivrutiner (utbytesprotokoll) som standard är integrerade i MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU över TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Mercury (separat bibliotek) och andra.
Körmiljö
Körmiljön kan köras på olika operativsystem och arkitekturer för persondatorer. Du kan också köra Runtime på den lokala maskinen, den installeras tillsammans med utvecklingsmiljön och fungerar i en timme (eller 32 taggar) utan begränsningar.
AntexGate-enheten
MasterSCADA Runtime är förinstallerat som ett separat alternativ på den inbyggda datorn AntexGate med ARM-processorarkitektur och Debian-operativsystem. Tester kommer att genomföras på denna enhet.
Figur 4 - AntexGate-enheten
Specifikationer:
- CPU: 4-kärnig x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2MHz RAM: LPDDR2 1024MB
- Icke-upphörande minne: 8/16/32GB eMMC
Mer information om enheten kan läsas .
Vi kommer att köra programmet i vår exekveringsenhet. Som exempel har vi skapat en förfrågan och kontroll av enheten via Modbus RTU-protokollet. Processen för att ställa in förfrågan är intuitiv och liknar inställningen av en vanlig OPC-server. Just nu är drivrutiner för datalagring inbyggda i Runtime.
Som exempel kommer vi att skapa ett enkelt projekt för att styra tre pumpar och två ventiler, nödvändiga för en abstrakt produktionsprocess. I utvecklingsmiljön ser det ut som följande, som på figur 5.
Figur 5 - Projekt i utvecklingsmiljön (bilden är klickbar)
Resultatet blev en enkel mjukvarugrafik (figur 6) som fungerar i alla webbläsare som stöder HTML5.
Figur 6 - Mjukvarugrafik (GIF-animation är klickbar)
Alternativ för visning av HMI-information
Det finns möjlighet att ansluta till körmiljön via WEB, detta alternativ begränsar oss inte i valet av klient för att visa data i mjukvarugrafiken.
I vårt fall är enheten utrustad för att visa information via HDMI, Ethernet, 3G.
Vid anslutning via HDMI ansluter vi till LocalHost 127.0.0.1:8043 genom den inbyggda webbläsaren i AntexGate, eller kopplar upp oss mot en fast IP:8043-adress på internet eller i företagets lokala nätverk med en annan "Tunn klient".
Figur 7 - Struktur för WEB-övervakning (bilden är klickbar)
En spännande nyhet har blivit den efterlängtade MQTT-protokollet, som ofta har saknats för övervakning av avlägsna objekt i SCADA-system.
Idag har alla möjlighet att få en billig VDS-server på internet med en fast IP-adress (till exempel företagets webbserver) och installera en MQTT Broker (till exempel Mosquito) på den.
Genom att få en server med en MQTT-broker kan vi enkelt koppla bort dyra tjänster från operatören — en fast IP och betala 900 rubel per år istället för 4000 rubel för 3G-anslutning.
Figur 8 - Struktur för MQTT-övervakning (bilden är klickbar)
Sådan nätverksuppbyggnad möjliggör inte bara besparingar på trafik, utan skyddar också data, eftersom datakommunikation över Modbus TCP-protokollet på internet inte garanterar säkerhet och kvalitet på kommunikationen.
Därmed kan du sälja replicerbara projekt där kunden själv väljer internetleverantör. Ingen behöver oroa sig för inställning och tilldelning av IP-adresser: kunden kan själv sätta in vilket SIM-kort som helst eller ansluta till en router med en DHCP-server.
Prestanda
För projektet är hastighet avgörande, och här kan vi få hjälp av så kallade "Uppgifter". Som standard har varje nod vid sin skapelse endast en — Huvuduppgift. Projektutvecklaren kan skapa så många uppgifter som behövs för att driva det specifika projektet. Beräkningsaspekter, till exempel beräkningscykler, kommer att bero på inställningarna för varje specifik uppgift. Varje uppgift kommer fungera oberoende av andra i enheten. Att skapa flera uppgifter är förnuftigt om det är nödvändigt att säkerställa olika beräkningscykler för olika program i projektet.
Denna funktion är särskilt intressant för enheter med en flertrådad processor. Varje "Uppgift" körs som en separat process i systemet och belastningen fördelas jämnt på processorns arbete. AntexGate-enheten har en ARM-processor med 4 kärnor på 1,2 GHz och 1 GB RAM, vilket möjliggör skapandet av minst 4 stora uppgifter och fördelning av belastningen över kärnorna. Jämfört med PLC kan AntexGate-enheten tillhandahålla minst 4 gånger mer beräkningskapacitet för samma pris.
Bild 9 – Användning av beräkningskapacitet för AntexGate i körläge (bilden är klickbar)
Som vi ser i bild 9 är CPU-belastningen högst 2,5%, och minnet som tilldelas är bara 61 MB. Därmed förbrukar ett litet projekt i körläge mycket få inbyggda resurser.
Enheten kan användas inte bara som en kontroller utan också som en fullt fungerande server som kan hantera över 2000 in- och utgångspunkter och stöd för mer än 100 WEB-klienter.
För att illustrera ansluter vi 9 WEB-klienter till enheten och ser hur resurserna konsumeras (bild 10).
Bild 10 – Användning av beräkningskapacitet för AntexGate vid anslutning av 9 WEB-klienter (bilden är klickbar)
Som visas i ovanstående bild har CPU-belastningen i genomsnitt ökat från 2,5% till 6%, och minnet som tilldelas har ökat med endast 3 MB.
Tack vare den stora mängden beräkningsresurser behöver utvecklaren inte snåla med kvaliteten på programmet som skapats i MasterSCADA 4D.
Korsplattformskompatibilitet
Det är också värt att nämna korsplattformskompatibiliteten hos det aktuella SCADA-systemet, vilket ger integratörer ett stort urval av plattformar för att genomföra sina projekt. Tack vare detta tillvägagångssätt går det mycket enkelt att växla mellan operativsystem eller PC-arkitekturer.
Slutsats
MasterSCADA 4D är en relativt ny produkt från företaget Insat. I dagsläget finns det inte så mycket information om hur man arbetar med denna programvara som man skulle önska. Men man kan ladda ner en gratis utvecklingsmiljö från företagets officiella webbplats, som har en ganska detaljerad hjälpsektion om hur man använder programvaran.
Bild 11 – Hjälpfönster (bilden är klickbar)
Avslutningsvis vill jag nämna att denna artikel ger introduktioner om programvaruprodukten MasterSCADA 4D och mycket återstår att säga. Med ert stöd kommer vi att ge ut mer detaljerade exempel och lektioner om hur man arbetar med denna programvara.
Jag skulle vilja se i kommentarerna vilka frågor som intresserar er mest. De vanligast ställda frågorna kommer vi, om möjligt, att omvandla till en lektion om att skapa projekt i MasterSCADA 4D.
Källa: habr.com
