ด้วยประสบการณ์ค่อนข้างมากในด้านระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม เรามักจะค้นหาตัวเลือกที่ดีที่สุดในการแก้ปัญหาของเราอยู่เสมอ ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดทางเทคนิคของลูกค้า เราต้องเลือกฐานฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์อย่างใดอย่างหนึ่ง และหากไม่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดในการติดตั้งอุปกรณ์ของ Siemens ร่วมกับพอร์ทัล TIA ตามกฎแล้วตัวเลือกก็ตกอยู่ที่ MasterSCADA 3.XX อย่างไรก็ตาม ไม่มีสิ่งใดคงอยู่ตลอดไปภายใต้ดวงอาทิตย์...
เกี่ยวกับประสบการณ์ของฉันในการเปลี่ยนมาใช้ MasterSCADA 4D ข้อกำหนดเบื้องต้นคุณลักษณะของการทำงานบนคอมพิวเตอร์ฝังตัวของสถาปัตยกรรม ARM ภายใต้บทความนี้
ข้อกำหนดเบื้องต้น
เราเริ่มทดสอบการพัฒนาที่ค่อนข้างใหม่จาก Insat - MasterSCADA 4D - เมื่อไม่นานมานี้ มีข้อกำหนดเบื้องต้นหลายประการสำหรับสิ่งนี้ อันดับแรก เราได้ทำการสำรวจอิสระหลายครั้งในหมู่ผู้เชี่ยวชาญในสาขาระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม เพื่อค้นหาว่าระบบ SCADA ใดที่ได้รับความนิยมมากที่สุด (รูปที่ 1) จากผลการสำรวจพบว่าระบบ MasterSCADA เป็นที่หนึ่งในบรรดาระบบในประเทศ
รูปที่ 1 — ผลการสำรวจระบบ SCADA ที่ได้รับความนิยมสูงสุด (คลิกรูปภาพได้)
ข้อกำหนดเบื้องต้นที่สองสามารถพิจารณาได้...
ตอนนี้เรามาดู MasterSCADA 4D โดยตรงกันดีกว่า ประกอบด้วยผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์สองรายการ ได้แก่ สภาพแวดล้อมการพัฒนาและสภาพแวดล้อมรันไทม์ เราจะพูดถึงวิธีการทำงานของแต่ละส่วนด้านล่างนี้
การพัฒนาสภาพแวดล้อม
โปรเจ็กต์ระบบถูกสร้างขึ้นในสภาพแวดล้อมการพัฒนา MasterSCADA 4D ในการดำเนินการนี้ คุณต้องได้รับเวอร์ชันฟรีบนเว็บไซต์ Insat และติดตั้งตามคำแนะนำ
รูปที่ 2 - อินเทอร์เฟซสภาพแวดล้อมการพัฒนา (คลิกรูปภาพได้)
สิ่งแรกที่ดึงดูดสายตาของคุณคืออินเทอร์เฟซที่น่าพอใจของสภาพแวดล้อมการพัฒนาและโครงสร้างลำดับชั้นที่สะดวกของโครงการ ตอนนี้ในโปรเจ็กต์เดียว คุณสามารถสร้างโปรแกรมได้ไม่เฉพาะสำหรับสถานที่ทำงานแบบอัตโนมัติเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสถานที่ทั้งหมดด้วย โดยเริ่มจากตัวควบคุมและลงท้ายด้วยเซิร์ฟเวอร์หรือเวิร์กสเตชันของผู้ปฏิบัติงาน
สภาพแวดล้อมการพัฒนาทำงานเฉพาะบน Windows OS ซึ่งค่อนข้างคุ้นเคยและยอมรับได้ แต่สภาพแวดล้อมรันไทม์ (RunTime) ทำให้เราประหลาดใจด้วยความสามารถในการรวมเข้ากับระบบปฏิบัติการและสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์ต่างๆ แต่จะเพิ่มเติมในภายหลัง
ฉันยังพอใจกับไลบรารีองค์ประกอบการแสดงภาพขนาดใหญ่อีกด้วย ผู้เชี่ยวชาญจากสาขาต่างๆ จะสามารถค้นหาองค์ประกอบการแสดงภาพได้ด้วยตนเอง โดยไม่ต้องอาศัยการวาดหรือค้นหาไอคอนบนอินเทอร์เน็ต
รูปที่ 3 — องค์ประกอบการแสดงภาพ (คลิกรูปภาพได้)
โปรโตคอลการสื่อสาร
ระบบรองรับไดรเวอร์ต่างๆ (โปรโตคอลการแลกเปลี่ยน) ซึ่งรวมอยู่ใน MasterSCADA 4D ตามค่าเริ่มต้น:
- Modbus TCP/RTU, RTU บน TCP
- ดีคอน
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- ดาวพุธ (ห้องสมุดแยก) เป็นต้น
สภาพแวดล้อมรันไทม์
สภาพแวดล้อมรันไทม์สามารถเปิดใช้งานได้บนระบบปฏิบัติการและสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่หลากหลาย คุณยังสามารถเรียกใช้ RunTime บนเครื่องท้องถิ่นได้ โดยมีการติดตั้งพร้อมกับสภาพแวดล้อมการพัฒนาและรันเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง (หรือ 32 แท็ก) โดยไม่มีข้อจำกัด
อุปกรณ์ AntexGate
MasterSCADA Runtime ได้รับการติดตั้งไว้ล่วงหน้าเป็นตัวเลือกแยกต่างหากบนพีซีแบบฝัง AntexGate พร้อมสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์ ARM และระบบปฏิบัติการ Debian เราจะทำการทดสอบบนอุปกรณ์นี้
รูปที่ 4 — อุปกรณ์ AntexGate
คุณสมบัติ:
- ซีพียู: 4-core x64 ARM v8 Cortex-A53
- แรม 1.2MHz: LPDDR2 1024MB
- หน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน: 8/16/32GB eMMC
คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์ได้ .
มารันโปรแกรมในอุปกรณ์ผู้บริหารกัน ตัวอย่างเช่น เราสร้างการโพลและการควบคุมอุปกรณ์โดยใช้โปรโตคอล Modbus RTU กระบวนการตั้งค่าโพลนั้นใช้งานง่ายและค่อนข้างคล้ายกับการตั้งค่าเซิร์ฟเวอร์ OPC ที่คุ้นเคย จริงอยู่ที่ตอนนี้ RunTime มีไดรเวอร์โปรโตคอลในตัวสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูล
ตามตัวอย่าง เรามาสร้างโครงการง่ายๆ เพื่อควบคุมปั๊มสามตัวและวาล์วสองตัวสำหรับกระบวนการผลิตแบบนามธรรม ในสภาพแวดล้อมการพัฒนาจะมีลักษณะเช่นนี้ ดังในรูปที่ 5
รูปที่ 5 - โครงการในสภาพแวดล้อมการพัฒนา (คลิกรูปภาพได้)
ด้วยเหตุนี้ เราจึงได้แผนภาพช่วยจำอย่างง่าย (รูปที่ 6) ซึ่งใช้ได้กับเบราว์เซอร์ใดๆ ก็ตามที่รองรับ HTML5
รูปที่ 6 — แผนภาพช่วยจำ (สามารถคลิกภาพเคลื่อนไหว GIF ได้)
ตัวเลือกการแสดงข้อมูล HMI
คุณสามารถเชื่อมต่อกับสภาพแวดล้อมการดำเนินการผ่านทางเว็บได้ ตัวเลือกนี้ไม่จำกัดเราในการเลือกไคลเอนต์เพื่อดูข้อมูลบนแผนภาพช่วยจำ
ในกรณีของเราอุปกรณ์ให้ข้อมูลที่ส่งออกผ่าน HDMI, Ethernet, 3G
เมื่อเชื่อมต่อผ่าน HDMI เราเข้าถึง LocalHost 127.0 0.1:8043 ผ่านเบราว์เซอร์ในตัวใน AntexGate หรือเชื่อมต่อกับที่อยู่ IP คงที่:8043 บนอินเทอร์เน็ตหรือเครือข่ายท้องถิ่นขององค์กรด้วย "Thin Client" อื่น
รูปที่ 7 — โครงสร้างการตรวจสอบเว็บ (คลิกรูปภาพได้)
ข่าวที่น่าสนใจคือโปรโตคอล MQTT ที่รอคอยมานาน ซึ่งโดยปกติจะไม่เพียงพอสำหรับการตรวจสอบวัตถุระยะไกลในระบบ SCADA
ทุกวันนี้ ทุกคนมีโอกาสที่จะได้รับเซิร์ฟเวอร์ VDS ราคาไม่แพงบนอินเทอร์เน็ตพร้อมที่อยู่ IP คงที่ (เช่น เซิร์ฟเวอร์เว็บไซต์ของบริษัท) และปรับใช้ MQTT Broker (เช่น Mosquito) บนเซิร์ฟเวอร์
หลังจากได้รับเซิร์ฟเวอร์หนึ่งเครื่องกับนายหน้า MQTT เราสามารถกำจัดบริการผู้ให้บริการราคาแพง - IP แบบคงที่และจ่าย 900 รูเบิลต่อปีแทนที่จะเป็น 4000 รูเบิลสำหรับการสื่อสาร 3G
รูปที่ 8 - โครงสร้างการตรวจสอบ MQTT (คลิกรูปภาพได้)
การสร้างเครือข่ายดังกล่าวจะไม่เพียงแต่ประหยัดการรับส่งข้อมูลเท่านั้น แต่ยังจะรักษาความปลอดภัยของข้อมูลด้วย เนื่องจากการส่งข้อมูลผ่านโปรโตคอล Modbus TCP บนอินเทอร์เน็ตไม่ได้รับประกันความปลอดภัยและคุณภาพของการสื่อสาร
ดังนั้นคุณสามารถขายโปรเจ็กต์ที่ทำซ้ำได้ซึ่งลูกค้าเลือกผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตเอง และไม่มีใครปวดหัวกับการตั้งค่าและจัดสรรที่อยู่ IP: ลูกค้าใส่ซิมการ์ดใด ๆ ด้วยตนเองหรือเชื่อมต่อกับเราเตอร์ด้วยเซิร์ฟเวอร์ DHCP
ความเร็ว
สำหรับโปรเจ็กต์ สิ่งสำคัญคือความเร็ว สิ่งที่เรียกว่า "งาน" จะช่วยเราในเรื่องนี้ ตามค่าเริ่มต้น แต่ละโหนดจะมีเพียงโหนดเดียวเมื่อถูกสร้างขึ้น - งานหลัก ผู้พัฒนาโครงการสามารถสร้างได้มากเท่าที่จำเป็นสำหรับการดำเนินงานของโครงการใดโครงการหนึ่ง คุณสมบัติของการคำนวณ เช่น รอบการคำนวณ จะขึ้นอยู่กับการตั้งค่าของงานเฉพาะ แต่ละรายการจะทำงานแยกจากกันในอุปกรณ์ แนะนำให้สร้างงานหลายๆ งานหากจำเป็นต้องจัดเตรียมรอบการคำนวณที่แตกต่างกันสำหรับโปรแกรมโครงการต่างๆ
คุณสมบัตินี้น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับอุปกรณ์ที่มีโปรเซสเซอร์ที่มีหลายคอร์ “งาน” แต่ละรายการจะถูกเปิดตัวเป็นกระบวนการที่แยกจากกันในระบบ และโหลดจะถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งโปรเซสเซอร์ อุปกรณ์ AntexGate มีโปรเซสเซอร์ ARM ที่มี 4 คอร์ 1.2 GHz และ RAM 1 GB ซึ่งช่วยให้คุณสร้างงานขนาดใหญ่อย่างน้อย 4 งานและกระจายโหลดข้ามคอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับ PLC แล้ว AntexGate สามารถให้พลังการประมวลผลมากกว่าอย่างน้อย 4 เท่าในราคาเดียวกัน
รูปที่ 9 — กำลังโหลดความสามารถในการคำนวณ AntexGate ในโหมดรันไทม์ (คลิกรูปภาพได้)
ดังที่เราเห็นจากรูปที่ 9 โหลดของ CPU ไม่เกิน 2,5% และจัดสรรหน่วยความจำเพียง 61MB เท่านั้น ดังนั้น รันไทม์โปรเจ็กต์ขนาดเล็กจึงใช้ทรัพยากรในตัวน้อยมาก
อุปกรณ์นี้ไม่เพียงแต่สามารถใช้เป็นตัวควบคุมเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้เป็นเซิร์ฟเวอร์เต็มรูปแบบที่มีการโพลจุด I/O มากกว่า 2000 จุด และสามารถรองรับไคลเอ็นต์ WEB ได้มากกว่า 100 รายการ
ตัวอย่างเช่น ลองเชื่อมต่อไคลเอนต์เว็บ 9 ตัวเข้ากับอุปกรณ์และดูความคืบหน้าของการใช้ทรัพยากร (รูปที่ 10)
รูปที่ 10 — กำลังโหลดความสามารถในการคำนวณของ AntexGate เมื่อเชื่อมต่อไคลเอนต์เว็บ 9 ตัว (คลิกรูปภาพได้)
ดังที่คุณเห็นจากภาพด้านบน การใช้งาน CPU เพิ่มขึ้นจากค่าเฉลี่ย 2,5% เป็น 6% และมีการจัดสรรหน่วยความจำเพิ่มขึ้นเพียง 3MB เท่านั้น
เนื่องจากมีทรัพยากรคอมพิวเตอร์จำนวนมากของอุปกรณ์ นักพัฒนาจึงไม่จำเป็นต้องละเลยคุณภาพของโปรแกรมที่สร้างขึ้นใน MasterSCADA 4D
ข้ามแพลตฟอร์ม
ฉันยังต้องการทราบลักษณะข้ามแพลตฟอร์มของระบบ SCADA ที่อยู่ระหว่างการพิจารณา ซึ่งทำให้ผู้ประกอบมีทางเลือกมากมายสำหรับแพลตฟอร์มสำหรับการดำเนินโครงการของตน ด้วยวิธีนี้ การเปลี่ยนแปลงระหว่างระบบปฏิบัติการหรือสถาปัตยกรรมพีซีจึงทำได้ง่ายมาก
ข้อสรุป
MasterSCADA 4D เป็นผลิตภัณฑ์ที่ค่อนข้างใหม่จาก Insat ปัจจุบันยังไม่มีข้อมูลในการทำงานกับผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์นี้มากเท่าที่เราต้องการ อย่างไรก็ตาม คุณสามารถดาวน์โหลดสภาพแวดล้อมการพัฒนาได้ฟรีจากเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของบริษัท ซึ่งมีความช่วยเหลือโดยละเอียดในการทำงานกับโปรแกรม
รูปที่ 11 — หน้าต่างวิธีใช้ (คลิกรูปภาพได้)
โดยสรุปฉันอยากจะบอกว่าบทความนี้มีข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์ MasterSCADA 4D และไม่ได้พูดอะไรมาก อย่างไรก็ตาม ด้วยการสนับสนุนของคุณ เราจะเผยแพร่ตัวอย่างและบทเรียนโดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานกับผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์นี้
ฉันต้องการเห็นในความคิดเห็นว่าคุณสนใจคำถามอะไรมากที่สุด และหากเป็นไปได้ เราจะเปลี่ยนคำถามที่พบบ่อยที่สุดให้เป็นบทเรียนเกี่ยวกับการสร้างโปรเจ็กต์ใน MasterSCADA 4D
ที่มา: will.com