ด้วยประสบการณ์อันยาวนานในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม เราจึงมุ่งมั่นค้นหาโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความท้าทายต่างๆ ของเราอยู่เสมอ โดยเรามักจะเลือกใช้แพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เฉพาะตามข้อกำหนดทางเทคนิคของลูกค้า หากไม่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการติดตั้งอุปกรณ์ Siemens ร่วมกับพอร์ทัล TIA MasterSCADA 3.XX จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด อย่างไรก็ตาม ไม่มีอะไรคงอยู่ตลอดไป...
อ่านเกี่ยวกับประสบการณ์ของฉันในการเปลี่ยนมาใช้ MasterSCADA 4D ข้อกำหนดเบื้องต้น และรายละเอียดเฉพาะของการใช้งานบนคอมพิวเตอร์ฝังตัวที่มีสถาปัตยกรรม ARM
ข้อกำหนดเบื้องต้น
เมื่อเร็วๆ นี้ เราได้เริ่มทดสอบ MasterSCADA 4D ซึ่งเป็นระบบพัฒนาที่ค่อนข้างใหม่ของ Insat ด้วยเหตุผลหลายประการ ประการแรก เราได้ทำการสำรวจอิสระหลายครั้งในหมู่ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม เพื่อพิจารณาว่าระบบ SCADA ใดได้รับความนิยมมากที่สุด (รูปที่ 1) จากผลการสำรวจ MasterSCADA อยู่ในอันดับที่ 1 ของระบบสำหรับใช้ภายในบ้าน
รูปที่ 1 – ผลการสำรวจระบบ SCADA ที่นิยมใช้มากที่สุด (รูปภาพที่คลิกได้)
ข้อกำหนดเบื้องต้นข้อที่สองสามารถพิจารณาได้...
ทีนี้เรามาพูดถึง MasterSCADA 4D กันต่อ ซึ่งประกอบด้วยผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์สองส่วน ได้แก่ สภาพแวดล้อมการพัฒนาและสภาพแวดล้อมรันไทม์ เราจะอธิบายแต่ละส่วนประกอบเหล่านี้ด้านล่าง
การพัฒนาสภาพแวดล้อม
โปรเจ็กต์ระบบถูกสร้างขึ้นในสภาพแวดล้อมการพัฒนา MasterSCADA 4D ในการดำเนินการนี้ คุณต้องดาวน์โหลดเวอร์ชันฟรีจากเว็บไซต์ Insat และติดตั้งตามคำแนะนำ
รูปที่ 2 — อินเทอร์เฟซสภาพแวดล้อมการพัฒนา (รูปภาพที่คลิกได้)
สิ่งแรกที่สะดุดตาคืออินเทอร์เฟซที่ใช้งานง่ายของสภาพแวดล้อมการพัฒนาและโครงสร้างลำดับชั้นที่สะดวกสำหรับการสร้างโครงการ ในตอนนี้ คุณสามารถสร้างโปรแกรมได้ไม่เพียงแต่สำหรับเวิร์กสเตชันเท่านั้น แต่สำหรับทั้งระบบ ตั้งแต่ตัวควบคุมไปจนถึงเซิร์ฟเวอร์หรือเวิร์กสเตชันของผู้ปฏิบัติงานภายในโครงการเดียว
สภาพแวดล้อมการพัฒนาใช้งานได้เฉพาะบนระบบปฏิบัติการ OS เท่านั้น Windowsสิ่งนี้ค่อนข้างคุ้นเคยและยอมรับได้ แต่สภาพแวดล้อมการทำงาน (RunTime) กลับสร้างความประหลาดใจอย่างมากด้วยความสามารถในการผสานรวมเข้ากับระบบปฏิบัติการและสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์ต่างๆ ซึ่งเราจะพูดถึงเรื่องนี้ในภายหลัง
ฉันยังพอใจกับคลังองค์ประกอบภาพขนาดใหญ่อีกด้วย ผู้เชี่ยวชาญจากหลากหลายสาขาจะสามารถค้นหาองค์ประกอบภาพได้โดยไม่ต้องวาดหรือค้นหาไอคอนออนไลน์
รูปที่ 3 – องค์ประกอบการแสดงภาพ (ภาพที่คลิกได้)
โปรโตคอลการสื่อสาร
ระบบรองรับไดร์เวอร์ต่างๆ (โปรโตคอลการแลกเปลี่ยน) ซึ่งรวมอยู่ใน MasterSCADA 4D ตามค่าเริ่มต้น:
- Modbus TCP/RTU, RTU ผ่าน TCP
- ดีคอน
- OPC ยูเอ/ดีเอ/เอชดีเอ
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- ปรอท(ห้องสมุดแยก)และอื่นๆ
สภาพแวดล้อมรันไทม์
สภาพแวดล้อมรันไทม์สามารถเปิดใช้งานได้บนระบบปฏิบัติการและสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่หลากหลาย คุณยังสามารถเรียกใช้ RunTime บนเครื่องโลคัลได้อีกด้วย สภาพแวดล้อมนี้ติดตั้งพร้อมกับสภาพแวดล้อมการพัฒนาและทำงานเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง (หรือ 32 แท็ก) โดยไม่มีข้อจำกัด
อุปกรณ์ AntexGate
MasterSCADA Runtime ได้รับการติดตั้งไว้ล่วงหน้าเป็นตัวเลือกแยกต่างหากบนพีซีฝังตัว AntexGate ที่ใช้สถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์และระบบปฏิบัติการ ARM Debianเราจะทำการทดสอบอุปกรณ์นี้
รูปที่ 4 — อุปกรณ์ AntexGate
คุณสมบัติ:
- ซีพียู: ARM v8 Cortex-A53 4 คอร์ x64
- แรม 1.2 เมกะเฮิรตซ์: LPDDR2 1024MB
- หน่วยความจำถาวร: 8/16/32GB eMMC
คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์ได้ .
มารันโปรแกรมในอุปกรณ์ควบคุมกัน ในตัวอย่างนี้ เราได้สร้างระบบโพลลิ่งและควบคุมอุปกรณ์โดยใช้โปรโตคอล Modbus RTU กระบวนการตั้งค่าโพลลิ่งนั้นใช้งานง่ายและค่อนข้างคล้ายกับการตั้งค่าเซิร์ฟเวอร์ OPC ที่คุ้นเคย อย่างไรก็ตาม RunTime มีไดรเวอร์โปรโตคอลในตัวสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลแล้ว
ยกตัวอย่างเช่น ลองสร้างโปรเจ็กต์ง่ายๆ เพื่อควบคุมปั๊มสามตัวและวาล์วสองตัว ซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการผลิตแบบนามธรรม ในสภาพแวดล้อมการพัฒนา จะเห็นดังรูปที่ 5
รูปที่ 5 – โปรเจ็กต์ในสภาพแวดล้อมการพัฒนา (รูปภาพที่คลิกได้)
ผลลัพธ์คือเราได้ไดอะแกรมช่วยจำแบบง่าย (รูปที่ 6) ซึ่งใช้งานได้กับเบราว์เซอร์ใดๆ ที่รองรับ HTML5
รูปที่ 6 - แผนภาพช่วยจำ (ภาพเคลื่อนไหว GIF สามารถคลิกได้)
ตัวเลือกการแสดงข้อมูล HMI
สามารถเชื่อมต่อกับสภาพแวดล้อมรันไทม์ได้ผ่านทางเว็บ ตัวเลือกนี้จะไม่จำกัดการเลือกไคลเอนต์สำหรับการดูข้อมูลบนไดอะแกรมช่วยจำ
ในกรณีของเรา อุปกรณ์จะส่งข้อมูลออกผ่าน HDMI, อีเทอร์เน็ต และ 3G
เมื่อเชื่อมต่อผ่าน HDMI เราจะเข้าถึง LocalHost 127.0 0.1:8043 ได้ผ่านเบราว์เซอร์ในตัวของ AntexGate หรือเราจะเชื่อมต่อกับที่อยู่ IP:8043 คงที่บนอินเทอร์เน็ตหรือเครือข่ายภายในขององค์กรโดยใช้ "Thin Client" อื่น
รูปที่ 7 — โครงสร้างการตรวจสอบเว็บ (รูปภาพที่คลิกได้)
การพัฒนาที่น่าสนใจคือโปรโตคอล MQTT ที่รอคอยมายาวนาน ซึ่งโดยทั่วไปจะขาดหายไปสำหรับการตรวจสอบวัตถุระยะไกลในระบบ SCADA
ปัจจุบัน ใครๆ ก็สามารถรับเซิร์ฟเวอร์ VDS บนอินเทอร์เน็ตราคาไม่แพงพร้อมที่อยู่ IP คงที่ (เช่น เซิร์ฟเวอร์เว็บไซต์ของบริษัท) และปรับใช้ MQTT Broker (เช่น Mosquito) บนนั้นได้
การมีเซิร์ฟเวอร์เพียงตัวเดียวพร้อมโบรกเกอร์ MQTT ช่วยให้เราเลิกใช้บริการ IP คงที่ราคาแพงของผู้ให้บริการได้อย่างง่ายดาย และจ่ายเงิน 900 รูเบิลต่อปีแทนที่จะเป็น 4000 รูเบิลสำหรับการสื่อสาร 3G
รูปที่ 8 — โครงสร้างการตรวจสอบ MQTT (รูปภาพที่คลิกได้)
การออกแบบเครือข่ายนี้ไม่เพียงแต่จะประหยัดปริมาณการรับส่งข้อมูลเท่านั้น แต่ยังช่วยรักษาความปลอดภัยของข้อมูลอีกด้วย เนื่องจากการส่งข้อมูลผ่านโปรโตคอล Modbus TCP ผ่านทางอินเทอร์เน็ตไม่ได้รับประกันความปลอดภัยและคุณภาพของการสื่อสาร
ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถขายโครงการที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ โดยลูกค้าสามารถเลือกผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตของตนเองได้ และไม่ต้องกังวลเรื่องการตั้งค่าและการจัดสรรที่อยู่ IP เพียงใส่ซิมการ์ดหรือเชื่อมต่อกับเราเตอร์ที่มีเซิร์ฟเวอร์ DHCP
ความเร็ว
ประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญที่สุดสำหรับโครงการ และสิ่งที่เรียกว่า "งาน" จะช่วยให้เราบรรลุเป้าหมายนี้ โดยค่าเริ่มต้น แต่ละโหนดจะมีเพียงงานเดียว คือ งานหลัก (Primary Task) เมื่อสร้าง ผู้พัฒนาโครงการสามารถสร้างงานได้มากเท่าที่ต้องการสำหรับโครงการนั้นๆ คุณสมบัติการประมวลผล เช่น รอบการประมวลผล จะขึ้นอยู่กับการตั้งค่าของแต่ละงาน แต่ละงานจะทำงานแยกกันบนอุปกรณ์ ขอแนะนำให้สร้างงานหลายงานหากจำเป็นต้องรองรับรอบการประมวลผลที่แตกต่างกันสำหรับโปรแกรมต่างๆ ในโครงการ
ฟีเจอร์นี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่มีโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ แต่ละ "งาน" จะทำงานเป็นกระบวนการแยกกันในระบบ และโหลดจะถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งโปรเซสเซอร์ อุปกรณ์ AntexGate มาพร้อมกับโปรเซสเซอร์ ARM ที่มีคอร์ 1.2 GHz จำนวน 4 คอร์ และ RAM ขนาด 1 GB ทำให้สามารถสร้างงานขนาดใหญ่ได้อย่างน้อย 4 งาน และกระจายโหลดไปยังคอร์ต่างๆ เมื่อเปรียบเทียบกับ PLC แล้ว อุปกรณ์ AntexGate สามารถให้พลังการประมวลผลได้สูงกว่าอย่างน้อย 4 เท่าในราคาเดียวกัน
รูปที่ 9 — การโหลดความสามารถการประมวลผลของ AntexGate ในโหมดรันไทม์ (รูปภาพที่คลิกได้)
ดังที่เราเห็นจากรูปที่ 9 การใช้งาน CPU ไม่เกิน 2,5% และจัดสรรหน่วยความจำเพียง 61 MB เท่านั้น ดังนั้น โปรเจกต์ขนาดเล็กนี้จึงใช้ทรัพยากรในตัวน้อยมากในรันไทม์
อุปกรณ์นี้ไม่เพียงใช้เป็นตัวควบคุมเท่านั้น แต่ยังใช้เป็นเซิร์ฟเวอร์เต็มรูปแบบที่มีการโพลจุดอินพุต/เอาต์พุตมากกว่า 2000 จุด และสามารถรองรับไคลเอนต์ WEB ได้มากกว่า 100 ตัว
ตัวอย่างเช่น ลองเชื่อมต่อไคลเอนต์ WEB จำนวน 9 ตัวเข้ากับอุปกรณ์และดูความคืบหน้าของการใช้ทรัพยากร (รูปที่ 10)
รูปที่ 10 — การโหลดความจุการประมวลผล AntexGate เมื่อเชื่อมต่อไคลเอนต์ WEB 9 ตัว (รูปภาพที่คลิกได้)
จากรูปด้านบนจะเห็นได้ว่าการใช้งาน CPU เพิ่มขึ้นจาก 2,5% เป็น 6% โดยเฉลี่ย ขณะที่การจัดสรรหน่วยความจำเพิ่มขึ้นเพียง 3MB เท่านั้น
ด้วยทรัพยากรการประมวลผลขนาดใหญ่ของอุปกรณ์ นักพัฒนาจึงไม่จำเป็นต้องละเลยคุณภาพของโปรแกรมที่สร้างใน MasterSCADA 4D
ข้ามแพลตฟอร์ม
ผมขอเน้นย้ำถึงลักษณะการทำงานข้ามแพลตฟอร์มของระบบ SCADA ที่กำลังพิจารณา ซึ่งทำให้ผู้ติดตั้งระบบมีตัวเลือกแพลตฟอร์มที่หลากหลายสำหรับการดำเนินโครงการ แนวทางนี้ทำให้การสลับระหว่างระบบปฏิบัติการหรือสถาปัตยกรรมพีซีเป็นเรื่องง่ายมาก
ข้อสรุป
MasterSCADA 4D เป็นผลิตภัณฑ์ที่ค่อนข้างใหม่จาก Insat ปัจจุบันยังไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับวิธีใช้ซอฟต์แวร์นี้มากเท่าที่ควร อย่างไรก็ตาม คุณสามารถดาวน์โหลดสภาพแวดล้อมการพัฒนาได้ฟรีจากเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของบริษัท ซึ่งมีไฟล์ช่วยเหลือโดยละเอียด
รูปที่ 11 — หน้าต่างช่วยเหลือ (รูปภาพที่คลิกได้)
โดยสรุป ผมขอชี้แจงว่าบทความนี้เป็นเพียงข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับซอฟต์แวร์ MasterSCADA 4D และไม่ได้กล่าวถึงรายละเอียดมากนัก อย่างไรก็ตาม ด้วยการสนับสนุนจากคุณ เราจะเผยแพร่ตัวอย่างและบทช่วยสอนการใช้งานซอฟต์แวร์นี้โดยละเอียดมากขึ้น
เรายินดีรับฟังคำถามที่พบบ่อยของคุณในช่องแสดงความคิดเห็น หากเป็นไปได้ เราจะนำคำถามที่พบบ่อยที่สุดไปทำเป็นบทช่วยสอนการสร้างโปรเจกต์ใน MasterSCADA 4D
ที่มา: will.com
