SCADA บน Raspberry: ตำนานหรือความจริง?

ฤดูหนาวกำลังจะมา. ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLC) จะค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลแบบฝัง เนื่องจากพลังของคอมพิวเตอร์ทำให้อุปกรณ์หนึ่งสามารถรวมฟังก์ชันการทำงานของตัวควบคุมแบบตั้งโปรแกรมได้ เซิร์ฟเวอร์ และ (หากอุปกรณ์นั้นมีเอาต์พุต HDMI) ก็สามารถรวมเวิร์กสเตชันของผู้ปฏิบัติงานอัตโนมัติได้ ทั้งหมด: เว็บเซิร์ฟเวอร์, ชิ้นส่วน OPC, ฐานข้อมูลและเวิร์กสเตชันในกรณีเดียว และทั้งหมดนี้ในราคาของ PLC เพียงเครื่องเดียว

ในบทความนี้เราจะพิจารณาความเป็นไปได้ของการใช้คอมพิวเตอร์ฝังตัวในอุตสาหกรรม ลองใช้อุปกรณ์ที่ใช้ Raspberry Pi เป็นพื้นฐานทีละขั้นตอนอธิบายกระบวนการติดตั้งระบบ Open Source SCADA แบบโอเพ่นซอร์สฟรีของการออกแบบของรัสเซีย - Rapid SCADA และพัฒนาโครงการสำหรับสถานีคอมเพรสเซอร์แบบนามธรรมงานของ ซึ่งจะรวมถึงการควบคุมระยะไกลของคอมเพรสเซอร์และวาล์วสามตัว ตลอดจนการแสดงภาพกระบวนการผลิตอากาศอัด

ให้เราจองทันทีว่าปัญหาสามารถแก้ไขได้สองวิธี โดยพื้นฐานแล้วพวกเขาไม่ได้แตกต่างกัน แต่อย่างใดคำถามเดียวคือองค์ประกอบด้านสุนทรียศาสตร์และการปฏิบัติ ดังนั้นเราจึงต้องการ:

1.1 ตัวเลือกแรกแสดงถึงการมีอยู่ของ Raspberry Pi 2/3/4 เองรวมถึงการมีตัวแปลง USB เป็น RS485 (ที่เรียกว่า "นกหวีด" ซึ่งสามารถสั่งซื้อได้จาก Alliexpress)

รูปที่ 1 - ตัวแปลง Raspberry Pi 2 และ USB เป็น RS485

1.2 ตัวเลือกที่สองประกอบด้วยโซลูชันสำเร็จรูปที่ใช้ Raspberry ซึ่งได้รับการแนะนำสำหรับการติดตั้งในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่มีพอร์ต RS485 ในตัว ตัวอย่างเช่น ในรูปที่ 2 ตามโมดูล Raspberry CM3+

รูปที่ 2 — อุปกรณ์ AntexGate

2. อุปกรณ์ที่มี Modbus สำหรับรีจิสเตอร์ควบคุมหลายตัว

3. Windows PC เพื่อกำหนดค่าโครงการ

ขั้นตอนการพัฒนา:

1. ส่วนที่ XNUMX การติดตั้ง Rapid SCADA บน Raspberry
2. ส่วนที่ XNUMX การติดตั้ง Rapid SCADA บน Windows
3. ส่วนที่ XNUMX การพัฒนาโครงการและการดาวน์โหลดลงในอุปกรณ์
4. สรุปผลการวิจัย

ส่วนที่ XNUMX การติดตั้ง Rapid SCADA บน Raspberry

1. เรากรอก форму บนเว็บไซต์ Rapid Scada เพื่อรับการเผยแพร่และดาวน์โหลดเวอร์ชันล่าสุดสำหรับ Linux

2. แตกไฟล์ที่ดาวน์โหลดมาและคัดลอกโฟลเดอร์ “scada” ไปยังไดเร็กทอรี /เลือก อุปกรณ์

3. วางสคริปต์สามตัวจากโฟลเดอร์ “daemons” ในไดเร็กทอรี /etc/init.d

4. เราให้สิทธิ์การเข้าถึงโฟลเดอร์แอปพลิเคชันสามโฟลเดอร์โดยสมบูรณ์:

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. การทำให้สคริปต์ปฏิบัติการได้:

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

⠀6. เพิ่มพื้นที่เก็บข้อมูล:

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. ติดตั้งโมโน .NET Framework:

sudo apt-get install mono-complete

⠀8. ติดตั้งเซิร์ฟเวอร์ Apache HTTP:

sudo apt-get install apache2

⠀9. ติดตั้งโมดูลเพิ่มเติม:

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

⠀10. สร้างลิงค์ไปยังเว็บแอปพลิเคชัน:

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

⠀11. คัดลอกไฟล์จากไฟล์เก็บถาวรที่ดาวน์โหลดมาในโฟลเดอร์ "apache" scada.conf ไปยังไดเร็กทอรี / etc / apache2 / sites-available

sudo a2ensite scada.conf

⠀12. ไปตามเส้นทางนี้กันเถอะ sudo นาโน /etc/apache2/apache2.conf และเพิ่มสิ่งต่อไปนี้ที่ส่วนท้ายของไฟล์:

<Directory /var/www/html/scada/>
  <FilesMatch ".(xml|log|bak)$">
    Require all denied
  </FilesMatch>
</Directory>

⠀13. ดำเนินการสคริปต์:

sudo /opt/scada/svc_install.sh

⠀14. รีบูตราสเบอร์รี่:

sudo reboot

⠀15. การเปิดเว็บไซต์:

http://IP-адрес устройства/scada

⠀16. ในหน้าต่างที่เปิดขึ้น ให้ป้อนข้อมูลเข้าสู่ระบบของคุณ "ผู้ดูแลระบบ" และรหัสผ่าน "12345".

ส่วนที่ XNUMX การติดตั้ง Rapid SCADA บน Windows

จำเป็นต้องติดตั้ง Rapid SCADA บน Windows เพื่อกำหนดค่า Raspberry และการกำหนดค่าโปรเจ็กต์ ตามทฤษฎี คุณสามารถทำเช่นนี้ได้บน Raspberry เอง แต่ฝ่ายสนับสนุนทางเทคนิคแนะนำให้เราใช้สภาพแวดล้อมการพัฒนาบน Windows เนื่องจากทำงานที่นี่ได้ถูกต้องมากกว่าบน Linux

เริ่มกันเลย:

1. เราอัปเดต Microsoft .NET Framework เป็นเวอร์ชันล่าสุด
2. ดาวน์โหลด การกระจาย Rapid SCADA สำหรับ Windows และติดตั้งออฟไลน์
3. เปิดแอปพลิเคชัน “ผู้ดูแลระบบ” ในนั้นเราจะพัฒนาโครงการเอง

เมื่อพัฒนาคุณต้องใส่ใจกับบางประเด็น:

1. การกำหนดหมายเลขของการลงทะเบียนในระบบ SCADA นี้เริ่มต้นจากที่อยู่ 1 ดังนั้นเราจึงต้องเพิ่มจำนวนการลงทะเบียนของเราขึ้นหนึ่ง ในกรณีของเราคือ: 512+1 และอื่นๆ:

รูปที่ 3 — การกำหนดหมายเลขการลงทะเบียนใน Rapid SCADA (คลิกรูปภาพได้)

2. หากต้องการกำหนดค่าไดเร็กทอรีใหม่และปรับใช้โปรเจ็กต์บนระบบปฏิบัติการ Linux อย่างถูกต้อง ในการตั้งค่าคุณต้องไปที่ "เซิร์ฟเวอร์" -> "การตั้งค่าทั่วไป" แล้วคลิกปุ่ม "สำหรับ Linux":

รูปที่ 4 - การกำหนดค่าไดเรกทอรีใหม่ใน Rapid SCADA (คลิกรูปภาพได้)

3. กำหนดพอร์ตการโพลสำหรับ Modbus RTU ในลักษณะเดียวกับที่กำหนดไว้ในระบบ Linux ของอุปกรณ์ ในกรณีของเรามันเป็น /dev/ttyUSB0

รูปที่ 5 - การกำหนดค่าไดเรกทอรีใหม่ใน Rapid SCADA (คลิกรูปภาพได้)

หากคุณมีคำถามใด ๆ สามารถรับคำแนะนำการติดตั้งเพิ่มเติมทั้งหมดได้จาก เว็บไซต์ของ บริษัท หรือบนของพวกเขา ช่องยูทูป.

ส่วนที่ XNUMX การพัฒนาโครงการและการดาวน์โหลดลงในอุปกรณ์

การพัฒนาและการแสดงภาพโครงการถูกสร้างขึ้นโดยตรงในเบราว์เซอร์เอง นี่ไม่ใช่เรื่องปกติทั้งหมดหลังจากระบบ SCADA บนเดสก์ท็อป แต่เป็นเรื่องปกติ

แยกกัน ฉันต้องการทราบชุดองค์ประกอบการแสดงภาพที่มีจำกัด (รูปที่ 6) ส่วนประกอบภายในประกอบด้วย LED ปุ่ม สวิตช์สลับ ลิงค์ และตัวชี้ อย่างไรก็ตามข้อดีข้อใหญ่ก็คือระบบ SCADA นี้รองรับรูปภาพและข้อความแบบไดนามิก ด้วยความรู้ขั้นต่ำเกี่ยวกับโปรแกรมแก้ไขกราฟิก (Corel, Adobe Photoshop เป็นต้น) คุณสามารถสร้างไลบรารีรูปภาพ องค์ประกอบ และพื้นผิวของคุณเองได้ และการรองรับองค์ประกอบ GIF จะทำให้คุณสามารถเพิ่มแอนิเมชั่นลงในการแสดงภาพของกระบวนการทางเทคโนโลยีได้

รูปที่ 6 — เครื่องมือแก้ไข Scheme ใน Rapid SCADA

ภายในกรอบของบทความนี้ ไม่มีเป้าหมายที่จะอธิบายกระบวนการสร้างโครงการแบบกราฟิกใน Rapid SCADA ทีละขั้นตอน ดังนั้นเราจะไม่กล่าวถึงประเด็นนี้โดยละเอียด ในสภาพแวดล้อมของนักพัฒนา โครงการง่ายๆ ของเรา “ระบบจ่ายอากาศอัด” สำหรับสถานีคอมเพรสเซอร์มีลักษณะดังนี้ (รูปที่ 7):

รูปที่ 7 — โปรแกรมแก้ไข Scheme ใน Rapid SCADA (คลิกรูปภาพได้)

จากนั้น อัปโหลดโปรเจ็กต์ของเราไปยังอุปกรณ์ ในการดำเนินการนี้ เราจะระบุที่อยู่ IP ของอุปกรณ์ที่จะถ่ายโอนโปรเจ็กต์ไม่ใช่ไปยังโลคัลโฮสต์ แต่ไปยังคอมพิวเตอร์ฝังตัวของเรา:

รูปที่ 8 - การอัพโหลดโปรเจ็กต์ไปยังอุปกรณ์ใน Rapid SCADA (คลิกรูปภาพได้)

เป็นผลให้เราได้สิ่งที่คล้ายกัน (รูปที่ 9) ทางด้านซ้ายของหน้าจอมีไฟ LED ที่แสดงสถานะการทำงานของทั้งระบบ (คอมเพรสเซอร์) รวมถึงสถานะการทำงานของวาล์ว (เปิดหรือปิด) และในส่วนกลางของหน้าจอจะมีการแสดงภาพ ของกระบวนการทางเทคโนโลยีที่มีความสามารถในการควบคุมอุปกรณ์โดยใช้สวิตช์สลับ เมื่อเปิดวาล์วเฉพาะ สีของทั้งตัววาล์วและเส้นที่เกี่ยวข้องจะเปลี่ยนจากสีเทาเป็นสีเขียว

รูปที่ 9 - โครงการสถานีคอมเพรสเซอร์ (สามารถคลิกภาพเคลื่อนไหว GIF ได้)

ที่นี่ คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ของโครงการนี้เพื่อตรวจสอบได้

รูปที่ 10 แสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์โดยรวมเป็นอย่างไร

รูปที่ 10 - ระบบ SCADA บน Raspberry

ผลการวิจัย

การเกิดขึ้นของคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมแบบฝังตัวที่ทรงพลังทำให้สามารถขยายและเสริมการทำงานของตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ การติดตั้งระบบ SCADA ที่คล้ายกันสามารถครอบคลุมงานการผลิตขนาดเล็กหรือกระบวนการทางเทคโนโลยีได้ สำหรับงานขนาดใหญ่ที่มีผู้ใช้จำนวนมากหรือมีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น คุณมักจะต้องติดตั้งเซิร์ฟเวอร์เต็มรูปแบบ ตู้ระบบอัตโนมัติ และ PLC ตามปกติ อย่างไรก็ตาม สำหรับระบบอัตโนมัติขนาดกลางและขนาดเล็ก เช่น อาคารอุตสาหกรรมขนาดเล็ก โรงต้มน้ำ สถานีสูบน้ำ หรือบ้านอัจฉริยะ วิธีแก้ปัญหาดังกล่าวดูเหมือนเหมาะสม ตามการคำนวณของเรา อุปกรณ์ดังกล่าวเหมาะสำหรับงานที่มีจุดอินพุต/เอาท์พุตข้อมูลสูงสุด 500 จุด

หากคุณมีประสบการณ์ในการวาดภาพในโปรแกรมแก้ไขกราฟิกต่างๆ และไม่ทราบว่าคุณจะต้องสร้างองค์ประกอบของไดอะแกรมช่วยจำด้วยตัวเอง ตัวเลือกที่มี Rapid SCADA สำหรับ Raspberry นั้นเหมาะสมที่สุด ฟังก์ชันการทำงานในฐานะโซลูชันสำเร็จรูปค่อนข้างจำกัด เนื่องจากเป็นโอเพ่นซอร์ส แต่ก็ยังช่วยให้คุณครอบคลุมงานของอาคารอุตสาหกรรมขนาดเล็กได้ ดังนั้น หากคุณเตรียมเทมเพลตการแสดงภาพสำหรับตัวคุณเอง ก็ค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะใช้โซลูชันนี้เพื่อผสานรวมบางส่วนของโปรเจ็กต์ของคุณ (หากไม่ใช่ทั้งหมด)

ดังนั้น เพื่อให้เข้าใจว่าโซลูชันดังกล่าวบน Raspberry มีประโยชน์สำหรับคุณเพียงใด และโครงการของคุณสามารถทดแทนได้ด้วยระบบ Open Source SCADA บน Linux อย่างไร จึงเกิดคำถามที่สมเหตุสมผล: ระบบ SCADA ใดที่คุณใช้บ่อยที่สุด

เฉพาะผู้ใช้ที่ลงทะเบียนเท่านั้นที่สามารถเข้าร่วมในการสำรวจได้ เข้าสู่ระบบ, โปรด.

คุณใช้ระบบ SCADA ใดบ่อยที่สุด?

• ลด 35.2%SIMATIC WinCC (พอร์ทัล TIA)18

• ลด 7.8%อินทัช วันเดอร์แวร์4

• ลด 5.8%ติดตามโหมด3

• ลด 15.6%CoDeSys8

• 0%ปฐมกาล 0

• ลด 3.9%พีซีวิว โซลูชั่น2

• ลด 3.9%วิเจโอ ซิเทค2

• ลด 17.6%ปริญญาโท SCADA9

• ลด 3.9%ไอริเดียม โมบายล์2

• ลด 3.9%ง่าย-Scada2

• ลด 7.8%SCADA4 อย่างรวดเร็ว

• ลด 1.9%AggreGate SCADA1

• ลด 39.2%ตัวเลือกอื่น (ตอบในความคิดเห็น)20

ผู้ใช้ 51 คนโหวต ผู้ใช้ 33 รายงดออกเสียง

ที่มา: will.com