Маючи досить великий досвід роботи в галузі промислової автоматизації, ми завжди знаходимося в пошуку оптимальних варіантів для вирішення своїх завдань. Залежно від технічного завдання замовника доводилося зупинятися на тій чи іншій програмно-апаратній базі. І якщо не було якихось жорстких вимог щодо встановлення обладнання Siemens у зв'язці з TIA-portal`ом, то, як правило, вибір падав на MasterSCADA 3.XX. Однак ніщо не вічне під місяцем…
Про свій досвід переходу на MasterSCADA 4D, передумови, особливості її роботи на вбудованих комп'ютерах архітектури ARM під катом цієї статті.
передумови
Ми почали тестувати щодо нової розробки компанії Insat – MasterSCADA 4D – не так давно. Передумов цього було кілька. По-перше, ми провели кілька незалежних опитувань серед фахівців у галузі промислової автоматизації з метою з'ясувати, які SCADA-системи є найбільш популярними (рисунок 1). За результатами опитування, перше місце серед вітчизняних систем займає система MasterSCADA.
Рисунок 1 — Результати опитування найпопулярніших SCADA-систем (картинка клікабельна)
Другою причиною вважатимуться…
Тепер перейдемо безпосередньо до самої MasterSCADA 4D. Вона складається з двох програмних продуктів, а саме: середовище розробки та середовище виконання. Про роботу кожної із цих частин поговоримо нижче.
Середовище розробки
Проект системи створюється в середовищі розробки MasterSCADA 4D, для цього необхідно отримати безкоштовну версію на сайті компанії Insat і встановити, дотримуючись підказок.
Рисунок 2 - Інтерфейс середовища розробки (картинка клікабельна)
Перше, що впадає у вічі — це приємний інтерфейс середовища розробки та зручна ієрархічна структура побудови проекту. Тепер в одному проекті можна створювати програму не тільки під АРМ, а й під весь об'єкт, починаючи з контролера - закінчуючи сервером чи робочим місцем оператора.
Середовище розробки працює тільки на ОС Windows, це відносно звично і терпимо, а от середовище виконання (RunTime) приємно здивувало своєю можливістю інтегруватися в різні операційні системи та архітектури процесорів, але про це далі.
Також порадувала велика бібліотека елементів візуалізації. Фахівці з різних сфер зможуть знайти для себе елементи візуалізації, не вдаючись до малювання чи пошуку іконок в Інтернеті.
Рисунок 3 - Елементи візуалізації (картинка клікабельна)
Комунікаційні протоколи
В системі підтримуються різні драйвери (протоколи обміну), які за умовчанням інтегровані в MasterSCADA 4D:
- Modbus TCP/RTU, RTU поверх TCP
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL
- Меркурій (окрема бібліотека) та ін.
Середовище виконання
Середовище виконання може бути запущено на різних операційних системах та архітектурах персональних комп'ютерів, також ви можете запустити RunTime і на локальній машині, вона встановлюється разом із середовищем розробки та функціонує годину (або 32 теги) без обмежень.
Пристрій AntexGate
MasterSCADA Runtime встановлена окремою опцією на вбудований ПК AntexGate з архітектурою процесора ARM і операційною системою Debian, тести будемо проводити на цьому пристрої.
Малюнок 4 — Пристрій AntexGate
Характеристики:
- ЦПУ: 4-ядерний x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2Mhz Оперативна пам'ять: LPDDR2 1024MB
- Енергонезалежна пам'ять: 8/16/32GB eMMC
Докладніше про пристрій можна прочитати .
Запустимо програму у виконавчому пристрої. Для прикладу ми створили опитування та керування пристроєм за протоколом Modbus RTU, процес налаштування опитування інтуїтивно зрозумілий і чимось схожий на налаштування звичного OPC-сервера. Щоправда, зараз у RunTime вбудовані драйвери протоколів для обміну даними.
Як приклад створимо простий проект для керування трьома насосами та двома засувками, необхідного для абстрактного виробничого процесу. У розробці він виглядає так, як у малюнку 5.
Рисунок 5 - Проект у середовищі розробки (картинка клікабельна)
У результаті у нас вийшла проста мнемосхема (рисунок 6), яка працює у будь-якому браузері з підтримкою HTML5.
Малюнок 6 - Мнемосхема (GIF-анімація клікабельна)
Варіанти відображення інформації HMI
Є можливість підключитись до середовища виконання через WEB, цей варіант не обмежує нас у виборі клієнта для перегляду даних на мнемосхемі.
У нашому випадку на пристрої передбачено виведення інформації через HDMI, Ethernet, 3G.
При підключенні через HDMI ми звертаємося на LocalHost 127.0 0.1:8043 через вбудований браузер AntexGate, або підключаємося до фіксованої IP:8043 адреси в інтернеті або локальній мережі підприємства іншим «Тонким клієнтом».
Малюнок 7 - Структура моніторингу WEB (картинка клікабельна)
Цікавою новиною став довгоочікуваний MQTT протокол, якого зазвичай не вистачало для моніторингу віддалених об'єктів у системах SCADA.
На сьогоднішній день кожен може отримати недорогий VDS-сервер в інтернеті з фіксованою IP-адресою (наприклад, сервер сайту компанії) і розгорнути на ньому MQTT Broker (наприклад, Mosquito).
Отримавши один сервер з MQTT брокером, ми легко можемо відійти від дорогих послуг оператора - фіксованого IP і платити на рік 900 рублів замість 4000 рублів за зв'язок 3G.
Малюнок 8 - Структура моніторингу MQTT (картинка клікабельна)
Така побудова мережі дозволить не тільки економити на трафіку, але й убезпечить дані, оскільки передача даних протоколу Modbus TCP в мережі інтернет не гарантує безпеку та якість зв'язку.
Таким чином, ви можете продавати проекти, що тиражуються, в яких клієнт сам обирає постачальника інтернету. І ні в кого не болить голова з налаштуванням та виділенням IP-адрес: клієнт сам вставляє будь-яку SIM-карту або підключається до маршрутизатора з DHCP-сервером.
Прискорення роботи сайту
Для проекту головна швидкодія, у цьому нам допоможуть так звані Завдання. За замовчуванням у кожного вузла під час його створення лише одне — Основне завдання. Розробник проекту може створити їх стільки, скільки потрібно для роботи конкретного проекту. Особливості обчислення, наприклад, цикл обчислення, залежатимуть від налаштувань того чи іншого завдання. Кожна з них працюватиме незалежно від інших пристроїв. Створення кількох завдань є доцільним, якщо необхідно забезпечити різні цикли обчислення різних програм проекту.
Ця функція особливо цікава для пристроїв, на борту яких є процесор з кількома ядрами. Кожна «Завдання» запускається як окремий процес у системі та навантаження розподіляться рівномірно на роботу процесора. У пристрої AntexGate встановлений процесор ARM з 4-ма ядрами по 1.2ГГц і 1ГБ оперативної пам'яті, що дозволяє створити як мінімум 4 великі завдання та розподілити навантаження по ядрам. У порівнянні з ПЛК, пристрій AntexGate може надати щонайменше в 4 рази більше обчислювальних здібностей за таку саму ціну.
Рисунок 9 - Завантаження обчислювальних здібностей AntexGate в режимі виконання (картинка клікабельна)
Як бачимо з малюнка 9, завантаження ЦП трохи більше 2,5%, а пам'яті виділено лише 61Мб. Таким чином, невеликий проект у режимі виконання споживає дуже мало вбудованих ресурсів.
Пристрій може використовуватися не тільки як контролер, але вже як повноцінний сервер з опитуванням більше 2000 точок введення-виведення і можливістю підтримки більше 100 WEB-клієнтів.
Наприклад підключимо 9 WEB-клієнтів до пристрою та подивимося прогрес споживання ресурсів (рисунок 10).
Рисунок 10 - Завантаження обчислювальних здібностей AntexGate при підключенні 9-ти WEB-клієнтів (картинка клікабельна)
Як видно з малюнка вище, завантаження ЦП піднялося в середньому з 2,5% до 6%, а пам'яті виділено лише на 3Мб більше.
Завдяки великому запасу обчислювальних ресурсів пристрою, розробнику немає необхідності заощаджувати як програму, створену в MasterSCADA 4D.
Кросплатформеність
Також хочеться відзначити кросплатформність SCADA-системи, що розглядається, яка дає інтеграторам величезний вибір платформ для реалізації своїх проектів. Завдяки такому підходу перехід між операційними системами чи архітектурами ПК відбувається дуже просто.
Висновок
MasterSCADA 4D – відносно новий продукт компанії Insat. На сьогоднішній день інформації щодо роботи з цим програмним продуктом не так багато, як хотілося б. Однак можна скачати безкоштовне середовище розробки з офіційного сайту компанії, воно має докладну довідку по роботі з програмою.
Малюнок 11 - Вікно довідки (картинка клікабельна)
На закінчення хотілося б сказати про те, що ця стаття має вступні дані про програмний продукт MasterSCADA 4D і багато чого не сказано. Однак за Вашої підтримки, ми випустимо докладніші приклади та уроки по роботі з цим програмним продуктом.
Хотілося б побачити у коментарях, які питання найбільше цікавлять Вас. І найчастіше ми по можливості перетворимо на урок зі створення проектів в MasterSCADA 4D.
Джерело: habr.com