我们在工业自动化领域拥有丰富的经验，一直在寻找解决问题的最佳选择。 根据客户的技术规格，我们必须选择一种或另一种硬件和软件基础。 如果对与 TIA-portal 结合安装西门子设备没有严格要求，那么通常会选择 MasterSCADA 3.XX。 然而，阳光下没有什么是永恒的……
关于我切换到MasterSCADA 4D的经历、先决条件、它在ARM架构的嵌入式计算机上工作的特点，我将在本文中进行介绍。
背景
不久前，我们开始测试 Insat 的一项相对较新的开发成果 - MasterSCADA 4D。 这样做有几个先决条件。 首先，我们对工业自动化领域的专家进行了多项独立调查，以找出哪些 SCADA 系统最受欢迎（图 1）。 根据调查结果，MasterSCADA系统在国内系统中排名第一。
图 1 — 最流行的 SCADA 系统的调查结果（图片可点击）
第二个先决条件可以考虑...
现在让我们直接转向 MasterSCADA 4D 本身。 它由两个软件产品组成，即：开发环境和运行环境。 我们将在下面讨论每个部分的工作原理。
开发环境
系统项目是在MasterSCADA 4D开发环境中创建的；为此，您需要在Insat网站上获取免费版本并按照提示进行安装。
图2——开发环境界面（图片可点击）
首先映入眼帘的是令人愉悦的开发环境界面和便捷的项目层次结构。 现在，在一个项目中，您不仅可以为自动化工作场所创建一个程序，还可以为整个设施创建一个程序，从控制器开始，到服务器或操作员工作站结束。
开发环境仅运行在Windows操作系统上，相对熟悉且可以忍受，但运行时环境（RunTime）让我们惊喜的是它能够集成到各种操作系统和处理器架构中，稍后会详细介绍。
我还对大型可视化元素库感到满意。 来自各个领域的专家将能够找到适合自己的可视化元素，而无需借助绘图或在互联网上搜索图标。
图 3 — 可视化元素（图片可点击）
通讯协议
系统支持各种驱动程序（交换协议），默认集成到MasterSCADA 4D中：
- Modbus TCP/RTU、基于 TCP 的 RTU
- DCON
- OPC UA/DA/HDA
- IEC61850
- SNMP
- PostgreSQL的
- MQTT
- IEC104
- MSSQL
- MySQL的
- Mercury（单独的库）等
运行环境
运行时环境可以在各种操作系统和个人计算机架构上启动；也可以在本地机器上运行RunTime；它与开发环境一起安装，运行一小时（或32个标签），无限制。
AntexGate设备
MasterSCADA Runtime 作为一个单独的选项预装在具有 ARM 处理器架构和 Debian 操作系统的 AntexGate 嵌入式 PC 上；我们将在此设备上进行测试。
图 4 — AntexGate 设备
产品特点：
- CPU：4核x64 ARM v8 Cortex-A53
- 1.2Mhz 内存：LPDDR2 1024MB
- 非易失性内存：8/16/32GB eMMC
您可以阅读有关该设备的更多信息 .
让我们在执行器中运行该程序。 例如，我们使用Modbus RTU协议创建轮询和设备控制；设置轮询的过程很直观，有点类似于设置熟悉的OPC服务器。 确实，现在 RunTime 具有用于数据交换的内置协议驱动程序。
作为示例，让我们创建一个简单的项目来控制抽象制造过程的三个泵和两个阀门。 在开发环境中它看起来像这样，如图5所示。
图5-开发环境中的项目（图片可点击）
结果，我们得到了一个简单的助记图（图 6），它可以在任何支持 HTML5 的浏览器中使用。
图 6 — 助记符图（GIF 动画可点击）
HMI 信息显示选项
可以通过WEB连接到执行环境；这个选项并不限制我们选择查看助记词图数据的客户端。
在我们的例子中，设备通过 HDMI、以太网、3G 提供信息输出。
通过 HDMI 连接时，我们通过 AntexGate 内置的浏览器访问 LocalHost 127.0 0.1:8043，或者使用另一个“瘦客户端”连接到互联网或企业本地网络上的固定 IP:8043 地址。
图7——WEB监控结构（图片可点击）
有趣的消息是期待已久的 MQTT 协议，该协议通常不足以监控 SCADA 系统中的远程对象。
如今，每个人都有机会在互联网上获得一台廉价的具有固定IP地址的VDS服务器（例如公司网站服务器）并在其上部署MQTT Broker（例如Mosquito）。
收到一台带有 MQTT 代理的服务器后，我们可以轻松摆脱昂贵的运营商服务 - 固定 IP，每年支付 900 卢布而不是 4000 卢布的 3G 通信费用。
图 8 — MQTT 监控结构（图片可点击）
这样的网络建设不仅可以节省流量，而且可以保护数据的安全，因为通过互联网上的Modbus TCP协议传输数据并不能保证通信的安全性和质量。
因此，您可以出售可复制的项目，其中客户自己选择互联网提供商。 没有人会为设置和分配 IP 地址而头疼：客户端自己插入任何 SIM 卡或连接到带有 DHCP 服务器的路由器。
速度表现
对于项目来说，最重要的是速度，所谓的“任务”将帮助我们做到这一点。 默认情况下，每个节点在创建时只有一个——主任务。 项目开发人员可以根据特定项目运行所需的数量创建它们。 计算的特征（例如计算周期）将取决于特定任务的设置。 他们每个人都将独立于设备中的其他人工作。 如果需要为不同的项目程序提供不同的计算周期，建议创建多个任务。
对于具有多核处理器的设备来说，此功能尤其有趣。 每个“任务”在系统中作为单独的进程启动，并且负载均匀地分布在处理器上。 AntexGate 设备具有 4 个 1.2 GHz 内核和 1 GB RAM 的 ARM 处理器，允许您创建至少 4 个大型任务并在各个内核之间分配负载。 与PLC相比，AntexGate可以以相同的价格提供至少4倍的计算能力。
图 9 — 在运行时模式下加载 AntexGate 计算能力（图片可点击）
从图9中我们可以看到，CPU负载不超过2,5%，并且只分配了61MB内存。 因此，小型运行时项目消耗的内置资源非常少。
该设备不仅可以用作控制器，还可以用作功能齐全的服务器，轮询超过 2000 个 I/O 点，并能够支持超过 100 个 WEB 客户端。
例如，我们将 9 个 WEB 客户端连接到设备，查看资源消耗进度（图 10）。
图10——连接9个WEB客户端时加载AntexGate的计算能力（图片可点击）
从上图可以看出，CPU 利用率从平均 2,5% 上升到了 6%，并且仅多分配了 3MB 内存。
由于设备提供大量计算资源，开发人员无需降低在 MasterSCADA 4D 中创建的程序的质量。
跨平台
我还想指出正在考虑的 SCADA 系统的跨平台性质，这为集成商提供了实施项目的多种平台选择。 由于这种方法，操作系统或 PC 架构之间的转换非常简单。
结论
MasterSCADA 4D 是 Insat 的一款相对较新的产品。 目前，有关使用该软件产品的信息并不像我们希望的那样多。 不过，您可以从该公司的官方网站下载免费的开发环境；它有关于使用该程序的非常详细的帮助。
图 11 — 帮助窗口（图片可点击）
总而言之，我想说的是，本文包含了关于MasterSCADA 4D软件产品的介绍性数据，并没有说太多。 但是，在您的支持下，我们将发布有关使用此软件产品的更详细的示例和课程。
我想在评论中看看您最感兴趣的问题是什么。 如果可能的话，我们会将最常见的问题转化为有关在 MasterSCADA 4D 中创建项目的课程。
来源： habr.com