掌握 SCADA 4D。 ARM上還有生命嗎？

我們在工業自動化領域擁有豐富的經驗，並一直在尋找解決問題的最佳選擇。 根據客戶的技術規格，我們必須選擇一種或另一種硬體和軟體基礎。 如果對與 TIA-portal 結合安裝西門子設備沒有嚴格要求，那麼通常會選擇 MasterSCADA 3.XX。 然而，陽光下沒有什麼是永恆不變的…

關於我切換到MasterSCADA 4D的經驗、先決條件、它在ARM架構的嵌入式電腦上工作的特點，我將在本文中介紹。

先決條件

不久前，我們開始測試 Insat 的一項相對較新的開發成果 - MasterSCADA 4D。 這樣做有幾個先決條件。 首先，我們對工業自動化領域的專家進行了多項獨立調查，以找出哪些 SCADA 系統最受歡迎（圖 1）。 根據調查結果，MasterSCADA系統在國內系統中排名第一。

圖 1 — 最受歡迎的 SCADA 系統的調查結果（圖片可點擊）

第二個先決條件可以考慮...

現在讓我們直接轉向 MasterSCADA 4D 本身。 它由兩個軟體產品組成，分別為：開發環境和運行環境。 我們將在下面討論每個部分的工作原理。

開發環境

系統專案是在MasterSCADA 4D開發環境中建立的；為此，您需要在Insat網站上取得免費版本並按照提示進行安裝。

圖2－開發環境介面（圖片可點擊）

首先映入眼簾的是令人愉悅的開發環境介面和便利的專案層次結構。 現在，在一個專案中，您不僅可以為自動化工作場所建立程序，還可以為整個設施建立程序，從控制器開始，到伺服器或操作員工作站結束。

開發環境僅運行在Windows作業系統上，相對熟悉且可以忍受，但運行時環境（RunTime）讓我們驚訝的是它能夠整合到各種作業系統和處理器架構中，稍後會詳細介紹。

我還對大型視覺化元素庫感到滿意。 來自各個領域的專家將能夠找到適合自己的視覺化元素，而無需借助繪圖或在網路上搜尋圖示。

圖 3 —​​ 視覺化元素（圖片可點擊）

通訊協議

系統支援各種驅動程式（交換協定），預設整合到MasterSCADA 4D：

• Modbus TCP/RTU、基於 TCP 的 RTU
• 迪康
• OPC UA/DA/HDA
• IEC61850
• SNMP
• PostgreSQL的
• MQTT
• IEC104
• MSSQL
• MySQL的
• Mercury（單獨的庫）等

運作環境

執行時間環境可以在各種作業系統和個人電腦架構上啟動；也可以在本機上執行RunTime；它與開發環境一起安裝，運行一小時（或32個標籤），無限制。

AntexGate設備

MasterSCADA Runtime 作為一個單獨的選項預先安裝在具有 ARM 處理器架構和 Debian 作業系統的 AntexGate 嵌入式 PC 上；我們將在此裝置上進行測試。

圖 4 — AntexGate 設備

產品規格：

• CPU：4核心x64 ARM v8 Cortex-A53
• 1.2Mhz 記憶體：LPDDR2 1024MB
• 非揮發性記憶體：8/16/32GB eMMC

您可以閱讀有關該設備的更多信息 這裡.

讓我們在執行器中運行該程式。 例如，我們使用Modbus RTU協定建立輪詢和設備控制；設定輪詢的過程很直觀，有點類似於設定熟悉的OPC伺服器。 確實，現在 RunTime 具有用於資料交換的內建協定驅動程式。

作為範例，讓我們創建一個簡單的專案來控制抽象製造過程的三個泵浦和兩個閥門。 在開發環境中它看起來像這樣，如圖5所示。

圖5-開發環境中的項目（圖片可點選）

結果，我們得到了一個簡單的助記圖（圖 6），它可以在任何支援 HTML5 的瀏覽器中使用。

圖 6 — 助記符圖（GIF 動畫可點擊）

HMI 資訊顯示選項

可以透過WEB連接到執行環境；這個選項並不會限制我們選擇查看助記詞圖資料的客戶端。
在我們的例子中，設備透過 HDMI、乙太網路、3G 提供資訊輸出。
透過 HDMI 連線時，我們透過 AntexGate 內建的瀏覽器存取 LocalHost 127.0 0.1:8043，或使用另一個「瘦客戶端」連線到網際網路或企業本機網路上的固定 IP:8043 位址。

圖7－WEB監控結構（圖片可點擊）

有趣的消息是期待已久的 MQTT 協議，該協議通常不足以監控 SCADA 系統中的遠端物件。
如今，每個人都有機會在互聯網上獲得一台廉價的具有固定IP位址的VDS伺服器（例如公司網站伺服器）並在其上部署MQTT Broker（例如Mosquito）。
收到一台具有 MQTT 代理的伺服器後，我們可以輕鬆擺脫昂貴的運營商服務 - 固定 IP，每年支付 900 盧布而不是 4000 盧布的 3G 通訊費用。

圖 8 — MQTT 監控結構（圖片可點擊）

這樣的網路建置不僅可以節省流量，而且可以保護資料的安全，因為透過網路上的Modbus TCP協定傳輸資料並不能保證通訊的安全性和品質。
因此，您可以出售可複製的項目，其中客戶自己選擇網路供應商。 沒有人會為設定和分配 IP 位址而頭痛：用戶端會自行插入任何 SIM 卡或連接到具有 DHCP 伺服器的路由器。

速度表現

對於專案來說，最重要的是速度，所謂的「任務」將幫助我們做到這一點。 預設情況下，每個節點在創建時只有一個——主任務。 專案開發人員可以根據特定專案運行所需的數量來建立它們。 計算的特徵（例如計算週期）將取決於特定任務的設定。 他們每個人都將獨立於設備中的其他人工作。 如果需要為不同的專案程式提供不同的計算週期，建議建立多個任務。

對於具有多核心處理器的裝置來說，此功能尤其有趣。 每個「任務」在系統中作為單獨的進程啟動，並且負載均勻地分佈在處理器上。 AntexGate 裝置具有 4 個 1.2 GHz 核心和 1 GB RAM 的 ARM 處理器，可讓您建立至少 4 個大型任務並在各個核心之間分配負載。 與PLC相比，AntexGate可以以相同的價格提供至少4倍的運算能力。

圖 9 — 在執行時間模式下載入 AntexGate 運算能力（圖片可點選）

從圖9我們可以看到，CPU負載不超過2,5%，並且只分配了61MB記憶體。 因此，小型運行時專案消耗的內建資源非常少。
該設備不僅可以用作控制器，還可以用作功能齊全的伺服器，輪詢超過 2000 個 I/O 點，並能夠支援超過 100 個 WEB 用戶端。

例如，我們將 9 個 WEB 用戶端連接到設備，查看資源消耗進度（圖 10）。

圖10－連接9個WEB客戶端時載入AntexGate的運算能力（圖片可點選）

從上圖可以看出，CPU 使用率從平均 2,5% 上升到了 6%，並且僅多分配了 3MB 記憶體。
由於設備提供大量運算資源，開發人員無需降低在 MasterSCADA 4D 中建立的程式的品質。

跨平台

我還想指出正在考慮的 SCADA 系統的跨平台性質，這為整合商提供了實施專案的多種平台選擇。 由於這種方法，作業系統或 PC 架構之間的轉換非常簡單。

結論

MasterSCADA 4D 是 Insat 的一款相對較新的產品。 目前，有關使用該軟體產品的資訊並不像我們希望的那麼多。 不過，您可以從該公司的官方網站下載免費的開發環境；它有關於使用該程式的非常詳細的幫助。

圖 11 — 幫助視窗（圖片可點擊）

總而言之，我想說的是，本文包含了關於MasterSCADA 4D軟體產品的介紹性數據，並沒有說太多。 但是，在您的支持下，我們將發布有關使用此軟體產品的更詳細的範例和課程。

我想在評論中看看您最感興趣的問題是什麼。 如果可能的話，我們會將最常見的問題轉化為在 MasterSCADA 4D 中建立專案的課程。

來源： www.habr.com