👩‍🏫 ♓️ ✌🏿 ماجستير SCADA 4D. هل هناك حياة على ARM؟ 🧛🏼 🤸 🈳

لدينا خبرة واسعة إلى حد ما في مجال الأتمتة الصناعية ، ونحن دائمًا في بحث عن أفضل الخيارات لحل مشاكلنا. بناءً على المواصفات الفنية للعميل ، كان علي التوقف عند قاعدة برامج أو أجهزة أخرى. وإذا لم تكن هناك متطلبات صارمة لتثبيت معدات شركة سيمنز بالاشتراك مع بوابة TIA ، فعندئذ كقاعدة ، وقع الاختيار على MasterSCADA 3.XX. ومع ذلك ، لا شيء يدوم إلى الأبد ...

حول تجربته في التحول إلى MasterSCADA 4D ، المتطلبات المسبقة ، وميزات عمله على أجهزة الكمبيوتر المعمارية ARM المضمنة تحت هذا المقال.

خلفية

بدأنا باختبار تطور جديد نسبيًا لـ Insat - MasterSCADA 4D - منذ وقت ليس ببعيد. كانت هناك عدة متطلبات مسبقة لذلك. أولاً ، أجرينا العديد من الاستطلاعات المستقلة بين المتخصصين في مجال الأتمتة الصناعية من أجل معرفة أنظمة SCADA الأكثر شيوعًا (الشكل 1). وفقًا للمسح ، يحتل MasterSCADA المرتبة الأولى بين الأنظمة المحلية.

الشكل 1 - نتائج الاستطلاع لأنظمة SCADA الأكثر شيوعًا (الصورة قابلة للنقر)

يمكن النظر في الشرط الثاني ...

الآن سننتقل مباشرة إلى MasterSCADA 4D نفسها. وهو يتألف من منتجين من البرامج ، وهما: بيئة التطوير وبيئة التشغيل. سنتحدث عن عمل كل من هذه الأجزاء أدناه.

بيئة التطوير

يتم إنشاء مشروع النظام في بيئة تطوير MasterSCADA 4D ، لذلك تحتاج إلى الحصول على نسخة مجانية على موقع Insat وتثبيته بعد المطالبات.

الشكل 2 - واجهة بيئة التطوير (الصورة قابلة للنقر)

أول شيء يلفت انتباهك هو واجهة ممتعة لبيئة التطوير وهيكل هرمي مناسب لبناء المشروع. الآن في مشروع واحد ، يمكنك إنشاء برنامج ليس فقط لمحطة العمل ، ولكن أيضًا للكائن بأكمله ، بدءًا من وحدة التحكم - التي تنتهي بالخادم أو محطة عمل المشغل.

تعمل بيئة التطوير فقط على Windows ، وهي مألوفة ومتسامحة نسبيًا ، لكن وقت التشغيل (RunTime) فوجئ بسرور بقدرته على الاندماج في أنظمة التشغيل المختلفة وبنيات المعالج ، ولكن أكثر من ذلك لاحقًا.

يسر أيضا مع مكتبة كبيرة من عناصر التصور. سيتمكن المتخصصون من مختلف المجالات من العثور على عناصر التصور لأنفسهم ، دون اللجوء إلى الرسم أو البحث عن الرموز على الإنترنت.

الشكل 3 - عناصر التصور (الصورة قابلة للنقر)

بروتوكولات الاتصال

يدعم النظام العديد من برامج التشغيل (بروتوكولات التبادل) ، والتي يتم دمجها افتراضيًا في MasterSCADA 4D:

مودبوس TCP / RTU ، RTU عبر TCP
DCON
OPC UA / DA / HDA
IEC61850
SNMP
PostgreSQL
MQTT
IEC104
MSSQL
MySQL
الزئبق (مكتبة منفصلة) ، إلخ.

مدة العرض

يمكن تشغيل وقت التشغيل على أنظمة تشغيل مختلفة وبنى كمبيوتر شخصي ، ويمكنك أيضًا تشغيل RunTime على جهاز محلي ، ويتم تثبيته مع بيئة التطوير ويعمل لمدة ساعة (أو 32 علامة) دون قيود.

جهاز AntexGate

تم تثبيت MasterSCADA Runtime مسبقًا كخيار منفصل على جهاز الكمبيوتر المضمن AntexGate مع بنية معالج ARM ونظام التشغيل Debian ، وسوف نجري اختبارات على هذا الجهاز.

الشكل 4 -

ميزات جهاز AntexGate :

وحدة المعالجة المركزية: 4 نواة x64 ARM v8 Cortex-A53
ذاكرة وصول عشوائي 1.2 ميجا هرتز: LPDDR2 1024 ميجا بايت
ذاكرة غير متطايرة: 8/16 / 32GB eMMC

اقرأ المزيد عن الجهاز هنا .

قم بتشغيل البرنامج في المشغل. على سبيل المثال ، أنشأنا استبيانًا وتحكمًا في الجهاز باستخدام بروتوكول Modbus RTU ، وعملية إعداد استبيان بديهية ومماثلة إلى حد ما لإعداد خادم OPC مألوف. صحيح أن برامج تشغيل البروتوكول لتبادل البيانات مضمنة الآن في RunTime.

كمثال ، سنقوم بإنشاء مشروع بسيط للتحكم في ثلاث مضخات وصمامين ، وهو أمر ضروري لعملية إنتاج مجردة. في بيئة التطوير ، يبدو كما يلي ، كما في الشكل 5.

الشكل 5 - المشروع في بيئة التطوير (الصورة قابلة للنقر)

ونتيجة لذلك ، حصلنا على رسم تخطيطي بسيط (الشكل 6) ، والذي يعمل في أي متصفح يدعم HTML5.

الشكل 6 - رسم تخطيطي (الرسوم المتحركة بتنسيق GIF قابلة للنقر)

خيارات عرض معلومات HMI

من الممكن الاتصال ببيئة وقت التشغيل عبر WEB ، ولا يحدنا هذا الخيار في اختيار عميل لعرض البيانات على الرسم التخطيطي.
في حالتنا ، يوفر الجهاز إخراج المعلومات عبر HDMI و Ethernet و 3G.
عند الاتصال عبر HDMI ، يمكننا الوصول إلى LocalHost 127.0 0.1: 8043 من خلال المتصفح المدمج في AntexGate ، أو الاتصال بعنوان IP ثابت: 8043 على الإنترنت أو الشبكة المحلية للمؤسسة مع عميل رفيع آخر.

الشكل 7 - هيكل مراقبة WEB (صورة قابلة للنقر)

كان الخبر المثير للاهتمام هو بروتوكول MQTT الذي طال انتظاره ، والذي لم يكن عادةً كافياً لرصد الأجسام البعيدة في أنظمة SCADA.
اليوم ، تتاح للجميع فرصة الحصول على خادم VDS غير مكلف على الإنترنت بعنوان IP ثابت (على سبيل المثال ، خادم موقع الشركة) ونشر MQTT Broker (على سبيل المثال ، Mosquito) عليه.
بعد تلقي خادم واحد مع وسيط MQTT ، يمكننا بسهولة التخلص من الخدمات باهظة الثمن للمشغل - IP ثابت ودفع 900 روبل سنويًا بدلاً من 4000 روبل لاتصال 3G.

الشكل 8 - هيكل مراقبة MQTT (الصورة قابلة للنقر)

لن يوفر إنشاء الشبكة هذا على حركة المرور فحسب ، بل سيحمي البيانات أيضًا ، لأن نقل البيانات عبر بروتوكول Modbus TCP على الإنترنت لا يضمن الأمان وجودة الاتصال.
وبالتالي ، يمكنك بيع المشاريع المنسوخة التي يختار فيها العميل نفسه مزود الإنترنت. ولا يعاني أي شخص من الصداع عند إعداد وتخصيص عناوين IP: يقوم العميل نفسه بإدخال أي بطاقة SIM أو يتصل بجهاز توجيه باستخدام خادم DHCP.

أداء

الشيء الرئيسي للمشروع هو السرعة ، فإن ما يسمى بـ "المهام" ستساعدنا في ذلك. بشكل افتراضي ، تحتوي كل عقدة عند إنشائها على واحدة فقط - المهمة الرئيسية. يمكن لمطور المشروع إنشاء العديد منها حسب الضرورة لمشروع معين. تعتمد ميزات الحساب ، على سبيل المثال ، دورة الحساب ، على إعدادات مهمة معينة. سيعمل كل منهم بشكل مستقل عن الآخرين في الجهاز. يُنصح بإنشاء العديد من المهام إذا كان من الضروري توفير دورات مختلفة لحساب برامج مختلفة للمشروع.

هذه الميزة مثيرة للاهتمام بشكل خاص للأجهزة الموجودة على متنها والتي تحتوي على معالج يحتوي على عدة نوى. يتم إطلاق كل "مهمة" كعملية منفصلة في النظام وسيتم توزيع الحمل بالتساوي على المعالج. يحتوي جهاز AntexGate على معالج ARM مع 4 نوى 1.2 جيجا هرتز و 1 جيجا بايت من ذاكرة الوصول العشوائي ، مما يسمح لك بإنشاء 4 مهام كبيرة على الأقل وتوزيع الحمل عبر النوى. بالمقارنة مع PLCs ، يمكن أن توفر AntexGate قوة حوسبة أكبر 4 مرات على الأقل بنفس السعر.

الشكل 9 - تنزيل قدرات الحوسبة الخاصة بـ AntexGate في وقت التشغيل (الصورة قابلة للنقر)

كما نرى من الشكل 9 ، لا يتجاوز حمل وحدة المعالجة المركزية 2.5٪ ، ويتم تخصيص 61 ميجا بايت فقط من الذاكرة. وبالتالي ، يستهلك مشروع صغير في وقت التشغيل القليل جدًا من الموارد المضمنة.
يمكن استخدام الجهاز ليس فقط كوحدة تحكم ، ولكن بالفعل كخادم كامل مع مسح لأكثر من 2000 نقطة إدخال / إخراج والقدرة على دعم أكثر من 100 عميل WEB.

على سبيل المثال ، قم بتوصيل 9 عملاء WEB بالجهاز وشاهد تقدم استهلاك الموارد (الشكل 10).

الشكل 10 - تنزيل إمكانات الحوسبة AntexGate عند توصيل 9 عملاء WEB (الصورة قابلة للنقر)

كما ترى من الشكل أعلاه ، ارتفع حمل وحدة المعالجة المركزية في المتوسط من 2.5٪ إلى 6٪ ، وتم تخصيص 3 ميجا بايت فقط من الذاكرة.
نظرًا لكمية كبيرة من موارد الحوسبة للجهاز ، لا يحتاج المطور إلى توفير جودة البرنامج الذي تم إنشاؤه في MasterSCADA 4D.

عبر منصة

أود أيضًا أن أشير إلى الطبيعة عبر الأنظمة الأساسية لنظام SCADA قيد النظر ، والذي يوفر للمتكاملين مجموعة كبيرة من المنصات لتنفيذ مشاريعهم. بفضل هذا النهج ، فإن الانتقال بين أنظمة التشغيل أو بنى الكمبيوتر الشخصي بسيط للغاية.

استنتاج

MasterSCADA 4D هو منتج جديد نسبيًا من Insat. حتى الآن ، المعلومات حول العمل مع منتج البرنامج هذا ليست بالقدر الذي نريده. ومع ذلك ، يمكنك تنزيل بيئة تطوير مجانية من الموقع الرسمي للشركة ؛ ولديها مساعدة مفصلة للغاية في العمل مع البرنامج.

الشكل 11 - نافذة المساعدة (الصورة قابلة للنقر)

في الختام ، أود أن أقول إن هذه المقالة تحتوي على بيانات إدخال حول منتج برنامج MasterSCADA 4D ولم يتم ذكر الكثير من الأشياء. ومع ذلك ، مع دعمك ، سنقوم بإصدار أمثلة ودروس أكثر تفصيلاً حول العمل مع منتج البرنامج هذا.

أود أن أرى في التعليقات الأسئلة التي تهمك أكثر. وسنحول أكثر الأسئلة شيوعًا إلى درس حول إنشاء المشاريع في MasterSCADA 4D إن أمكن.

ماجستير SCADA 4D. هل هناك حياة على ARM؟