SCADA على توت العليق: أسطورة أم حقيقة؟

الشتاء قادم. يتم استبدال وحدات تحكم المنطق القابلة للبرمجة (PLCs) بواسطة أجهزة الكمبيوتر الشخصية المضمنة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن قدرات الكمبيوتر تسمح لجهاز واحد بدمج وظيفة وحدة التحكم القابلة للبرمجة والخادم و (إذا كان الجهاز يحتوي على مخرج HDMI) محطة عمل للمشغل أيضًا. المجموع: خادم الويب ، جزء OPC ، قاعدة البيانات ومحطة العمل في حزمة واحدة ، وكل هذا على حساب PLC واحد.

في المقالة ، نحن نعتبر إمكانية استخدام أجهزة الكمبيوتر المدمجة في الصناعة. نأخذ كأساس جهازًا يعتمد على Raspberry Pi ، ووصف خطوة بخطوة عملية تثبيت نظام SCADA مفتوح المصدر مجاني ومفتوح روسي - Rapid SCADA عليه ، وأيضًا تطوير مشروع محطة ضاغط تجريدي تتضمن المهام فيه التحكم عن بعد للضاغط وثلاثة صمامات ، وكذلك تصور لعملية إنتاج الهواء المضغوط.

قم فوراً بالحجز بأن المشكلة يمكن حلها بطريقتين. في الأساس ، فهي لا تختلف عن بعضها البعض بأي شكل من الأشكال ، والسؤال هو فقط في العنصر الجمالي والعملي. لذلك ، نحن بحاجة إلى:

1.1 يتضمن الخيار الأول وجود Raspberry Pi 2/3/4 نفسه ، بالإضافة إلى وجود محول USB في RS485 (ما يسمى بـ "صفارة" ، والتي يمكن طلبها من Alliexpress).


الشكل 1 - توت العليق بي 2 ومحول USB في RS485

1.2 يتضمن الخيار الثاني أي حل جاهز يعتمد على توت العليق ، موصى به للتركيبات في البيئات الصناعية مع منافذ RS485 المدمجة. على سبيل المثال ، كما في الشكل 2 ، استنادًا إلى وحدة نمط التوت + CM3.

الشكل 2 - جهاز AntexGate

2. جهاز مع Modbus لعدة سجلات التحكم ؛

3. كمبيوتر ويندوز لتكوين المشروع.


مراحل التنمية:

1. الجزء الأول. تثبيت السريع SCADA على توت العليق.
2. الجزء الثاني تثبيت السريع السريع على ويندوز ؛
3. الجزء الثالث. تطوير المشروع وتنزيله على الجهاز ؛
4. الاستنتاجات.

الجزء الأول. تثبيت السريع SCADA على توت العليق

1. املأ النموذج على موقع Rapid Scada الإلكتروني لتلقي حزمة التوزيع وتنزيل أحدث إصدار لنظام Linux.

2. قم بفك ضغط الملفات التي تم تنزيلها ونسخ مجلد "scada" إلى دليل / opt الخاص بالجهاز.

3. نضع ثلاثة نصوص من مجلد daemons في دليل /etc/init.d

4. نحن نقدم الوصول الكامل إلى ثلاثة مجلدات التطبيق:

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. نجعل البرامج النصية قابلة للتنفيذ:

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

⠀6. إضافة مستودع:

 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. تثبيت Mono .NET Framework:

 sudo apt-get install mono-complete 

⠀8. تثبيت خادم HTTP Apache:

 sudo apt-get install apache2 

⠀ 9. تثبيت وحدات إضافية:

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

⠀ 10. قم بإنشاء رابط لتطبيق الويب:

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

⠀11. من الأرشيف الذي تم تنزيله في مجلد "apache" ، انسخ ملف scada.conf إلى الدليل / etc / apache2 / sites-available

 sudo a2ensite scada.conf 

⠀ 12. نتبع هذا المسار sudo nano /etc/apache2/apache2.conf ونضيف ما يلي إلى نهاية الملف:

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

⠀ 13. نقوم بتنفيذ البرنامج النصي:

 sudo /opt/scada/svc_install.sh 

⠀14. إعادة تشغيل التوت:

 sudo reboot 

⠀15. افتح الموقع:

 http://IP- /scada 

⠀ 16. في النافذة التي تفتح ، أدخل كلمة مرور " المسؤول" وكلمة المرور "12345" .

الجزء الثاني تثبيت السريع سكادا على ويندوز

يلزم تثبيت Rapid SCADA على Windows لتكوين توت العليق وتكوين المشروع. من الناحية النظرية ، يمكنك القيام بذلك على التوت نفسه ، ولكن في الدعم الفني ، نصحنا باستخدام بيئة التطوير على Windows ، لأنه هنا يعمل بشكل صحيح أكثر من لينكس.

لذلك دعونا نبدأ:

1. نقوم بتحديث Microsoft .NET Framework إلى أحدث إصدار ؛
2. قم بتنزيل مجموعة توزيع Rapid SCADA لنظام Windows وتثبيتها في وضع عدم الاتصال ؛
3. قم بتشغيل تطبيق المسؤول. في ذلك سنقوم بتطوير المشروع نفسه.

عند التطوير ، تحتاج إلى الانتباه إلى بعض النقاط:

1. يبدأ ترقيم السجلات في نظام SCADA هذا من عنوان واحد ، لذلك اضطررنا إلى زيادة ترقيم سجلاتنا برقم واحد. في حالتنا: 512 + 1 وهكذا:


الشكل 3 - ترقيم السجلات في Rapid SCADA (الصورة قابلة للنقر)

2. لإعادة تكوين الدلائل ونشر المشروع بشكل صحيح على نظام تشغيل Linux ، في الإعدادات ، انتقل إلى "الخادم" -> "الإعدادات العامة" وانقر فوق الزر "للحصول على Linux":


الشكل 4 - ترحيل الدلائل في Rapid SCADA (الصورة قابلة للنقر)

3. نقوم بتعريف منفذ الاقتراع لـ Modbus RTU بطريقة محددة في نظام Linux الخاص بالجهاز. في حالتنا ، هذا هو / dev / ttyUSB0


الشكل 5 - ترحيل الأدلة في Rapid SCADA (الصورة قابلة للنقر)

إذا كانت لديك أي أسئلة ، فيمكن الحصول على جميع تعليمات التثبيت الإضافية على موقع الشركة أو على قناة youtube الخاصة بها .

الجزء الثالث. تطوير المشروع وتنزيله على الجهاز

يتم إنشاء تطوير وتصور المشروع مباشرة في المتصفح نفسه. هذا ليس مألوفًا تمامًا بعد أنظمة SCADA لسطح المكتب ، لكنه المكان المناسب تمامًا.

بشكل منفصل ، أود أن أشير إلى مجموعة محدودة من عناصر التصور (الشكل 6). من المكونات المدمجة ، يوجد مؤشر LED وزر ومفتاح تبديل ورابط ومؤشر. ومع ذلك ، هناك ميزة كبيرة تتمثل في أن نظام SCADA يدعم الصور والنصوص الديناميكية. مع الحد الأدنى من معرفة محرري الرسوم (Corel ، Adobe Photoshop ، وما إلى ذلك) ، يمكنك إنشاء مكتباتك الخاصة من الصور والعناصر والقوام ، وسيتيح لك دعم عناصر GIF إضافة رسوم متحركة لتصور العملية.


الشكل 6 - أدوات محرر تخطيطي في Rapid SCADA

ضمن إطار هذه المقالة ، لم يكن هناك أي غرض لرسم عملية إنشاء الرسومات لمشروع في Rapid SCADA خطوة بخطوة. لذلك ، لن نتناول هذه النقطة بالتفصيل. في بيئة المطور ، مشروعنا البسيط "نظام تزويد الهواء المضغوط" لمحطة ضاغط هو كما يلي (الشكل 7):


الشكل 7 - محرر المخطط في Rapid SCADA (الصورة قابلة للنقر)

بعد ذلك ، املأ مشروعنا على الجهاز. للقيام بذلك ، حدد عنوان IP الخاص بالجهاز لنقل المشروع إلى المضيف المحلي ، ولكن إلى جهاز الكمبيوتر المدمج لدينا:


الشكل 8 - تنزيل المشروع على الجهاز في Rapid SCADA (الصورة قابلة للنقر)

نتيجة لذلك ، حصلنا على شيء مشابه (الشكل 9). على الجانب الأيسر من الشاشة ، توجد مصابيح LED تعكس حالة النظام بأكمله (الضاغط) ، وكذلك حالة الصمامات (مفتوحة أو مغلقة) ، وفي الجزء المركزي من الشاشة - تصور العملية مع القدرة على التحكم في الأجهزة عبر مفاتيح التبديل. عندما تفتح صمامًا أو آخر ، يتغير اللون من اللون الرمادي إلى الأخضر في كل من الصمام نفسه والطريق السريع المقابل.


الشكل 9 - تصميم محطة الضاغط (GIF- الرسوم المتحركة قابلة للنقر)

هنا يمكنك تنزيل ملف هذا المشروع للمراجعة.

يوضح الشكل 10 كيف يبدو شكلنا ككل.


الشكل 10 - نظام سكادا على التوت

النتائج

يسمح لك ظهور أجهزة كمبيوتر صناعية قوية مدمجة بتوسيع واستكمال وظائف وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة. يمكن أن يؤدي تثبيت أنظمة SCADA المشابهة عليها إلى تغطية مهام الإنتاج الصغير أو العملية التكنولوجية. بالنسبة للمهام الأكبر التي تضم عددًا كبيرًا من المستخدمين أو متطلبات الأمان المتزايدة ، سيكون عليك على الأرجح تثبيت خوادم كاملة وخزانات الأتمتة و PLCs المألوفة. ومع ذلك ، بالنسبة لنقاط الأتمتة المتوسطة والصغيرة ، مثل المباني الصناعية الصغيرة ، وبيوت الغلايات ، وغرف المضخات أو المنازل الذكية - يبدو هذا الحل مناسبًا. وفقًا لحساباتنا ، تعد هذه الأجهزة مناسبة للمهام التي تصل إلى 500 نقطة إدخال بيانات.

إذا كانت لديك خبرة في الرسم في مختلف برامج تحرير الرسومات ولم تشعر بالارتباك من حقيقة أنه يتعين عليك إنشاء عناصر من عروض الرسومات بنفسك ، فإن الخيار مع Rapid SCADA for Raspberry هو الخيار الأمثل. وظيفتها كحل جاهز محدودة إلى حد ما ، لأنها مفتوحة المصدر ، ومع ذلك ، فهي تتيح لك أيضًا تغطية مهام مبنى صناعي صغير. لذلك ، إذا قمت بإعداد قوالب التصور لنفسك ، فمن الممكن تمامًا استخدام هذا الحل لدمج جزء من مشاريعك ، إن لم يكن جميعها.

وبالتالي ، لفهم مدى فائدة مثل هذا الحل على Raspberry ومدى استبدال مشاريعك بنظم SCADA مفتوحة المصدر على نظام Linux ، هناك سؤال معقول يطرح نفسه: ما أنظمة SCADA التي تستخدمها في أغلب الأحيان؟