लिनक्स पर औद्योगिक विनिमय प्रोटोकॉल के द्वार। अपने आप को इकट्ठा करो

मैं स्वचालित प्रक्रिया नियंत्रण प्रणालियों (एसीएस टीपी) के विकास, कार्यान्वयन और संचालन में लगा हुआ हूं। प्रारंभ में, उन्होंने स्काडा सिस्टम के साथ काम किया। फिर उन्होंने औद्योगिक उपकरणों के आदान-प्रदान के लिए प्रोटोकॉल के साथ काम करना शुरू कर दिया। दोनों स्वयं-लेखन ड्राइवर और डेटा संग्रह सिस्टम स्थापित करना। फिलहाल, मेरा काम मोडबस-एस, आईईसी-101/104-एस, ओपीसी और अन्य प्रोटोकॉल के वातावरण से गुजर रहा है।


अंजीर। 1. औद्योगिक नियंत्रण प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले संचार प्रोटोकॉल की विविधता

संक्षेप में एक विशिष्ट डेटा संग्रह प्रणाली कैसे काम करती है (थोड़ा सरल)।


अंजीर। 2. डाटा अधिग्रहण प्रणाली

विशेष सॉफ्टवेयर जिसे OPC सर्वर पोल डिवाइस RS-485 इंटरफ़ेस से कनेक्ट करता है। OPC सर्वर SCADA सिस्टम और डिवाइसेस के बीच की एक तरह की लेयर है, जिस भाषा में डिवाइसेस उस भाषा में संचार करते हैं जो SCADA सिस्टम के लिए समझ में आता है। ईथरनेट / RS-485 कनवर्टर का उपयोग टीसीपी / आईपी पैकेट को RS-485 के भौतिक वातावरण में यात्रा करने वाले पैकेट में बदलने के लिए किया जाता है।

इस योजना के कई नुकसान हैं:

1. उदाहरण के लिए, OPC सर्वर में 200 ms की प्रतिक्रिया के लिए प्रतीक्षा करने का एक समय निर्धारित करें। आदर्श मामले में, जब पैकेट देरी के बिना ईथरनेट जाते हैं, तो उपकरणों के साथ संचार एक अच्छी गति (तीव्रता) पर जाता है। लेकिन अगर प्रतिक्रिया वाले पैकेट में देरी हो रही है, उदाहरण के लिए, 300 एमएस (यह 200 एमएस की प्रतिक्रिया समय सीमा से अधिक है), तो ओपीसी सर्वर मानता है कि अनुरोध का जवाब नहीं आया है और अगला अनुरोध भेजता है। इस समय, पिछले अनुरोध का उत्तर आता है, लेकिन ओपीसी सर्वर को लगता है कि यह वर्तमान अनुरोध का उत्तर है और गलत डेटा को शीर्ष पर भेजता है। नतीजतन, कार्य केंद्र "जंप" पर डेटा। ऐसी स्थितियों से दूर होने के लिए, हम एक समयबाह्य समय निर्धारित करेंगे। 3000 एमएस के मार्जिन के साथ ले लो। यदि उत्तर 3000 एमएस से पहले आता है, तो हम शेष समय की प्रतीक्षा नहीं करते हैं, हम अगले अनुरोध पर आगे बढ़ते हैं। अब तक, सबकुछ ठीक चल रहा है, लेकिन जैसे ही कई डिवाइस जवाब देना बंद कर देते हैं, प्रत्येक डिवाइस के लिए 3000 एमएस देरी होती है। मतदान का समय बढ़ता जा रहा है।
2. प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली (मोडबस, बिजली मीटर) में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश प्रोटोकॉल समान मापदंडों के अनुक्रमिक मतदान पर आधारित हैं। यह देखते हुए कि अधिकांश समय पैरामीटर मान अपरिवर्तित रहते हैं, डेटा नेटवर्क का उपयोग उसी को प्रसारित करने के लिए किया जाता है। यह तर्कहीन है यदि ट्रांसमिशन माध्यम जीपीआरएस है, और ट्रैफ़िक में पैसा खर्च होता है। इसके अलावा, एक जीपीआरएस ट्रांसमिशन माध्यम में, पैकेट देरी कई सेकंड तक पहुंच सकती है। एक ही चीज़ को स्थानांतरित करने में समय और संसाधन क्यों बर्बाद होते हैं?

उपरोक्त स्थितियों के लिए, एक प्रोटोकॉल अधिक उपयुक्त होता है जिसमें परिवर्तन (छिटपुट) द्वारा डेटा को ऊपर की ओर प्रेषित किया जाता है और एक टीसीपी पैकेट में कई मूल्यों द्वारा समूहीकृत किया जाता है। इस तरह के प्रोटोकॉल IEC-60870-5-104 और OPC UA हैं। मॉडबस-टीसीपी भी उपयुक्त है, इसमें परिवर्तन का कोई हस्तांतरण नहीं है, लेकिन फिर, यदि बहुत अधिक डेटा नहीं है, तो उन्हें एक पैकेज में पैक किया जा सकता है। यह अच्छा होगा कि किसी प्रकार के नियंत्रक को डीआईएन रेल पर लटका दिया जाए, उपकरणों को आरएस -485 के माध्यम से कनेक्ट करें और ईथरनेट के माध्यम से डेटा को स्काडा सिस्टम में स्थानांतरित करें।

सामान्य तौर पर, कुछ हार्डवेयर गेटवे काफी संख्या में होते हैं। लेकिन तैयार-किए गए अविभाज्य समाधान के रूप में। सभी एक में। और मुझे यह वास्तव में पसंद नहीं है। मुझे एक बार छह RS-485 बंदरगाहों और दो ईथरनेट के साथ OPC UA में SET-4TM मीटर के प्रोटोकॉल को परिवर्तित करने के लिए एक प्रवेश द्वार की आवश्यकता थी। एक निर्माता के पास एक गेटवे है जो आवश्यक एक्सचेंज प्रोटोकॉल का समर्थन करता है, लेकिन कुछ आरएस -485 पोर्ट, दूसरे में आरएस -485 पोर्ट की सही संख्या है, लेकिन दो ईथरनेट पोर्ट नहीं हैं। तीसरे में दो ईथरनेट पोर्ट हैं, लेकिन सभी संचार प्रोटोकॉल नहीं हैं। चौथे में लगभग सब कुछ है, लेकिन कोई ओपीसी यूए नहीं है, जो आईईसी -60870-5-104 या मॉडबस-टीसीपी पर उपलब्ध है, इन प्रोटोकॉल के लिए ओपीसी सर्वर की आवश्यकता होती है।

लेकिन यह अद्भुत होगा: एक निर्माता से ओएस के साथ एक नियंत्रक या एक मिनी-पीसी खरीदें। नियंत्रक से दूसरे के लिए सॉफ्टवेयर खरीदें। यदि कोई सॉफ़्टवेयर निर्माता किसी चीज़ का समर्थन नहीं करता है, तो किसी सॉफ़्टवेयर को दूसरे से खरीदें, सॉफ़्टवेयर घटकों को एक मानक सॉफ़्टवेयर इंटरफ़ेस के माध्यम से संयोजित करें। ऐसा लगता है कि यहाँ यह एक उज्ज्वल भविष्य है!

यही कारण है कि प्रोटोकॉल गेटवे घटकों में उनकी अविभाज्यता के कारण OPC सर्वर और ईथरनेट से RS-485 कनवर्टर बंडल की तुलना में कम बार उपयोग किए जाते हैं।

लिनक्स के लिए SCADA अविकसित होने के कारणों में से एक: SCADA उपलब्ध है, कुछ एक्सचेंज प्रोटोकॉल इसमें समर्थित हैं, और उपकरणों के साथ संचार के लिए कोई OPC सर्वर नहीं हैं। SCADA हार्डवेयर के साथ इंटीग्रेटर को एक पर छोड़ देता है।

पाठक पहले से ही एक प्रश्न पूछ सकता है: आप क्या पेशकश कर सकते हैं? पहले से क्या है? निम्नलिखित प्रोटोकॉल के लिए लिनक्स के लिए OPC UA सर्वर हैं:

• आईईसी 60870-5-104;
• आईईसी 60870-5-101;
• काउंटर्स मर्करी 230, 231, 233, 234, 236 ;
• काउंटर्स -4TC, 3-3, 4-4 ;
• ऊर्जा मीटर ;
• SNMP ;
• MQTT ;
• गणक बुध २०० ।

ओपीसी यूए प्रोटोकॉल के माध्यम से न केवल ऊपरी स्तर पर डेटा संचारित करने के लिए, " ओपीसी यूए से मोडबस कन्वर्टर और आईईसी 60870-5-104 " बनाए गए हैं। इन प्रोटोकॉल के डेटा ट्रांसफर फ़ंक्शन के अलावा, "कन्वर्टर" में एक अंतर्निहित वेब सर्वर है। एक विशेष संपादक का उपयोग करके, आप एक आरेख बना सकते हैं, उस पर टैग मान प्रदर्शित कर सकते हैं, और फिर इसे एक ब्राउज़र में खोल सकते हैं। यह मिनी-स्काडा को सीधे कंट्रोलर में बदल देता है। सर्किट का एनीमेशन कैसे काम करता है, मैंने पहले ही यहां लिखा था , यहां संपादक के बारे में। भविष्य में, "ओपीसी यूए टू एमक्यूटीटी कन्वर्टर" की योजना बनाई गई है।

OPC UA सर्वर और कन्वर्टर x64, ARMv7 और AARCH64 आर्किटेक्चर पर काम करते हैं।
इस प्रकार, हार्डवेयर के लिए, आप मिनी औद्योगिक कंप्यूटरों के आधार पर दोनों समय-परीक्षण किए गए समाधानों का उपयोग कर सकते हैं, और सभी प्रकार के "रास्पबेरी पाई संगत" एआरएम मिनीकॉम्पैक्टर्स। उदाहरण के साथ सॉफ़्टवेयर को कैसे स्थापित और कॉन्फ़िगर किया जाए इसे यहां या यहां पढ़ा जा सकता है ।

सामान्य तौर पर, परिसर की संरचना इस तरह दिखती है:



प्रणाली स्केलेबल है। केवल वर्तमान समस्या को हल करने के लिए आवश्यक घटकों का उपयोग किया जाता है।

ओपीसी यूए सर्वर का उपयोग करते हुए, हमारी योजना बदल गई है:



हमारे पास निम्नलिखित हैं:

• OPC UA सर्वर अनुरोधों के बीच बड़ी देरी के बिना RS-485 के माध्यम से उपकरणों से डेटा एकत्र करता है;
• SCADA में डेटा परिवर्तन के लिए एक टीसीपी पैकेट में कई टुकड़ों में जारी किया जाता है;
• आप कई समान रूप से कॉन्फ़िगर किए गए वर्कस्टेशन को ओपीसी यूए सर्वर से कनेक्ट कर सकते हैं। यदि दोहराव की आवश्यकता हो तो उपयोगी है।

इस प्रकार, OPC सर्वर और "ईथरनेट से RS-485 कनवर्टर" के बंडल के बजाय, हमें एक उपकरण मिलता है जो उनकी कार्यक्षमता को जोड़ता है। मुझे यह योजना अधिक पसंद है। आपके बारे में क्या?