Модуль "SMH2Gi", подсистемы "Сбор данных"
| Модуль: | SMH2Gi |
| Имя: | Segnetics SMH2Gi |
| Тип: | DAQ |
| Источник: | daq_SMH2Gi.so |
| Версия: | 1.0 |
| Автор: | Роман Савоченко |
| Описание: | Сбор данных и управление аппаратными интерфейсами и модулями Segnetics SMH2Gi ( http://segnetics.com/smh_2gi). |
| Лицензия: | GPL2 |
Введение
Модуль предоставляет функцию интеграции системы OpenSCADA в окружение программируемого панельного контроллера c ОС Linux SMH2Gi (рис.1) от фирмы Segnetics. Модуль разработан для проекта "Автоматизированной системы управления вакуумной технологической установки" и финансирован "Лабораторией вакуумных технологий". Задача реализации данного модуля доступна по ссылке.
Рис.1. Контроллер SMH2Gi.
"SMH 2Gi" — программируемый логический контроллер, предназначенный для автоматизации инженерных систем зданий и технологических процессов в промышленности.
Особенности контроллера "SMH 2Gi":
- Высокая степень модульности. Не требуется платить за неиспользуемые каналы или интерфейсы. К базовым ресурсам контроллера добавляются следующие возможности:
- Увеличение каналов ввода-вывода за счет подключения модуля сопряжения "МС" и модулей расширения "MR".
- Работа в сетях Lonworks или Ethernet.
- Работа с USB-модемом, каналы CSD, GPRS, EDGE, 3G
- Работа в VPN, работа через интернет и локальные сети
- При добавлении новых модулей расширения нет необходимости демонтировать контроллер или разбирать его. Это значительно упрощает работу в процессе расширения системы и её наладки.
- Свободное программирование с помощью инструмента "SMLogix" в сочетании с программой конфигурации "SMConstructor" позволяют быстро создавать управляющие программы и адаптировать их под конкретный объект.
- Полная программная совместимость с контроллерами "SMH2010", "Pixel" и "SMH 2G". Не требуется создавать программы заново.
- Возможность работы в сетях, построенных на Modbus и Ethernet в роли ведомого (Slave) или ведущего (Master) устройства.
- Графический дисплей, позволяющий выводить различные объекты визуализации, графики процессов и текст различного размера.
Таблица 1: Характеристики SMH2Gi
| Наименование | Тип (Значение) |
| Питание | |
| Номинальное напряжение питания | 24 В постоянного тока ± 5% |
| Допустимый диапазон напряжения питания | 18…36 В постоянного тока |
| Потребляемая мощность | Не более 5 Вт без модуля "МС" и не более 10 Вт с подключенным "МС" |
| Процессор, память | |
| Управляющий процессор, разрядность шины | Freescale iMX27 с ядром ARM926EJ-S, 32 bit |
| Рабочая частота процессора | 400 MHz |
| Операционная система | Linux 2.6.29 |
| Размер и тип оперативной памяти | 64 Mbyte (или 128 Mbyte) DDR в зависимости от исполнения |
| Размер и тип постоянной памяти | 128 MByte NAND Flash |
| Интерфейсы | |
| RS-232 | Скорость – от 2400 … до 115200 бит/с; опторазвязки нет; протокол – Modbus RTU; разъём для подключения – клеммная колодка (необходим доп. переходник на DB-9) |
| RS-485 | Скорость – до 2400…115200 бит/с; опторазвязка есть; протокол – Modbus RTU; разъём для подключения – клеммная колодка |
| USB Host | Поддерживает стандарт USB 2.0; разъём для подключения – USB типа A (большой разъём) |
| USB Device | Разъём для подключения – USB типа miniAB (малый разъём) |
| Ethernet | Встроенный, 10/100Mbit; поддерживаемые протоколы: FTP, HTTP и др. Разъём для подключения – типа RJ-45 |
| Дополнительные сетевые модули | LONworks, индивидуальные заказные модули |
| Пользовательский интерфейс | |
| Клавиатура | 23 кнопки |
| Графический дисплей | Тип – STN, монохромный 192 х 64 точки; диагональ - 4.1" |
| Звуковая сигнализация | Отсутствует |
| Дискретные входы | |
| Количество входов | 3…5 гальванически развязанных входов (количество конфигурируется программно) с поддержкой функции счетных входов до 10 kHz |
| Тип гальванической развязки | Групповая |
| Уровни напряжения срабатывания | Замкнутый "сухой" контакт ≤1.1В. Разомкнутый "сухой" контакт ≥4.2В постоянного тока (не более 50В) |
| Дискретные выходы | |
| Количество и тип: | 2 транзисторных выхода (без гальванической развязки) |
| SMH 2Gi – 0XXX – XX – Х | 1 оптореле |
| SMH 2Gi – 1XXX – XX – Х | 2 оптореле |
| Диапазон рабочих напряжений | Для выходов на основе транзисторов: 0…36 В постоянного тока. Для выходов на основе оптореле: 0…36 В постоянного тока; 0…25 В (rms) переменного тока. |
| Коммутируемый ток, не более | 0.4 А на каждый выход |
| Время переключения, не более | 1.5 мс |
| Ресурс "контактов", переключений, не менее | Не ограничен |
Сборка проекта OpenSCADA для окружения процессора ARM926EJ-S и ОС Linux на основе GCC-4.3.2, Glibc-2.8, Binutils-2.18 и Kernel-2.6.29 была выполнена достаточно давно, о чём описано по ссылке: http://wiki.oscada.org/Using/PLC#h1086-9. Однако в процессе эксплуатации возникла необходимость прямого опроса данных с модулей "MC" и "MR", а также взаимодействия с оригинальным окружением "SMLogix".
В целом нужно отметить, что оригинальное программное окружение SMH2Gi представлено двумя процессами: "mbs" и "logix". При этом "mbs" выполняет функцию опроса модулей MC, MR и других интерфейсов, а "logix" осуществляет выполнение программы и визуализацию на встроенный экран. При конфигурации частого опроса модулей MС и MR процесс "mbs" может использовать более 30% ресурса процессора в системной нагрузи, что оставляет мало ресурсов остальным задачам, а также в целом перегружает процессор. Замена процесса "mbs" (отключается в файле "/projects/start") в OpenSCADA позволяет убрать эту системную нагрузку за счёт использования функции select() операционной системы при работе с последовательными интерфейсами. А работа с процессом "logix" посредством разделяемой памяти позволяет обойти проблему низкого приоритете локального сетевого интерфейса.
В данной версии модуля реализуется сбор данных и передача значений в процесс "logix" посредством разделяемой памяти, а также опрос и передача значений в модули MC и MR.
Модулем реализуются функции горизонтального резервирования, а именно совместной работы с удалённой станцией этого-же уровня.
1. Общие положения
Для работы модулей MC и MR необходима предварительная процедура инициализации, которая заключается в отправке tune-запроса, специфичного для отдельно взятой модели модуля. Далее, для запроса/отправки данных, необходима информация о структуре модуля. Такого рода информация содержится в INI-файлах, по файлу на устройство. Директория с INI-файлами указывается во вкладке "SMH2Gi" страницы модуля (рис.1), а архив типовых *.INI файлов, адаптированный под нужды OpenSCADA, доступен 
здесь.
Рис.1. Вкладка "SMH2Gi" страницы модуля.
2. Объект контроллера
Объект контроллера описывает задачу опроса источников данных SMH2Gi двух типов: "SHM" и "MRC" (рис.2).
Рис.2. Вкладка конфигурации объекта контроллера.
С помощью этой вкладки можно установить:
- Состояние контроллера, а именно: Статус, "Включен", "Запущен" и имя БД, содержащей конфигурацию.
- Идентификатор, имя и описание контроллера.
- Состояние, в которое переводить контроллер при загрузке: "Включен" и "Запущен".
- Имя таблиц в БД для хранения конфигурации параметров данного контроллера типов "SHM" и "MRC".
- Политику планирования и приоритет задачи опроса.
- Файл описания переменных разделяемой памяти для взаимодействия с процессом "logix" и создаваемый им.
- Адреса последовательных интерфейсов MC и MR устройств.
- Количество попыток запроса по последовательному интерфейсу.
В связи с тем, что модули MC и MR нуждаются в предварительном сбросе, а затем в отправке tune-запроса то независимое физическое подключение, отключение и даже включение/выключение объекта отдельного модуля часто невозможно без остановки и выключения объекта контроллера целиком.3. Объект параметры контроллера
Объект параметра является непосредственным представителем источника данных, в нашем случае разделяемой памяти и модулей MC, MR. Каждый из этих типов представлены отдельно.
3.1. Разделяемая память
Тип параметра "Разделяемая память (SHM)" используется для взаимодействия с процессом "logix" через обмен переменными. Вкладка конфигурации объекта параметра этого типа представлена на рис.3. Процесс "logix" предусматривает четыре типа переменных, которые отражаются на атрибуты источников данных OpenSCADA следующим образом:
- BOOL — TFld::Boolean;
- SHORT (int16), LONG (int32) — TFld::Integer;
- FLOAT — TFld::Real.
Рис.3. Вкладка конфигурации объекта параметра типа "Разделяемая память".
С помощью формы конфигурации объекта параметра можно установить:
- Состояние параметра, а именно "Включен" и тип параметра.
- Идентификатор, имя и описание параметра.
- Состояние, в которое переводить параметр при загрузке: "Включен".
- Список переменных разделяемой памяти для выноса в атрибут этого параметра.
Пример вкладки "Атрибуты" приведена на рис.4.
Рис.4. Вкладка "Атрибуты" объекта параметра разделяемой памяти.
3.2. Модули MC и MR
Тип параметра "Модули MC и MR (MRC)" используется для доступа к данным модулей MC и MR. Вкладка конфигурации объекта параметра этого типа представлена на рис.5. Тип параметра для модулей MC и MR предусмотрен общий поскольку работа с этими модулями похожа и отличается только шиной на которой они установлены, что учитывается знаком адреса модуля.
Рис.5. Вкладка конфигурации объекта параметра типа "Модули MC и MR".
С помощью формы конфигурации объекта параметра можно установить:
- Состояние параметра, а именно "Включен" и тип параметра.
- Идентификатор, имя и описание параметра.
- Состояние, в которое переводить параметр при загрузке: "Включен".
- Тип модуля и адрес его на шине. Тип модуля должен указываться строго соответствующим установленному по адресу модулю иначе при включении объекта параметра возникнет ошибка! Модуль MC может быть один и для него нужно указывать адрес "-1".
Пример вкладки "Атрибуты" приведён на рис.6. На рисунке 7 представлена вкладка "Конфигурация", которая содержит все конфигурационные поля tune-запроса, а также конфигурацию инверсии дискретных сигналов.
Рис.6. Вкладка "Атрибуты", объекта параметра модуля MC.
Рис.7. Вкладка "Конфигурация", объекта параметра модуля MC.
Ссылки
Архив INI-файлов с конфигурацией модулей MC и MR: file:smh2gi_ini.tgz