Модуль "Siemens", підсистеми "Збір даних"
| Модуль: | Siemens |
| Ім'я: | Збір даних Siemens |
| Тип: | DAQ |
| Джерело: | daq_Siemens.so |
| Версія: | 2.0.0 |
| Автор: | Роман Савоченко |
| Опис: | Надає джерело даних ПЛК Siemens за допомогою карт Hilscher CIF, з використанням протоколу MPI, та бібліотеки LibnoDave, або власної, для іншого. |
| Ліцензія: | GPL |
Вступ
Першочерговою метою створення цього модуля становить забезпечення підтримки промислових контролерів фірми Siemens серії S7 (S7-200,300,400). Історично склалося, що доступ до контролерів вказаної фірми у мережі ProfiBus здійснюється тільки за посередництвом власних комунікаційних процесорів (CP5412, CP5613 та інше) та власного протоколу S7. Вказані комунікаційні процесори та API до протоколу S7 достатньо дорогі, крім того драйвери до комунікаційних процесорі та S7 API закриті, а також доступні тільки для платформи Intel + MS Windows (зустрічалась інформація про можливість придбати для Linux).
У якості альтернативи комунікаційним процесорам від фірми Siemens, які дозволяють повноцінно працювати із контролерами фірми Siemens, є спектр комунікаційних продуктів фірми Hilscher (
http://hilscher.com) у особі комунікаційних процесорів CIF серії PB(Profibus) та бібліотека LibnoDave (http://libnodave.sourceforge.net).
Особливістю продуктів Hilscher є повністю відкрита специфікація протоколу обміну із комунікаційним процесором, уніфікований драйвер для всіх плат CIF, наявність драйверу для багатьох розповсюджених операційних систем(ОС) та відкритість драйверу для ОС Linux (GPL).
У основу даного модуля покладено драйвер версії 2.621 фірми Hilsher, люб'язно наданого фірмою Hilsher в особі 
Devid Tsaava для ядер серії 2.6 ОС Linux. Всі потрібні для збірки файли включені у модуль та не потребують задоволення спеціальних залежностей. Драйвер версії 2.621 для плат CIF можна завантажити 
тут.
Спектр плат фірми Hilsher родини CIF та уніфікований драйвер підтримують широкий спектр обладнання. Закласти підтримку всіх цих можливостей у цьому модулі, не маючи всього цього обладнання на руках, не є можливим. Тому підтримка того або іншого обладнання буде додаватися у міру потреби та наявності обладнання. По стану на версію 2.0.0 модулем надається підтримка джерел даних на мережі ProfiBus або MPI за посередництвом протоколу MPI, на швидкостях мережі від 9600Бод до 12МБод. Зокрема підтримуються та виконано перевірку на контролерах фірми Siemens родини S7 (S7-200,300,400).
Бібліотека LibnoDave є реалізацією, шляхом реверсінженірингу, протоколів MPI, S7, ISO-TSAP та інших, які використовуються при взаємодії із контролерами фірми Siemens. Бібліотекою підтримуються багато MPI та USB адаптерів, а також ProfiNet. Комунікаційні процесори фірми Siemens, на платформах відмінних від MS Windows, бібліотекою не підтримуються. На цьому етапі модулем забезпечено підтримку протоколу ISO-TSAP(ProfiNet) за посередництвом бібліотеки LibnoDave. Бібліотеку LibnoDave повністю включено в цей модуль та не потребує вирішення залежностей як при збірці, так і при виконанні.
У коді бібліотеки LibnoDave присутні складно-вловимі помилки, які переважно відтворюються пі великим навантаженням та в момент підключень, що призводить до псування пам'яті процесу та падіння у непередбачених місцях. У зв'язку з цим, з версії 2 цього модуля, розпочато процес переписування потрібних функцій та код зв'язку ISO-TCP вже готовий до використання.
Також модулем реалізуються функції горизонтального резервування, а саме спільної роботи із віддаленою станцією цього-ж рівня. Крім синхронізації значень та архівів атрибутів параметрів модулем здійснюється синхронізація значень обчислювальних шаблонів, з метою безударного підхоплення алгоритмів.
Переклад триває
1. Коммуникационные контроллеры CIF
Драйвером плат семейства CIF поддерживается возможность установки до 4 CIF плат. С целью контроля за наличием плат в системе и возможности их конфигурации, модуль содержит форму контроля и конфигурации CIF-плат (рис.1).
Рис.1. Вкладка конфигурации CIF-плат.
С помощью этой формы можно проконтролировать наличие коммуникационных процессоров, их конфигурацию, а также настроить параметры сети ProfiBus в виде PB адреса коммуникационного процессора и скорости шины ProfiBus. В другой вкладке модуля (рис.2) можно проконтролировать наличие различных станций в сети ProfiBus.
Рис.2. Вкладка мониторинга сети ProfiBus.
2. Объект контроллера источника данных
Для добавления источника данных создаётся и конфигурируется объект контроллера в системе OpenSCADA. Пример вкладки конфигурации объекта контроллера данного типа изображен на рисунке 3.
Рис.3. Вкладка конфигурации 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 таблицы для хранения конфигурации параметров контроллера.
- Политика планирования и приоритет задачи сбора данных.
- Время восстановления подключения, в секундах, после потери связи.
- Режим асинхронной записи в удалённые контроллеры.
- Тип соединения. Поддерживаются:
- CIF_PB — подключение к контроллерам серии S7, фирмы Siemens, посредством коммуникационного процессора CIF-50PB или похожего;
- ISO_TCP, ISO_TCP243 — подключение к контроллерам серии S7, фирмы Siemens, посредством сети Ethernet (TCP243 для CP243);
- ADS — TwinCAT ADS/AMS протокол для подключения к контроллерам фирмы Beckhoff.
- Адрес удалённого контроллера. В случае типа соединения:
- CIF_PB — адрес контроллера в сети "ProfiBus", цифра 0-255;
- ISO_TCP, ISO_TCP243 — IP-адрес контроллера в сети Ethernet;
- ADS — Сетевой идентификатор и порт целевого контроллера и исходной станции, в виде {Target_AMSNetId}:{Target_AMSPort}|{Source_AMSNetId}:{Source_AMSPort} (например: "192.168.0.1.1.1:801|82.207.88.73.1.1:801"), где:
- AMSNetId — сетевой идентификатор, записывается в виде шести цифр 0-255, например: "192.168.0.1.1.1";
- AMSPort — порт, записывается в виде числа 0-65535.
- Слот ЦП в который установлен центральный процессор контроллера.
- CIF плату, используемую для доступа к промышленному контроллеру посредством CIF коммуникационных процессоров.
- Выходной транспорт OpenSCADA, используемый протоколом "ADS" и "ISO_TCP" для передачи запросов.
3. Объект параметра источника данных
Учитывая высокую интеллектуальность источников данных в лице промышленных контроллеров фирмы Siemens S7-200,300,400, объекты параметра выполняются на основе шаблонов?. Данный подход позволяет не ограничиваться жёстким перечнем типов параметров, что ограничивает и возможности контроллеров, а предоставить возможность пользователю формировать нужные ему типы параметров самостоятельно или использовать библиотеки уже разработанных ранее типов параметров (шаблонов).
Исходя из этого, модуль предоставляет только один тип параметров — "Логический". Дополнительными конфигурационными полями параметров данного модуля (рис.4) является поле выбора шаблона параметра.
Рис.4. Вкладка конфигурации объекта параметра.
Для конфигурации шаблона параметра предоставляется соответствующая вкладка. Содержимое этой вкладки определяется конфигурацией шаблона, т.е формируются соответствующие ссылочные поля и поля установки постоянных.
Типы ссылок определяются типом параметра в шаблоне (Логический, Целый, Вещественный и Строковый) и определением значения ссылки (для групповых ссылок). Определение групповой ссылки в шаблоне записывается в формате: "{Имя ссылки}|{Смещение в БД}|{Размер значения}", где:
Смещение в БД — имя смещения в блоке данных (БД). При указании только БД, при конфигурации шаблона, это смещение будет указанно для параметра, если же при конфигурации шаблона будет указано и смещение, то оба смещения будут суммироваться вместе. Такой подход позволяет обращаться к множеству структур в одном БД. Номер БД и смещение можно указывать в десятичной (3245) и шестнадцатеричной форме (0xCAD).
Размер значения — необязательное поле, которое определяет нестандартный размер значения в контроллере. Предусмотрены следующие размеры типов значений:
Вещественное: — 4 байта(float, по умолчанию), 8 байт(double).
Логический: — всегда один байт (с указанием бита через точку - DB1.10.1).
Строка: — 10 байт(по умолчанию) и 1-200 можно указывать.
Наглядный пример общего процесса конфигурации параметра от шаблона и до значений приведен в рисунках от 5 до 8.
Рис.5. Пример шаблона с группированием.
Рис.6. Вкладка конфигурации шаблона параметра
Рис.7. Вкладка конфигурации шаблона параметра с указанием параметров по отдельности.
Рис.8. Значения параметра.
Модулем поддерживается адресация только к блокам данных (БД) контроллеров.
Модулем предусмотрена особая обработка ряда атрибутов шаблона:
- f_frq — Частота вычисления процедуры шаблона или время после последнего вычисления, отрицательное в секундах, для планирования по CRON, только чтение.
- f_start — Флаг первого выполнения процедуры шаблона, запуск, только чтение.
- f_stop — Флаг последнего выполнения процедуры шаблона, останов, только чтение.
- f_err — Ошибка параметра, полный доступ. Значение этого атрибута шаблона попадает в атрибут ошибки параметра "err".
- SHIFR — Значение шифра параметра, только чтение.
- NAME — Значение имени параметра, только чтение.
- DESCR — Значение описания параметра, только чтение.
- this — Объект данного параметра, позволяет получить доступ к атрибутам параметра, например, для доступа к архивам.
4. Асинхронный режим записи
Стандартным режимом записи для SCADA-систем, взаимодействующих с PLC, является синхронный поскольку позволяет контролировать корректность завершения операции записи. Однако в случае записи множества параметров сразу такой подход не оправдан в виду отправки множества мелких запросов в контроллер, что перегружает PLC и занимает большой интервал времени. Решением этой проблемы является асинхронная запись смежных значений одним блоком. Такой режим поддерживается этим модулем и позволяет записывать все параметры сразу смежными блоками по 240 байт. Чтение и запись в таком режиме производится смежными блоками с периодичностью опроса контроллера.
5. Замечания
После целенаправленного поиска было обнаружено несколько решений проблемы коммуникации с промышленными контроллерами фирмы Siemens посредством различных коммуникационных интерфейсов:
- Обнаружено достаточно много решений от фирмы Siemens, которые поставляются с решениями поддерживающими открытую ОС "Linux" (http://www.automation.siemens.com/net/html_76/produkte/040_cp_1616.htm, ...).
Ссылки
Драйвер фирмы Hilscher для плат семейства CIF: file:cif2621.tgz
Патч для сборки драйвера для ядра Linux 2.6.29: file:lastkernels.patch