From OpenSCADAWiki
Jump to: navigation, search
This page is a translated version of the page Modules/Siemens and the translation is 100% complete.

Other languages:
English • ‎российский • ‎українська
Модуль Ім'я Версія Ліцензія Джерело Мови Платформи Тип Автор Опис
Siemens Збір даних Siemens та Beckhoff 3.1 GPL2 daq_Siemens.so en,uk,ru,de x86,x86_64,ARM DAQ Роман Савоченко Забезпечує підтримку джерел даних ПЛК Siemens за допомогою карт HILSCHER CIF (протоколом MPI) та бібліотеки LibnoDave (або власної реалізації) для решти. Також підтримуються джерела даних фірми Beckhoff для протоколу TwinCAT ADS/AMS, оскільки він також працює з блоками даних.

Першочерговою метою створення цього модуля становило забезпечення підтримки промислових контролерів фірми Siemens серії S7 (S7-200,300,400,1200). 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 процесорів та S7 API закриті, а також доступні тільки для платформи Intel + MS Windows (зустрічалась деяка інформація про можливість придбати для Linux).

У якості альтернативи комунікаційним процесорам від фірми Siemens, які дозволяють повноцінно працювати із контролерами фірми Siemens, виступає спектр комунікаційних продуктів фірми Hilscher у особі комунікаційних процесорів CIF серії ProfiBus (PB) та бібліотека LibnoDave.

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 включено до модуля та він не потребує задоволення спеціальних залежностей. Драйвер версії 2.621 для плат CIF можна завантажити тут.

Плати 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 за потреби та наявності обладнання. За станом на версію 2.0.0 модулем надається підтримка джерел даних у 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. За посередництвом бібліотеки LibnoDave, на цьому етапі, модулем забезпечено підтримку протоколу ISO-TSAP(ProfiNet). Бібліотеку LibnoDave повністю включено в цей модуль та вона не потребує вирішення залежностей як при збірці, так і при виконанні.

At.png У коді бібліотеки LibnoDave присутні складно-вловимі помилки, які переважно відтворюються під 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.

1 Комунікаційні контролери CIF

Драйвером плат сімейства CIF підтримується можливість встановлення до 4 CIF плат. З метою контролю за наявністю плат у системі та можливості їх конфігурації, модуль містить форму контролю та конфігурації CIF-плат (рис.1).

Рис.1. Вкладка конфігурації CIF-плат.

За допомогою цієї форми можна проконтролювати наявність комунікаційних процесорів, їх конфігурацію, а також налаштувати параметри мережі ProfiBus у вигляді PB адреси комунікаційного процесору та швидкості шини ProfiBus. У другій вкладці модуля (рис.2) можна проконтролювати наявність різних станцій в мережі ProfiBus.

Рис.2. Вкладка моніторингу мережі ProfiBus.

2 Об'єкт контролеру

Для додання джерела даних створюється та конфігурується об'єкт контролеру OpenSCADA. Приклад вкладки конфігурації объекту контролеру даного типу наведено на рисунку 3.

Рис.3. Вкладка конфігурації об'єкту контролеру.

За допомогою цієї вкладки можна встановити:

  • Стан об'єкту контролеру, а сам: Статус, "Ввімкнено", "Виконується" та ім'я бази даних, яка містить конфігурацію.
  • Ідентифікатор, ім'я та опис контролеру.
  • Стан "Ввімкнено" та "Виконується", у який переводити об'єкт контролер при завантажені.
  • Ім'я таблиці для збереження конфігурації параметрів об'єкту контролеру.
  • Політика планування та пріоритет задачі збору даних.
  • Час відновлення підключення, у секундах, після втрати зв'язку.
  • Режим асинхронного запису до віддаленого контролеру.
  • Тип з'єднання, підтримуються:
    • CIF_PB — підключення до контролерів серії S7 фірми Siemens за посередництвом комунікаційного процесору CIF-50PB або схожого;
    • ISO_TCP, ISO_TCP243 — підключення до контролерів серії S7 фірми Siemens за посередництвом мережі Ethernet (TCP243 для CP243);
    • ADS — TwinCAT ADS/AMS протокол для підключення до контролерів фірми Beckhoff.
  • Адреса віддаленого контролеру, для підключень:
    • CIF_PB — адреса контролеру у мережі ProfiBus, цифра 0-255;
    • ISO_TCP, ISO_TCP243 — IP-адреса контролеру у мережі Ethernet;
    • ADS — мережевий ідентифікатор та порт цільового контролеру та вихідної станції, у вигляді {Target_AMSNetId}:{Target_AMSPort}|{Source_AMSNetId}:{Source_AMSPort} (наприклад: "192.168.0.1.1.1:801|82.207.88.73.1.1:801"), де:
      • AMSNetId — мережевий ідентифікатор, записується у вигляді шести цифр 0-255, наприклад: "192.168.0.1.1.1";
      • AMSPort — порт, записується у вигляді числа 0-65535.
  • Слот ЦП ПЛК у який встановлено центральний процесор контролеру.
  • CIF плата, використана для доступу до промислового контролеру за посередництвом CIF комунікаційних процесорів.
  • Вихідний транспорт OpenSCADA для протоколу ADS (порт 48898, 801 для AMS) та ISO_TCP (порт 102) для надсилання запитів.

3 Параметри

Враховуючи високу інтелектуальність джерел даних, в особі промислових контролерів фірми Siemens S7-200,300,400,1200, об'єкти параметру виконуються на основі шаблонів. Такий підхід дозволяє не обмежуватися жорстким переліком типів параметрів, що обмежує й можливості контролерів, а надати можливість користувачу формувати потрібні йому типи параметрів самостійно або використовувати бібліотеки вже розроблених раніш типів параметрів — шаблонів.

Виходячи із цього модуль надає тільки один тип параметрів — "Логічний". Додатковими конфігураційними полями параметрів цього модуля (рис.4) є поле вибору шаблону параметра.

Рис.4. Вкладка конфігурації параметру.

Для конфігурації шаблону параметра надається відповідна вкладка, вміст якої визначається конфігурацією шаблона, тобто формуються відповідні поля посилань та встановлення постійних.

Siemens-БД кінцевий адреса записується у формі "DB{N}.{off}[.{BOff}|{TpSz}]", де:

  • N — номер Блоку Даних;
  • off — зсув у Блоку Даних;
  • BOff — біт байту для Логічний;
  • TpSz — тип та розмір для інших типів від Логічний у формі "[{tp}]{sz}", де:
    • tp — тип одним символом з переліку: b-Логічний, i-Знакове ціле, u-Беззнакове ціле, r-Реальне, s-Рядок;
    • sz — розмір типу: b=[0...7], iu=[1,2(тип),4,8], r=[4(тип).8], s=[0(тип10)...100].

Приклади кінцевих адрес:

  • "DB1.12.2", "DB1.0xC.2", "DB1.12.b2" — Логічний у БД 1, зсув 12 та біт 2;
  • "DB2.24", "DB2.0x18.8" — Ціле або Реальне, отримане з типу ВВ шаблону, у БД 2, зсув 24, розмір типовий та 8;
  • "DB3.36.i4", "DB3.0x24.r8" — прямо визначене Ціле та Реальне у БД 3, зсув 36, розмір 4 та 8;
  • "DB4.48.20", "DB4.0x30.s20" — неявно, з типу ВВ шаблону, та прямо визначений Рядок у БД 4, зсув 48 та розмір 20.

Типи посилань за звичай визначаються типом параметру у шаблоні (Логічний, Цілий, Реальний та Строковий) та визначенням значення посилання (для групових посилань). Визначення групового посилання у шаблоні записується у форматі "{LnkName}|{OffDB[.{bit}]}[|{TpSz}]", де:

  • LnkName — ім'я групового посилання. Всі посилання із однаковим ім'ям групуються та вказуються як одне посилання на блок даних або блок даних з вказаним зсувом.
  • OffDB — номер зсуву у блоці даних. При зазначені тільки блоку даних, при конфігурації шаблону, цей зсув буде вказано для параметру. Якщо-ж при конфігурації шаблону буде вказано і зсув, то обидва зсуви будуть сумуватися разом. Такий підхід дозволяє звертатися до декількох структур у одному блоці даних. Номер блоку даних та зсув можна вказувати у десятковому (3245) та шістнадцятковому форматі (0xCAD).
  • bit — номер біта для Логічного.
  • TpSz — дорівнює цьому-ж полю вище.

Приклади типів зв'язку:

  • "Grp 1|0.0" — Логічний у "Grp 1", зсув 0 та біт 0;
  • "Grp 2|10|1", "Grp 2|0xA|i1" — Ціле, з типу ВВ шаблону та прямо, у "Grp 2", зсув 10 та розмір 1;
  • "Grp 3|20|20", "Grp 3|0x13|s20" — Рядок, з типу ВВ шаблону та прямо, у "Grp 3", зсув 20 та розмір 20.

Наочний приклад загального процесу конфігурації параметру від шаблону й до значень приведено на рисунках від 5 до 8.

Рис.5. Приклад шаблону із групуванням.
Рис.6. Вкладка конфігурації шаблону параметру.
Рис.7. Вкладка конфігурації шаблону параметра із визначенням параметрів окремо.
Рис.8. Значення параметру.

At.png Модулем підтримується адресація тільки до блоків даних (БД) контролерів.

Модулем передбачено особливу обробку низки атрибутів шаблону:

  • f_frq — частота обчислення процедури шаблону або час після останнього обчислення (негативне у секундах) для планування за CRON, тільки читання.
  • f_start — прапор першого виконання процедури шаблону — запуск, тільки читання.
  • f_stop — прапор останнього виконання процедури шаблону — зупинка, тільки читання.
  • f_err — помилка параметру, повний доступ. Значення цього атрибуту шаблону потрапляє до атрибуту помилки параметру — "err".
  • SHIFR — значення шифру параметра, тільки читання.
  • NAME — значення ім'я параметру, тільки читання.
  • DESCR — значення опису параметру, тільки читання.
  • this — об'єкт даного параметру, дозволяє отримати доступ до атрибутів параметру, наприклад, для доступу до архівів.

4 Асинхронний режим запису

Стандартним режимом запису для SCADA-систем, які взаємодіють із PLC, є синхронний, оскільки він дозволяє контролювати коректність завершення операції запису. Однак, у випадку запису множини параметрів одразу, такий підхід не виправданий у зв'язку із надсиланням безлічі мілких запитів у контролер, що його перевантажує та займає тривалий проміжок часу. Вирішенням цієї проблеми є асинхронний запис суміжних значень одним блоком. Такий режим підтримується цим модулем та дозволяє записувати всі параметри одразу суміжними блоками по 240 байт. Читання та запис у такому режимі здійснюється суміжними блоками із періодичністю опитування контролеру.

5 Зауваження

Після цілеспрямованого пошуку було виявлено декілька рішень проблеми комунікації із промисловими контролерами фірми Siemens за посередництвом різних комунікаційних інтерфейсів:

Деякі специфічні проблеми та їх вирішення довкола комунікацій з ПЛК Siemens:

Проблема Рішення
Підключення скидається у ПЛК Помилково визначений слот ЦП ПЛК, спробуйте якийсь інший.
Підключення схоже встановлено, але дані з ПЛК не читаються. Схоже на те, що Ви використовуєте S7-1200, який має різні зміни у політиці безпеки:
  • Створіть блок даних у сумісності з S7-300/400 та/або вимкніть оптимізацію цього блоку для появи стовпчика зміщення. Вимкніть будь-який захист цього блоку даних.
  • Якщо Ви маєте LibnoDave повідомлення "error 33028 context is not supported. Step7 says: Function not implemented or error in telegram.", то Ви маєте S7-1200 V4.0 та мусите надати доступ для функцій інтерфейсу Get/Put у конфігурації ПЛК.

6 Посилання