All posts by Сергей Попов

Инструкция по установке и запуску сервера мониторинга производственного оборудования

В этом документе описывается процесс установки сервера MES (Manufacturing Execution System) для организации связи между контроллерами и сервером 1С.

Для установки требуется компьютер под управлением ОС Windows и наличием сетевого соединения для связи с оборудованием и  сервером 1С.

Внимание! Поскольку приложения и командные файлы чувствительны к пробелам и русским буквам, необходимо все ПО устанавливать в папку C:\soft\.

Список необходимых программ:

Java Development Kit

Во время установки установите JDK, а затем и JRE в папку C:\soft\java\. В остальном установка стандартная.

Например:
C:\soft\java\jdk1.8.0_25
C:\soft\java\jre1.8.0_25

Apache Tomcat

При загрузке Tomcat с сайта выберите:
Binary Distributions -> Core ->  32-bit/64-bit Windows Service Installer

Установите в папку C:\soft, например: C:\soft\Apache\Tomcat80

Во время установки необходимо будет выбрать HTTP порт и  параметры запуска сервиса Windows. В остальном используйте стандартные настройки.

Развертывание сервера

Остановите службу tomcat через диспетчер служб windows.

В скопируйте(замените при обновлении) *.war файл в папку  webapps, это подпапка tomcat. Например: C:\soft\Apache\Tomcat80\webapps

Удалите директорию с именем *.war файла, если она существует. Например, если файл называется CoreMES.war, то нужно удалить папку CoreMES.

Запустите службу tomcat.

Дополнительные настройки сервера

Настроить сервер можно отредактировав файл /WEB-INF/Spring-Module.xml путь к которому начинается из папки с названием *.war файла папки webapps сервлет контейнера tomcat.

После редактирования необходимо перезапустить tomcat.

Высокоуровневая архитектура MES

Система состоит из следующих элементов:

  • Контроллеры на станках
  • Сервер работы с контроллерами
  • 1С сервер

Контроллеры общаются со своим сервером по UDP протоколу.

Сервер контроллеров, это написанное на Java веб приложение под сервлет контейнер Apache Tomcat. Оно принимает данные со всех контроллеров и передает их через WSDL/SOAP на сервер 1С. Получив ответ от 1С оно передает этот ответ на соответствующий контроллер.

Инструкция по перепрограммированию контроллера через USB

Настройка ПО и подготовка контроллера

Для перепрограммирования контроллера Вам необходимо установить драйвер виртуального COM порта для CP2102 (CP210x USB to UART Bridge VCP Drivers) от Silicon Laboratories и Flash Loader от STMicroelectronics. (STSW-MCU005 STM32 and STM8 Flash loader demonstrator (UM0462)).
Выберите папку установки:
C:\soft\stm_fl\
Для включения режима перепрограммирования по USB на контроллере переключатели “BOOT 0″ и “RESET” должны быть включены (DIP переключатели в правом нижнем углу переведены в положение ON). Внимание! При включенных переключателях при подключении кабеля USB контроллер будет перезагружаться.

DIP switch

Перепрограммирование контроллера

Для перепрограммирования нужен *.hex файл с программой.
Подключите контроллер к компьютеру по USB. Определите номер СОМ порта через “Диспетчер устройств” Windows.
При необходимости откорректируйте командный файл, исправив номер порта, путь к программе и расположение *.hex файла. Выполните командный файл.

Диспетчер устройств, СОМ порт номер 5.

 Командный файл *.bat

c:
cd “C:\soft\stm_fl\”
STMFlashLoader -c –pn 5 –br 115200 –co ON –to 5000 -Dtr –Hi –Lo -i STM32F3_03_02_256K -e –all -p –dwp –drp -d –fn C:\soft\stm_fl\Test.hex –v  -r –a 8000000
pause

Подробное описание:

  • “–pn 5″ – Указывает номер порта;
  • “–fn C:\soft\stm_fl\Test.hex ” – Указывает путь к файлу;
  • cd “C:\soft\stm_fl\” – Путь в рабочий каталог программы STMFlashLoader.

Пример работы

Пример работы программы

Возможные проблемы

Невозможно определить номер СОМ порта в диспетчере устройств

Не установлен драйвер виртуального СОМ порта, установите драйвер для микросхемы Silicon Laboratories CP2102.

Диспетчер устройств, не установлен драйвер

Инструкция по подключению контроллера в режиме опроса счетчиков Меркурий230

Для работы контроллера с целью опроса счетчиков Меркурий 230 необходимо:

  1. Закрепить на рабочем месте, в соответствии с планом работ, контроллер с программой опроса счетчиков Меркурий 230;
  2.  В соответствии с описанием портов контроллера подключить питание 12В, линию RS-485(Провода А, В и землю), и кабель Ethernet;
  3. Удостоверится, что счетчики Меркурий 230, подключенные к контроллеру имеют разные адреса(Адресом является последние три цифры серийного номера, если он меньше 254, иначе последние две цифры) на шине RS-485. При коллизии адресов следует поменять их по инструкции счетчика(Использовать Меркурий-221 и программу конфигуратор счетчиков от производителя) так, чтобы устранить ее. При изменении сделать соответствующую запись в документах. Если коллизия не была устранена оба счетчика не будут видны в системе;
  4. Запустить устройство, путем подачи питания. Наблюдать за показаниями на ЖК экране. При отсутствии ошибок и наличии визуализации процесса получения данных завершить подключение. Полностью собрать и закрепить устройство, удостовериться в правильности подключения остальных приборов.
  5. Проверить регистрацию всех, подключенных через данный контроллер,  приборов учета на сервере АСКУЭ.

Контроллер, в режиме опроса счетчиков Меркурий 230, не требует обязательной настройки на месте установки. Алгоритм его работы следующий:

  • Инициализировать Ethernet подключение;
  • Получить IP адрес от DHCP сервера. Системные администраторы могут задать статический IP адрес;
  • С помощью широковещательных UDP пакетов найти сервер АСКУЭ или взять его адрес из настроек;
  • Найти все счетчики Меркурий 230 на линии RS-485;
  • Начать опрос найденных счетчиков в непрерывном режиме. С периодическим поиском новых приборов.

Контроллер использует диапазон UDP портов 9000-10000.

При необходимости можно удалять и добавлять приборы учета Меркурий 230 в сегменте линии RS-485. Настройка контроллера не требуется, однако поиск нового прибора может потребовать много времени, до нескольких часов, в зависимости от заводских настроек и количества счетчиков на линии.

Не допускается использование на линии RS-485 других устройств или приемопередатчиков. Например счетчиков другой модели или производителя, если специально не оговорено обратное.

При возникновении ошибок в процессе работы контроллера обратитесь к руководству по устранению неисправностей. Контроллер должен сообщить на ЖК экране большинство причин неисправностей.

Порядок работ по первоначальному внедрению или модификации системы АСКУЭ

Каждый объект внедрения автоматизированной системы контроля и учёта энергоресурсов (АСКУЭ) уникален, поэтому любое внедрение и модификация начинается с понимания целей и проблем конкретного объекта. Для АСКУЭ нужно ответить на следующие вопросы:

  • Какую проблему учета энергоресурсов требуется решить? Например:
    • Требуется учесть потребление на границе балансовой принадлежности;
    • Требуется найти потери;
    • Требуется отследить расход отдельных потребителей;
    • Требуется организовать получасовой отчет.
  • Какие приборы, с полным указанием модели приборов, уже установлены, где он находится на принципиальной схеме и где находится физически?

Обычно для ответа на эти вопросы требуется выезд специалистов на объект для полного понимания текущего состояния.

Далее специалисты составляют план работ, в процессе проработки плана может потребоваться дополнительная информация по физической возможности установки приборов и прокладки кабелей.

  • Где на принципиальной схеме нужно установить приборы учета?
  • Составить план установки новых приборов учета, с полным указанием модели, и мест физической установки приборов;
  • Дополнительно составить план по схеме опроса, передачи данных и организации сервера;
  • План работ с указанием стоимости и исполнителей.

Заказчик работ принимает план или просит его изменить.

План работ обычно содержит следующие этапы:

  • Установка новых приборов учета;
  • Установка устройств опроса;
  • Прокладка необходимых кабелей;
  • Настройка сети передачи данных;
  • Настройка приборов учета;
  • Настройка устройств опроса;
  • Написание драйверов приборов учета;
  • Настройка сервера;
  • Проверка АСКУЭ;
  • Инструктаж и обучение;
  • Сдача проекта.

Организация подключения проборов учета на удаленных объектах

Как оговаривалось в документе Организация подключения цифровых приборов учета задача сводится к подключению прибора учета к ЛВС. Большинство приборов учета делятся на приборы с последовательным портом и импульсным выходом.

Самое простое решение, это подключить приборы учета к контроллеру, а его к Ethernet.

Если обычную схему, по причине удаленности объекта, реализовать невозможно, то нужно применять дополнительные средства, однако для их работы требуются источники питания.  Например это могут быть:

  • GSM модемы и приемопередатчики
  • WiFi приемопередатчики
  • Радио или ZigBee приемопередатчики

GSM приемопередатчик может подключаться к контроллеру или входить в его состав. Они могут соединяться с сервером через интернет или посредством модемного соединения(CSD). Однако такое решение подразумевает постоянные дополнительные расходы клиента, но оно может оказаться незаменимым для мобильных или сильно удаленных от инфраструктуры объектов.

WiFi  приемопередатчики могут либо подводить к контроллеру сеть Ethernet, либо  входить в состав контроллера. Для покрытия больших расстояний существуют уличные точки доступа большой мощности, например TP-Link TL-WA7510N или TP-Link TL-WA5210G.

ZigBee

 

Организация подключения цифровых приборов учета

Цель этого документа, описать способы соединения цифровых приборов учета с сервером АСКУЭ.

Сервер АСКУЭ, обычно находится в специальном помещении, поэтому напрямую приборы учета к нему не подключают. Но сервер обычно подключен к ЛВС, поэтому задача подключения приборов учета сводится к их соединению с ЛВС.

Приборы учета обычно оснащаются:

  • Ethernet портом
  • Оптическим портом
  • RS-485 выходом
  • RS-232 (COM port) выходом

В случае, если прибор оснащен Ethernet портом, то он подключается напрямую в ЛВС. Обычно это требует сетевой конфигурации прибора.

Использование оптического порта прибора изначально подразумевает, временный механизм работы, например: Мастер снимает архивные показания при помощи ноутбука и оптической головки. Из-за этого применения, протоколы обмена не подразумевают коллективный режим работы (Нет механизма выбора счетчика для опроса, на любую команду будут отвечать все одновременно), поэтому каждый прибор следует подключать к ЛВС отдельно. Для подключения прибора учета с оптическим портом можно использовать преобразователь Оптическая головка <-> СОМ порт, например УСО-1, после чего задача подключения прибора с оптическим портом сводится к задаче подключения прибора с СОМ портом. Использование преобразователя Оптическая головка <-> USB во встроенных системах крайне не целесообразно, чаще невозможно, такие устройства предназначены для работы с компьютерами, а не контроллерами. Подключение к оптическому порту чаще требуется при невозможности использования других интерфейсов, например, на опломбированном приборе учета.

 

Приборы учета, их интерфейсы и способы включения в систему

Приборы учета работают с разными ресурсами. Принципиально их можно разбить на следующие группы с точки зрения практической организации систем сбора данных:

  • Электричество;
  • Тепло;
  • Води и газ.

Электрические счетчики являются наиболее информативными и легкими в подключении. Они имеют свое питание, как правило цифровое исполнение и множество различных характеристик учитываемого ресурса.

Электрические счетчики могут решать разные задачи:

  • Мониторинг качества электроэнергии;
  • Учет крупных потребителей;
  • Учет малых потребителей.

Для учета энергии у локальных сбытовых компаний или для энергетической службы крупного предприятия рекомендуется использовать на вводах счетчики КИПП-2М. Не смотря на высокую цену, достоинствами этих счетчиков являются:

  • Подключение сразу в ЛВС, через Ethernet порт;
  • Протокол обмена ГОСТ Р МЭК 60870-5-104, позволяет счетчику работать напрямую с сервером АСКУЭ и уведомлять его о событиях и авариях.

В отличие от других протоколов и интерфейсов, это решение позволяет именно счетчику, сразу после обнаружения события уведомить о нем сервер.

Для внутреннего учета электроэнергии, например на подстанциях, рекомендуется использовать счетчики Меркурий 230. Они гораздо дешевле, чем КИПП-2М, и работают по принципу запрос-ответ. При этом легко объединяются линией RS-485 и выдают достаточно много информации для создания полноценной АСКУЭ. Для их подключения следует использовать устройство опроса с портом RS-485. ПО позволяет удаленно определить правильность подключения приборов учета, но о каком-либо событии можно будет узнать только через несколько минут после его появления или вообще пропустить его в промежутке между опросами.

Рекомендации по прокладки линии RS-485

В стандарте RS-485 для передачи и приёма данных используется одна витая пара проводов, иногда сопровождаемая экранирующей оплеткой или общим проводом. Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности — ноль.(https://ru.wikipedia.org/wiki/RS-485)

Для прокладки кабеля настоятельно рекомендуется использовать кабель КИПЭВ.

Интерфейс RS-485 использует минимум два провода. Для пробного подключения, можно использовать почти любые провода. Более длинные линии заработают и на витой паре от компьютерных сетей. Но использование не экранированного кабеля с большой вероятностью приведет к возникновению короткого импульса на линии, который выведет из строя все приемопередатчики на линии, особенно при прокладки в трансформаторных подстанциях.

Сгоревший приемопередатчик RS-485
Приемопередатчик, сгоревший во время тестирования защиты от перенапряжения
Сгоревший приемопередатчик RS-485
Приемопередатчик счетчика Меркурий 230, сгоревший от импульса на линии RS-485. Сгорели приемопередатчики во всех счетчиках.

Защита от импульсов, аналогична, защите от молнии. При превышении порогового значения напряжения устройство защиты должно замкнуть линию на землю, тем самым защитив приемопередатчики от воздействия высокого напряжения. Поэтому дополнительно кроме целостности линий А и В, с помощью которых передаются данные, важно следить за целостностью экрана и земли. Отсутствие или плохое соединение на земле приведет к невозможности сброса лишней энергии, что сделает устройства защиты от импульсов бесполезными.

Витые кабели имеют характеристику “волновое сопротивление”.  Если сигнал достигнет конца линии и встретит только конец провода, то он “отразится” обратно и создаст эхо. При передачи данных оно превратит их в набор случайных чисел. Для поглощения эха используется терминатор на конце линии, это сопротивление соответствующее волновому сопротивлению проводника, для линий RS-485 используется сопротивление 120 Ом. (В компьютерной витой паре волновое сопротивление 100 Ом). Обычно такой терминатор уже встроен в изделие.

Типовая полудуплексная сеть RS-485
Схема типовой сети RS-485 из описания приемопередатчика MAX485. (http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX1487-MAX491.pdf)

Линия RS-485 должна использовать физическую топологию “линия”. Отводы от основного провода либо не допускаются, либо должны быть как можно меньше. Витая пара просто должна идти от одного устройства в следующее, затем в следующее, нигде не разделяясь.

Для более удобной прокладки сети можно использовать два типа кабеля КИПЭВ: На одну пару и две пары. Основную линию можно прокладывать одной парой, при необходимости сделать отвод можно использовать один кабель, но с двумя парами. В конце отвода просто соединив их на устройстве, а в начале отвода соединив их с основной линией в разрыв.

Технические характеристики интерфейса оговаривают следующие важные ограничения:

  • В одном сегменте сети может быть до 32 приемопередатчиков, а значит и приборов учета вместе с устройством их опроса;
  • Максимальная длинна сегмента сети 1200 метров.

Не смотря на возможность прокладывать длинные сегменты не рекомендуется этим злоупотреблять. Лучше поставить два устройства опроса, чем прокладывать линию RS-485 между зданиями или в разные его концы.

Контакты RS-485:

  • А или «+» (TxD+/RxD+), неинвертированный.
  • B или «−» (TxD-/RxD-), инвертированный.
  • Общий провод. Соединение общих шин устройств улучшает устойчивость работы интерфейса, но не всегда поддерживается устройствами.

Нужно заранее задать соответствие между линиями А и В и цветом их проводов в кабеле. И соблюдать его везде.