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Parte 1: Introdução
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Introdução Sistemas SCADA Sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) englobam um conjunto de tecnologias (equipamentos, softwares e padrões) especialmente desenvolvidas para monitorar e controlar processos Industriais; o conceito de SCADA pode ser estendido a outras áreas como Laboratórios, Tráfego, Automação Predial etc. Softwares SCADA típicos oferecem:
- Comunicação com equipamentos (máquinas e sensores) em diferentes protocolos; - Registro e Relatórios Históricos - Alarmes e Eventos - Interface Gráfica para Operação de Processos (HMI ou Interface HomemMáquina) - Integração com softwares externos.
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Sistemas SCADA – Aplicações comuns
Energia
Ambientes
Controle de Demanda e Eficiência Energética
Indústria
Climatização
Concessionárias Energias Renováveis Smart Meters e Smartgrid
Sensores Eletrônicos e Controladores Supervisão da Produção
Automação Predial Almoxarifados
Águas & Saneamento
Granjas &
Alimentos (congelados,
Vinícolas, Adegas e
Agropecuária
frios & laticínios)
Cervejarias
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Transportes
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Exemplo de Aplicações: Automação Predial
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Exemplo de Aplicações: Eficiência Energética
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Exemplo de Aplicações: Automação Industrial
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Visão Geral dos Componentes de uma Aplicação
SCADA: Visão em Camadas
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Sistemas SCADA – Protocolos Simples
Exemplo: ASCII (Texto comum) http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Sistemas SCADA – Protocolos Industriais
Exemplo: Modbus, Alpha2, S7 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Sistemas SCADA – Outros Protocolos
60870 61850 ... Existem centenas de protocolos hoje no mundo! http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Componentes (softwares) open-source SCADA
Projetos diversos (libnodave, luciol, matplc, etc.) http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
ver também http://linuxscada.info 11
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ScadaBR - Funcionalidades Principais
Protocolos de Comunicação
Construtor de Telas
Alarmes e Scripts
Base de Dados de Históricos
Exportação e Importação
Integração Sistemas Externos
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Como funciona o ScadaBR no computador
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Olhando um pouco mais em detalhes...
API
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As partes principais da Interface do ScadaBR
Barra de Comandos Lista das variáveis
Visualização Principal (watchlist) 15 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Exercício 1 Acessando o ScadaBR no computador do instrutor - acesse http:// xxx.xxx.xxx.xxx :8080/ScadaBR onde xxx.xxx.xxx.xxx é o IP do instrutor - faça login aluno com a senha aluno - navegue entre as telas disponíveis Recomendamos!!!
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Instalação e Manutenção Pré-Requisito: JAVA JDK 1.6 ou superior instalado no computador. Downloads do instalador a partir de : www.scadabr.org.br Instalação Automática no Windows: Baixar o instalador no site, executar e escolher as opções padrão. •
•
Instalação Automática no Linux:
Existe um instalador para baixar no site, compatível com Ubuntu 10 •
em Windows, Linux ou Macintosh: 1) Instalação Instalar o Manual Apache Tomcat conforme instruções do Sist. Operacional 2) Copiar o arquivo ScadaBR.war para
/Webapps/
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Instalação e Manutenção – Menu Iniciar Configuração da Inicialização (*) Construtor FLASH stand-alone Monitorar status do servidor (*) Abre pasta de instalação Abre no Navegador (local) Desinstalar (*) (*) No Windows Vista ou XP, para acessar estas opções, é necessário clicar com o botão direito do mouse e selecionar “Executar como Administador” 18 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Instalação e Manutenção
Base de dados padrão Arquivos/Telas “Flash”
Mensagens de Erro Exemplos da API (VB, C#, Excel, php...) Aplicação principal e Imagens(gráficos) Arquivos temporários do Tomcat 19 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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ScadaBR após instalado Navegador na tela de login (padrão com usuário admin e senha admin)
Obs.: Tela no Win. 7
O Monitor do Tomcat fica na área de tarefas próximo ao relógio, com comandos de
iniciar/parar o servidor.
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Exercício 2
Instalando o ScadaBR no seu computador
- use todas as opções padrão
- após a instalação, acesse http://localhost:8080/21
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Parte 2: Aquisição de Dados e Visualização
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Conceito básico de integração no ScadaBR:
Protocolos = Datasources (Origens de dados); CLP ou A cada barramento, sistema externo, será associado um Datasource.
“ Tags” = Datapoints
(Variáveis como temperatura, tensão, entradas, relés etc.)
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Criando e Monitorando Variáveis
1. Acesse a seção “Data Sources” 2. Escolha o protocolo de comunicação. 3. Clique o ícone Adicionar No exemplo a seguir criaremos um Data Source Virtual, que permite utilizar variáveis simuladas.
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Criando e Monitorando Variáveis 1. Edite e salve o Datasource
2. Após salvar o Datasource, será liberado o ícone para adicionar Datapoints.
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Adicionando Datapoints Sempre clique neste ícone para adicionar uma nova variável. Lembre de salvar cada variável adicionada. Utilize estes ícones para habilitar/desabilitar os datapoints Utilize estes ícones para habilitar/desabilitar os datasources. 26 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Exercício 3 Criar algumas variáveis para trabalho no ScadaBR Datasource virtual, atualização = 3 segundos temperatura1-simulada , aleatória, entre 20 e 22 temperatura2-simulada , browniana, entre 0 e 60 lampada1-simulada, binária, configurável, s/ alteração lampada2-simulada, binária, alternada chave1-simulada, binária, configurável, s/ alteração chave2-simulada, binária, configurável, s/ alteração valor1-simulada , numérica, configurável, s/ alteração valor2-simulada , numérica, configurável, s/ alteração 27 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Configurando um equipamento Físico Neste exemplo usaremos o Datasource Modbus que é um protocolo industrial bastante popular. Para equipamentos ligados na porta serial ou USB, Utilize Modbus Serial. Para equipamentos ligados via rede, utilize Modbus IP. 28 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Configurando Modbus Nesta tela o mais importante é configurar com precisão os parâmetros de porta serial, como Porta Serial, Baud rate (velocidade), data/stop bits etc. Sem estas configurações o dispositivo não irá comunicar.
Preste muita atenção ao manual do fabricante, normalmente no capítulo “Comunicação”. 29 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Configurando as variáveis do Modbus Salve o Datasource e comece a adicionar os pontos (variáveis). Estas configurações também virão do manual equipamento. Procure do especialmente por capítulos
Dicas: Sempre defina “Settable” ou “Configurável” se a variável
como “Modbus Communication” ou “Tabela de Registradores do Equipamento”
aceitar comandos (variável de escrita). Use Multiplicador e Aditivo para corrigir valores brutos dos
Alguns termos podem estar diferentes em alguns manuais, por exemplo: Slave id = Endereço(Address)
sensores para valores calculados.
Offset = Registrador.
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Exercício 4 Criar variáveis do tipo Modbus Serial (Utilizar Sensores nas Bancadas) Criar variáveis do tipo Modbus IP (Utilizar o CLP do instrutor) Siga as orientações de IP, Endereço, Registradores.
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Trabalhando com Datapoints na Watchlist (Painel de Visualização das Variáveis)
Adicionar (
) e remover (
Mover itens da watchlist acima e abaixo
Adicionar e compartilhar watchlists
Renomear uma watchlist
Escrever valor em um ponto
) itens
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Watchlist - Trabalhando com Datapoints Abrir detalhes do datapoint: histórico e estatísticas
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Trabalhando com Datapoints
Editar detalhes do datapoint
Renderização analógico: casas decimais e unidade Renderização faixa: cores por faixa de valor; Renderização binário: usar botão liga/desliga
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Exercício 5 Trabalhando com Datapoints - Separar as variáveis em 2 watchlists 'entradas' e 'saidas' - Formatar temperaturas para 2 casa decimais - Formatar chave2 para liga/desliga e verde/vermelho - Formatar valor2 para baixo/médio/alto - Formatar temperatura2 para frio/morno/quente
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Telas Gráficas (HMI - Sinópticos) para Browser
PROCESSO GERAL:
1. Selecione o componente.
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2. Clique Adicionar.
3. Edite o 36 Componente. 36/87
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Telas Gráficas (HMI - Sinópticos) para Browser Dica: o tamanho da tela é definido pelo tamanho da figura de fundo.
1. Vamos agora começar por aqui!
2. Clique Adicionar
3. Os componentes são de arrastar-esoltar. Edite-os com o mouse. 37 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Datapoint Simples 1. Cliqueoseste ícone principais. para acessar detalhes
2. Escolha a variável a visualizar, e salve. 3. Resultado: Visualização instantânea 38 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Gráfico Preencher nome, largura e altura do gráfico Preencher duração (1 minuto, 2 horas, 30 dias etc.) Selecionar as variáveis
Lembre-se sempre de salvar o componente.
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Gif Binário Selecione uma variável (precisa ser binária) Defina uma imagem para o valor “0” e outra
para “1”.
Salve e pronto! Seu primeiro componente animado.
Gif Multi-Estado
Similar ao gif binário, porém aceita múltiplas imagens. 40
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Gif Analógico
Similar aos outros Gif´s porém para valores numéricos. Utiliza uma seqüência de imagens representando várias faixas de valores. Exemplos podem incluir: tanque (múltiplos níveis), termômetro, posição de uma peça mecânica. Escolha o valor mínimo e o máximo. Quando estiver no valor mínimo será mostrada a primeira imagem da seqüência; No valor máximo, Valores intermediários automaticamente selecionam a imagema última correta,imagem. proporcional ao valor.
(...) thermometer0
thermometer1
= mínimo
thermometer2
thermometer9 = máximo
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Criando novos conjuntos de imagens
Cada conjunto é uma pasta dentro do ScadaBR (webapps/ScadaBR/graphics) Adicione as imagens em uma nova pasta e adicione o arquivo info.txt
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Personalizando com Legendas, Títulos, Links etc. Adicione um componente HTML Texto simples é permitido Efeitos especiais são obtidos com códigos HTML Dica: Existem muitos tutoriais de HTML na Internet!
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Outros componentes simples, mas muito úteis:
Botão (escrita): Inverte um binário (liga/desliga)
Link: Abre outra janela
Script: executa uma lógica pré-cadastrada (será visto nos tópicos avançados)
Lista
de alarmes: Permite visualizar e “reconhecer”
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Exercício 6 Criação de Telas – Tema Livre - Imagine uma aplicação real e busque imagens de fundo (sugestão: procure um diagrama no Google Images) - Adicione variáveis conforme necessário - Crie seus componentes livremente. - Experimente várias possibilidades! O instrutor estará à disposição para auxiliar. Duração: 40 minutos 45 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Telas Gráficas (HMI - Sinópticos) para Flash
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Telas Gráficas (HMI - Sinópticos) para Flash
Instalar o Adobe Air
Existem 2 versões: Standalone (autônomo) e como componente no browser (Representações Gráficas)
Atenção! até a 0.9.1 as telas do "standalone" não
carregam no modo “browser”. A integração é prevista
para versão 1.0.
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Telas Gráficas (HMI - Sinópticos) para Flash Tela
dividida em “Dashboards” (abas gráficas)
Acessar
Primeiro passo é adicionar um Grupo. (“Gerenciar Grupos”)
Definir
Modo “Configuração”
nome, taxa de atualização e endereço da API.
Endereço Padrão: http://localhost:8080/ScadaBR/services/API?wsdl 48
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Telas Gráficas (HMI - Sinópticos) para Flash Os componentes na versão Flash são conhecidos como “Widgets”;
Ao adicionar Widget, o nome do mesmo deverá ser igual ao nome do Datapoint que se quer mostrar ou comandar;
Escolha um tipo de widget, e após adicionar, use arrastar-e-soltar.
Use os ícones no canto do widget para editar/remover 49
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Telas Gráficas (HMI - Sinópticos) para Flash
Componente Termômetro: largura, altura, cor da barra, fundo, ticks etc.
Componente Gauge: tamanho, cor do ponteiro e do fundo, ticks etc.
Componente Texto Variável: tamanho, fonte, casas decimais etc.
Componentes para escrita em datapoints (comandos): Entrada de texto, Botão, Botão liga/desliga, Sliders, Dial 50
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Telas Gráficas (HMI - Sinópticos) para Flash Existe um componente experimental dentro das “Representações Gráficas” na interface ScadaBR/browser.
O procedimento é similar, porém é possível salvar múltiplos projetos, diretamente na base de dados do ScadaBR;
O tamanho da tela deveFlash. ser grande o suficientecarregue para comportar o componente Recomendação: uma imagem de fundo, mesmo em branco, superior a 1024x768 de tamanho para garantir o funcionamento. 51 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Exercício 7 Criação de Telas Flash – Tema Livre - Imagine uma aplicação real e busque imagens de fundo (sugestão: procure um diagrama no Google Images) - Adicione variáveis conforme necessário - Crie seus componentes livremente. - Experimente várias possibilidades! O instrutor estará à disposição para auxiliar. Duração: 25 minutos 52 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Alarmes Acesse
“Detalhes do Datapoint” através do Watchlist, e
escolha Editar Data Point.
Configure
a área “Detectores de Eventos” adicionando
e editando cada detector.
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Alarmes - Configurações
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Alarmes – Visualizar e Reconhecer
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Relatórios
Configurar: Datapoints, Eventos, Comentários Faixas de Datas Agendamento Envio por email
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Relatórios
Remover, Executar(fila), Salvar. Opções de Exportação e Visualização 57 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Relatórios Gerados
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Exercício 8 Alarmes e Relatórios - Adicione alarmes de temperatura, nível superior e inferior. - Adicione um painel de alarmes nas Representações Gráficas. - Gere um relatório diário das suas variáveis e Alarmes. Duração: 20 minutos
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Parte 3. Lógicas, Integração e Manutenção
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Scripts: Variáveis Calculadas (detalhes: ver Manual) Utilize Datasource do tipo “Meta Data Source” Adicione um ponto para cada variável calculada Adicione
as variáveis de entrada no “Contexto”
Dê nomes amigáveis às variáveis O principal comando é variavel .value que serve para ler o valor de uma variavel Utilize comandos Javascript conforme help online, e as funções média, mínimo, valores passados etc. O valor a ser atualizado no Meta é o resultado do retorno da função, ou seja:
return(valor de saida); http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Scripts: Automação com Receitas (Batches) Assista o vídeo de exemplo sobre como criar um script Scripts podem ler e/ou escrever múltiplas variáveis O XID da variável é utilizado para referenciá-la
Scripts podem ser “agendados” para execução Scripts podem ser anexados a “tratadores de eventos” (alarmes, por exemplo) Scripts podem ser vinculados a um botão nas “representações gráficas”
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Scripts: Automação com Receitas (Batches) Exemplos no fórum do ScadaBR: B = carga.value; //Aqui eu carreguei um variável "B" com o valor do datapoint "carga". if (B != 100) A = B+10; // Se B for diferente de 100 -> Então faça dp.writeDataPoint('DP_392414',A); //Por fim carrega o valor de A no DataPoint "carga" que tem o XID=DP_392414. 63
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BANCOS DE DADOS: O ScadaBR pode realizar consultas em bancos de dados e utilizar esses resultados como DataPoints. Para isso, devemos seguir os seguintes passos;
1. Entrar no ScadaBR com perfil de administrador para criar um novo DataSource; 2. Criar um novo DataSource do tipo SQL, completando os campos com os dados necessários para acesso (string de conexão, driver a ser usado, nome de usuário e senha); 3. Digitar a query "show tables";
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Pesquisando tabelas em um schema de dados:
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Pesquisando tabelas em um schema de dados: 4. Se tudo estiver conforme, uma imagem semelhante ao lado deve aparecer:
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Acessando o SQL do ScadaBR
Acessando os dados do ScadaBR que utiliza do DerbyDB (Base Padrão) Squirrel-SQL Armazena
(http://squirrel-sql.sourceforge.net/);
os dados em um arquivo (~/../../bin/scadabrDB).
Acessando os dados do ScadaBR que utiliza o MySQL Acesso (*NIX) $ mysql -u root -p password:
mysql > use scadabr; mysql > show tables; 67 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Utilização distribuída do ScadaBR Para fazer a comunicação entre diferentes ScadaBRs, utiliza-se o conceito de PublisherReceiver, representado respectivamente pelo menu Publishers, que permite publicar valores de data points por meio do protocolo HTTP, e pelo Data Source HTTP Receiver.
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Utilização distribuída do ScadaBR 1. HTTP Receiver
O Data Source HTTP Receiver é basicamente um listener, consequentemente, necessita de poucas configurações. Os campos existentes são: Nome; Export ID; Remote IP white list: Trata-se de uma funcionalidade de segurança, que instrui o
data source a ignorar valores enviados por uma fonte cujo IP não está dentre as máscaras lista. Para maiores informações sobre formatação de máscaras,incluídas acesse a na Ajuda do data source; Device ID white list: Similar à funcionalidade anterior, para IDs de dispositivos. Para maiores informações, acesse a Ajuda do data source.
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Utilização distribuída do ScadaBR Na figura abaixo, um DS HTTP Receiver configurado:
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Utilização distribuída do ScadaBR Após salvar o Data Source, pode-se adicionar Data Points. Os campos de configuração do DP são os seguintes: Nome; Export ID; HTTP parameter name: Este nome deve ser idêntico ao nome do parâmetro do lado do
Publisher (será mostrado a qual campo ele se refere quando for falado nas configurações do Publisher). Tipo de dado: O tipo do dado também deve ser semelhante ao tipo do dado esperado
do lado do Publisher; Binary 0 value: Somente necessário caso o tipo de dado seja Binário: se o valor do
ponto recebido for igual a este valor, o valor associado ao ponto será 0; caso contrário, será 1. 71 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Utilização distribuída do ScadaBR
Exemplo de Data Point ->
É possível testar o HTTP Receiver ->
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Utilização distribuída do ScadaBR 2. Publisher
Existem três opções de publisher ao se adicionar um novo: Remetente HTTP, Pachube e Serotonin Persistent TCP. Para o nosso objetivo,
utilizaremos o Remetente HTTP, que funciona em conjunto com o HTTP Receiver. As propriedades gerais de um publisher são: Nome; Export ID;
Habilitado; para tamanho de armazenamento; Atualizar evento; Enviar imagem instantânea padrão e Imagem instantânea do período enviada. Alerta
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Utilização distribuída do ScadaBR 2. Publisher
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Utilização distribuída do ScadaBR Remetente HTTP Método: Determina qual método HTTP será utilizado para a entrega dos dados (GET ou POST); URL: Define a URL para onde os dados serão enviados. Os dados devem ser enviados
com o caminho (de Então, HTTP Data que é onde data source HTTP Receiver recebehttpds os dados. se o Source), sistema receptor for oacessível em, por exemplo, http://localhost:8080/ScadaBR/ , a URL deve ser direcionada parahttp://localhost:8080/ScadaBR/httpds Static headers: Define cabeçalhos a serem adicionados à mensagem; Parâmetros estáticos: Define parâmetros estáticos a serem adicionados também à mensagem; Alerta de aumento de resultado: Define se deve ser levantado um alarme caso alguma resposta seja diferente de 200 OK, o que representaria ou um erro, ou um alerta na resposta. Formato de data. 75 http://slidepdf.com/reader/full/scadabr-conteudo
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Utilização distribuída do ScadaBR Remetente HTTP
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Gerenciamento de Usuários
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Configurações de Sistema
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Parte 4. Tópicos Avançados
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O arquivo WEB-INF/classes/env.properties
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Eventos Agendados e Tratadores de Eventos
< WORKSHOP PRÁTICO EM SALA DE AULA>
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Eventos Compostos e Point Links
< WORKSHOP PRÁTICO EM SALA DE AULA>
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Representações Gráficas: Server-Side Scripts (Scripts para o Servidor) < WORKSHOP PRÁTICO EM SALA DE AULA>
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Hierarquia de Pontos
< WORKSHOP PRÁTICO EM SALA DE AULA>
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Importação e Exportação
< WORKSHOP PRÁTICO EM SALA DE AULA>
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Visão geral da API
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Desenvolvendo Aplicativo personalizado em Java < WORKSHOP PRÁTICO EM SALA DE AULA> 86
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Exercícios e Dúvidas
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