Лекция №1. Аппаратные средства SCADA-систем (стр. 24 )

Созданная на базе PI System информационная система может быть легко расширена за счет вводимых в эксплуатацию АСУТП, построенных на различной программно-аппаратной платформе. Для этого PI System имеет свыше 300 специализированных интерфейсов к системам АСУТП ведущих производителей мира.

Для взаимодействия PI System с реляционными базами данных можно использовать специализированный интерфейс PI-RDBMS либо стандартные протоколы ODBC или OLE DB, также поддерживаемые PI System.

Для связи PI System с верхним уровнем управления, построенным на базе системы SAP/R3, имеется специализированный коннектор RLINK. Это соединение сертифицировано разработчиком SAP/R3 - компанией SAP. Имеется и интерфейсы для связи PI System с системами JD Erdwards и Renaissance.

Кроме того, PI System поддерживает стандартные протоколы DDE, COM/DCOM и имеет открытый программный интерфейс PI-API для разработки собственных интерфейсов к нетрадиционным системам.

Þ  Хранение и обработка информации – одна из главных задач PI System.

Функции хранения и обработки данных возложены на PI-сервер. Программное обеспечение сервера PI System включает следующие компоненты (рис. 6.4):

-  PI Universal Data Server (PI-UDS);

-  PI Data Storage (PI-DS);

-  PI Server Apps;

-  PI Data Access Pack (PI-DAP).

Рис. 4. Компоненты PI System.

Ø  PI Universal Data Server является фундаментом PI System. PI-UDS выполняет функции сбора и распределения данных по всем подсистемам в режиме реального времени, обеспечивает взаимодействие с архивом данных, снабжая его «живыми» данными.

PI-UDS состоит из сетевого менеджера (PI Network Manager), базы данных тегов, менеджера обновлений и снимка (Snapshot) - резидентной памяти, в которую записываются текущие значения точек. PI-UDS также содержит универсальный адаптер данных (PI Universal Data Adapter), который применяется для доступа к данным баз данных истории других производителей. Эти базы соединяются с PI-UDS через соответствующий COM-коннектор.

Ø  PI Data Storage - архив данных – один из важнейших компонентов системы. Объем архива определяется конфигурацией сервера. Алгоритм сжатия данных (линейная интерполяция) гарантирует их восстановление с точностью от 0,0000001 до 1 % шкалы измерения и с дискретностью 1 секунда, что позволяет работать с большими архивами.

Скорость записи/чтения в PI Data Storage может достигать 100 000 операций в секунду. Скорость доступа к информации оценивается как доступ сотни пользователей к тысячам тегов за секунду одновременно, даже если все пользователи будут обращаться к одним и тем же тегам.

Ø  PI Server Apps - набор серверных приложений, зависящий от конфигурации PI-сервера.

В сервер PI System входят следующие серверные приложения:

§  Performance Equations - подсистема для выполнения сложных вычислений по формулам над данными из архива без дополнительного программирования.

§  Totalizer - подсистема для интегральной обработки данных на определенных временных отрезках, называемых интервалами накопления (Accumulation Interval). По сравнению с Performance Equations вычисления с помощью Totalizer более точные, т. к. Totalizer использует данные не из архива, а из Snapshot, т. е. данные, к которым не применялось сжатие.

§ PI Alarm - подсистема тревог предназначена для того, чтобы генерировать тревоги для точек PI System и сигнализировать о возникновении тревог. PI-Alarms дополняет, но не заменяет средства по обработке тревог, которые имеются в управляющих системах предприятия.

§  PI SQL - предназначен для поддержки SQL запросов к архивированной информации. Благодаря этой подсистеме к архивам PI можно обращаться как к обычной реляционной базе данных. В дополнение к языку SQL сервер PI ODBC Server поддерживает запросы по времени.

§  PI Batch - подсистема для обработки данных периодических процессов, продукция которых выпускается партиями. Записи, ассоциированные с партиями, содержат информацию об идентификаторе серии (Batch ID), идентификаторе продукции (Product ID) и единицах измерения продукции в партии. Пользователь может по запросу выбрать интересующие его партии.

§  PI Real-Time SQC - проводит непрерывный контроль и обработку значений из PI System с использованием статистических методов. При возникновении неприемлемого отклонения от нормы Real-Time SQC генерирует и передает тревогу об этом событии в подсистему тревог.

§  PI ACE. Анализ производительности и эффективности в реальном времени, подсчет затрат и стоимости выработанного продукта, расчет неизмеряемых напрямую величин и вычисление по различным формулам с поправочными коэффициентами — все это требует математических вычислений различной сложности и периодичности. Максимально облегчая построение всевозможных вычислений, PI Advanced Computing Engine (среда выполнения инженерных расчетов) позволяет сфокусировать усилия инженеров на превращении текущих данных о производстве в полезную и нужную информацию. PI ACE позволяет создавать шаблоны вычислений для однотипных объектов, хранящихся в MDB, которые помогают стандартизировать и автоматизировать разработку вычислений для технологических процессов, что значительно снижает трудоемкость работы программистов.

§  PI Analysis Framework. PI Analysis Framework - новый шаг в идеологии развития PI System в сторону интеграции производственного моделирования и технологических данных реального времени. PI AF - инструмент для создания моделей и схем производства (организационных и технологических), состоящих из элементов и их взаимосвязей и взаимозависимостей. Элементы модели представляют собой как физическое оборудование (резервуары, теплообменники, смесители, измерители и т. д.), так и более абстрактные логические конструкции (эффективность, экология и т. д). Разработанная модель позволяет включать в себя организационно-технологическую структуру предприятия, логику его функционирования, принципы контекстно-зависимого представления данных о производственном процессе. Основываясь на единой модели, доступной любым приложениям PI System, можно проводить различного рода анализ, обработку и представление информации о производстве, поступающую в реальном времени, например согласование технологических данных, расчет эффективности, анализ простоев технологического оборудования.

§  PI Sigmafine. Sigmafine позволяет получить согласованный материальный, энергетический и покомпонентный баланс измерительной информации по установке, заводу или корпорации. Используя специальный алгоритм на основе метода наименьших квадратов, SIGMAFINE согласовывает все измерения приборов, учитывая точность и достоверность каждого прибора. Для каждого выбранного временного интервала Sigmafine рассчитывает согласованные измерения процесса так, чтобы они имели минимальное отклонение от действительных значений и одновременно, чтобы массовый и/или энергетический балансы сходились.

Расчет балансов - это основное применение согласованных данных и этот расчет необходимо производить в первую очередь, так как его используют другие типы расчетов. Расчет балансов используется для определения того, что может "наиболее вероятно" произойти в производстве за определенный временной интервал. Чтобы произвести расчет балансовых данных, SIGMAFINE берет отслеживаемые измерения параметров процесса и оценивает достоверность (отклонение) и точность (допуск) измерительных устройств. Затем SIGMAFINE производит расчет данных так, чтобы массовый и/или энергетический балансы были согласованы при минимуме отклонения действительных значений от согласованных.

§  PI Control Monitor. Это приложение PI разработано для операторов, участвующих в управлении технологическим процессом. PI CM позволяет обнаружить сбои в контурах регулирования, оценить качество регулирования. Под контуром регулирования понимается комплекс программно-технических средств для управления параметром (качеством или количеством) выходной продукции или любым критически важным технологическим параметром. Также приложение PI CM используется инженерами службы АСУ ТП для обнаружения неисправностей в контурах регулирования (от датчика до исполнительного механизма) и планирования проведения профилактических работ.

§  IT Monitor. IT Monitor - приложение, входящее в состав PI System, которое используется для контроля и анализа функционирования IT-структуры предприятия с точки зрения повышения ее производительности, надежности и безопасности.

Основываясь на базовых технологиях PI System, IT Monitor унифицирует и представляет данные реального времени о состоянии сетей, сетевого оборудования и приложений. IT Monitor обладает уникальными возможностями по хранению и обработке информации, превосходящими пределы обычных инструментов мониторинга работы информационных систем. IT Monitor позволяют быстро определять "узкие" и потенциально проблемные места в IT-структуре предприятия.

Ø  PI DAP (Data Access Pack) - набор инструментов для помощи опытным пользователям в просмотре, структурировании и доступе к данным PI System, включающий: