книги / Создание интегрированных систем управления. Работы по проектированию, конфигурированию и наладке

5)автоматическая регистрация изменений атрибутов тегов устройства;

6)резервирование.

Разработано свыше 380 интерфейсов, в том числе к системам крупнейших производителей средств автоматизации:

1)Emerson Process Management (в прошлом Fisher Rosemount

иFoxboro);

2)ABB (включая Bailey);

3)Honeywell (включая Measurex);

4)Rockwell Automation (включая Rockwell Software и Allen Bradley);

5)Invensys Software Systems (в прошлом Siebe Intelligent Automation);

6)Siemens;

7)Yokogawa Electric Corporation и прочие.

Более 50 интерфейсов разработаны сторонними компаниями, производителями АСУ.

PI system поддерживает большинство промышленных стандартов в области программного обеспечения, в том числе: OPC, DNP, ICCP, SQL, ODBC, DDE, OLEDB, Modbus, html, xml, текст в форматеASCII.

1.1.1. PI OPC Interface

Интерфейс позволяет выполнять двусторонний обмен данными между системой PI System и OPC-сервером. Связь между клиентом и OPC-сервером осуществляется либо через Microsoft COMинтерфейс, либо через OLE Automation. Интерфейс получает данные из кэш, поддерживаемого OPC-сервером, или запрашивает сервер на прямое чтение с устройства. PI OPC-интерфейс поддерживает:

1)миллисекундные метки времени;

2)миллисекундные периоды сканирования;

3)редактирование атрибутов тега в процессе работы интер-

фейса;

4)буферизацию данных при обрыве физической связи;

5)работу с резервированными OPC-серверами.

11

1.1.2. PI OPC DA/HDA Server

OPC-сервер для архивов PI позволяет осуществлять доступ к базам данных PI, используя стандарты OPC Data Access 1.0a, 2.05

и OPC Historical Data Access стандарта 1.2. OPC-сервер обеспечи-

вает синхронное-асинхронное чтение, чтение данных по изменению, запись и удаление данных и т.д.

1.1.3. PI RDBMS Interface

Интерфейс позволяет выполнять двусторонний обмен данными между системой PI System и любой реляционной базой данных,

поддерживающей драйверы ODBC (Oracle, MS SQL, MS Access, dBase III, dBase IV, Informix, Paradox, MS Visual FoxPro 6.0 и др.).

Получение данных выполняется по SQL-запросам, которые формируются пользователем в виде ASCII-файлов. При чтении данных из РБД интерфейс будет преобразовывать результирующий набор в значение, статус или временную метку для передачи конкретному PI-тегу. В обратном направлении – при выборке данных из PI System процесс протекает аналогично.

1.1.4. PI UFL (Universal File Loader) Interface

Интерфейс PI UFL (Universal File Loader) позволяет считывать данные из различных текстовых файлов с заранее определенной структурой и записывать данные в PI System. Настройка интерфейса осуществляется с помощью конфигурационного файла, в котором описываются поля, тип данных в полях и т.д. – т.е. вся структура файла данных. Таким образом возможно получать данные из файлов различных форматов: HTM, XML, TXT, CSV и др.

PI-UFL интерфейс поддерживает:

1)миллисекудные метки времени;

2)редактирование атрибутовтега в процессе работыинтерфейса;

3)буферизацию данных при обрыве физической связи.

1.1.5. RLINK

Модуль RLINK, входящий в состав PI System, обеспечивает основу для построения вертикально интегрированных бизнес-систем,

12

осуществляя сбор, проверку и преобразование производственных данных в информацию для систем управления бизнес-процессами предприятия. RLINK – это средство доступа системы PI к системам ERP, например SAP R/3. RLINK собирает данные от систем реального времени и преобразует их в информацию, воспринимаемую модулями R/3. Кроме того, RLINK обеспечивает передачу квитанций, спецификаций и заказов на ремонтное обслуживание обратно в производственные системы объекта.

RLINK построено с использованием удаленных функциональных вызовов (RFC) и программныхинтерфейсовдля деловыхприложений, входящих в SAP. Существуют RLINK к PP-PI, QM, PM, интеграция

SAP веб-порталам. Так жеесть RLINK к JD Edwards иMaximo. RLINK включает в себя сертифицированные компанией SAP

интерфейсы к производственным модулям R/3: Plant Maintenance (PM), Quality Management (QM) и Production Planning in Process Industries (PP-PI). Первый в мире продукт, сертифицированный компанией SAP как приложение для сбора и обработки производственных данных, RLINK позволяет интегрировать производство и систему SAP R/3 для принятия правильных оперативных решений по управлению предприятием, эксплуатации, качеству и планированию использования ресурсов.

1.2. Хранение и обработка данных. Ядро PI system

Серверные приложения PI System имеют компонентноориентированную структуру, которая включает PI Universal Data Server (PI-UDS), PI Data Archive, PI Module Database. Серверные приложения дают возможность выполнять обработку данных на сервере, исключая необходимость проводить вычисления на сервере.

1.2.1. PI Universal Data Server

Universal Data Server (UDS) является фундаментом PI System.

Это базовый структурный элемент системы, который выполняет функции сбора и распределения данных в режиме реального времени по всем подсистемам и приложениям PI System и одновременно по всей информационной структуре предприятия, обеспечивая объе-

13

динение всех источников данных. UDS объединяет локальные системы автоматизации технологических процессов с системами управления предприятием, равно как и специалистов, использующих собранные данные в управлении, проектировании, планировании и администрировании. Вы можете подключить к UDS любой внешний источник данных – системы автоматизации, лабораторные комплексы или другие информационные системы. Благодаря UDS становится возможным получить мгновенный доступ к любым данным для мониторинга технологических процессов, анализа работы систем и установок, для составления отчетов о работе производства.

Ядро серверных компонентов PI-UDS состоит из сетевого менеджера (PI Network Manager), базы данных тегов, менеджера обновлений и снимка (snapshot) – резидентной памяти, в которую записываются текущие значения тегов. 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. Если PI Data Archive и PI Module Database – это

«сердце» системы, то PI Universal Data Server поддерживает коммуникации к ним, обеспечивая архив «живыми» данными.

UDS полностью интегрируется не только с архивом PI Data Archive, но и с множеством сторонних хранилищ данных, таких как, например, провайдеры данных OLEDB, Oracle и Microsoft SQL Server, а также с архивами иных производителей, таких как

Honeywell PHD и Aspentech IP/21. UDS поддерживает кэширование данных, очередь сообщений и очередь оповещения об изменениях. Благодаря UDS существует уникальная возможность работы всего предприятия с единой базой информации реального времени. Поддерживается мультисерверная архитектура. Существуют четыре способа резервирования.

1.2.2. PI Data Archive

PI Data Archive – специализированная база данных для хранения данных временных рядов с уникальным алгоритмом сжатия и скоростью восстановления данных. PI Data Archive был специально спроек-

14

тирован для обработки и хранения данных реального времени и в отличие от реляционных хранилищ является базой данных временных рядов, благодаря этому он легко масштабируется и может хранить огромное количество точных, согласованных производственных данных за много лет с разрешением времени вплоть до микросекунд и доступных оперативно без потери точности. Алгоритм хранения и сжатия данных гарантирует, что оперативные и архивные данные, предоставляемые системой, отражают реальную информацию в виде точных значений, представляющих процесс. Уникальные база данных и организация структуры самих данных PI System позволяют получить доступ кинформации недельной или десятилетней давности за секунды.

PI Data Archive является единым хранилищем, где все важнейшие технологические данные могут храниться годами, предоставляя пользователю оперативную и архивную информацию, необходимую для понимания и управления технологическими процессами на предприятии.

1.2.3. PI Module Database

PI Module Database – это объектная база данных, которая дает возможность создавать, хранить и отображать организационнотехнологическую структуру предприятия. Основное понятие модульной базы данных – это модуль. Модуль может быть использован для представления любого объекта на предприятии (цех, установка, резервуар, измеритель и т.д.). Модуль позволяет описать местоположение, технологическую установку, единицу оборудования в рамках иерархической структуры предприятия. Ценность модуля не только в том, чтобы группировать данные по элементам в определенных местах, но и в том, чтобы объединить элементы и структуры, имеющие общие свойства. Создание в модульной базе данных иерархической структуры предприятия обеспечивает легкую навигацию пользователям PI System по всем организационнотехнологическим объектам предприятия.

Каждый модуль обладает следующими атрибутами:

1. Aliasing (замещение имен) – возможность ассоциировать себя с группой PI-тегов. Фактически позволяет заменить сложные

15

имена инструментальных тегов интуитивно понятными пользователю, основываясь, например, на наименованиях конкретного оборудования и физических величин, характеризующих его работу. Эта возможность особенно значима для компаний, имеющих в своем составе предприятия с разными соглашениями по наименованию тегов.

2. Properties (свойства) – могут быть использованы для хранения любой статической информации о модулях, например, спецификации оборудования, сроках обслуживания или поверки. Так же свойства могут быть использованы для хранения ссылок или запросов к внешним источникам информации – файлам на сетевых дисках, URL, SQL-серверам.

1.3. Стандартные серверные подсистемы

1.3.1. PI Alarm

Подсистема PI Alarm является стандартной функцией PI, позволяющей пользователям отслеживать, обрабатывать и квитировать сообщения о тревогах, генерируемых системой при возникновении исключительных ситуаций. Подсистема Alarm обеспечивает следующие возможности:

1)построение логических цепочек событий для генерации

тревог;

2)текущее значение и архивированное значение тревоги;

3)группы тревог для организации и управления тревогами;

4)простая программа детектирования тревог, предназначенная для мониторинга числовых, дискретных и строковых параметров;

5)клиентские приложения работы с тревогами, которые предназначены для предупреждения операторов о том, что произошли тревоги или критически важные события.

PI Alarm обеспечивает основные функции системы тревог со стороны сервера. Пакет системы тревогсостоит издвух компонентов:

1. Первый компонент – это тег тревоги (alarm point). Тревоги отображаются и архивируются в виде дискретных тегов. Специальная программа отслеживает обновленные значения числовых, дис-

16

кретных и строковых тегов, а затем проверяет, не наступило ли для какой-либо из них соответствующее сконфигурированное условие возникновения тревоги.

2. Второй компонент – это группа тревог (alarm group). Совокупность тегов тревог можно организовать в группу тревог. Для каждой группы тревог можно получать статистику, например, количество тегов тревог или количество неквитированных тревог. Группы тревог могут, в свою очередь, являться элементами других групп тревог, что позволяет формировать иерархии тревог.

1.3.2. PI Performance Equations

Подсистема Performance Equations позволяет реализовывать различные вычисления, использующие данные из PI System. Приложение содержит несколько десятков стандартных функций, позволяющих производить как арифметические вычисления с использованием библиотеки функций, так и логические операции. Синтаксис вычислений по формулам может состоять из операндов, арифметических операторов, встроенных функций, а также структур вида if-then-else. В этом вычислении могут также участвовать теги PI со значениями из Snapshot или архива.

1.3.3. PI SteamTables

SteamTables представляют собой расширение PI Performance Equations и являются полным набором функций для вычисления термодинамических свойств и расчета динамического состояния среды пара и воды. Вычисления базируются на стандартах Американского общества инженеров-механиков (ASME).

1.3.4. PI Totalizer

PI Totalizer – стандартная подсистема PI System для расчета статистических показателей. Totalizer дает возможность выполнять дополнительную обработку данных, поступающих в данный тег.

Врезультате такой обработки можно получать следующие данные:

1)суммарное значение;

2)среднее значение;

17

3)минимальное значение;

4)максимальное значение;

5)диапазон изменения;

6)стандартное отклонение;

7)среднее по методу медиан.

Более того, PI Totalizer позволяет подсчитывать количество событий или количество изменений определенного типа для данного тега. Результат произведенной дополнительной обработки сохраняется в отдельном теге. PI Totalizer автоматически получает сообщения об изменениях значений для какого-либо из тегов, для которых нужно выполнить дополнительную обработку.

Totalizer позволяет вычислять средние значения, дисперсии, среднеквадратичные отклонения и другие величины. Все вычисления PI Totalizer могут инициироваться и останавливаться по расписанию или при возникновении определенных событий.

1.3.5. PI SQL

Подсистема PI-SQL подготавливает и исполняет SQL-запросы, адресованные серверу PI. Основными пользователями этой подсистемы являются драйверы PI-ODBC и PI-SDK. Этот драйвер удовлетворяет стандартам ODBC API, и благодаря ему данные PI System представляются организованными в виде таблиц данных.

Реализация фирмы OSI Soft языка SQL обеспечивает приложениям доступ к базе данных тегов, Snapshot и архиву.

1.4. Дополнительные серверные подсистемы

1.4.1. PI SQC

Серверное приложение PI SQC (RealTime Statistical Quality Control) выполняет функции статистического контроля качества ведения технологического процесса. В основе PI SQC лежит тот факт, что все процессы изменяются. Эти флуктуации могут быть естественными (natural) или неестественными (unnatural). Естественные флуктуации, как правило, малы, в то время как неестественные флуктуации больше по величине, а возникают они по

18

внешним причинам. PI SQC предоставляет набор простых инструментов для идентификации случаев неестественных флуктуаций, благодаря чему можно установить и устранить их причины. PI SQC использует численные методы мониторинга характеристик процесса и контролирует его ход в заранее определенных пределах. Статистические контрольные пределы можно рассчитать для любой заданной совокупности данных, после чего можно проверять соответствие данных этим пределам. Если данные находятся внутри этих предельных значений, то про такие данные говорят, что они соответствуют естественному паттерну. При возникновении неприемлемого отклонения от нормы SQC генерирует и передает тревогу об этом событии в подсистему PI SQC Alarm.

1.4.2. PI Batch

PI Batch – серверная подсистема, выполняющая функции хранения и обработки данных периодических процессов, таких как выпуск партий продукции. PI Batch оперирует записями, состоящими из информации об идентификаторе серии (Batch ID), идентификаторе продукции (Product ID) и единицах измерения продукции в партии. PI Batch включает в описание периодических процессов не только информацию об их текущем состоянии, но также и технологические условия выполнения, информируя пользователя о степени их приближенности к эталону.

Большинство процессов имеет повторяющиеся по времени сегменты или стадии. Подобные сегменты называются batch, т.е. стадии технологического процесса, протекающие периодически.

Подсистема PIBatch детектирует и записывает действия, связанные с производственными циклами (Batches). Производственные циклы идентифицируются при помощи следующей информации:

1)время (Time);

2)производственный Агрегат (Unit);

3)идентификатор производственного цикла (Batch ID);

4)идентификатор продукта (Product ID).

С помощью PI Batch удобно контролировать производственный цикл во времени и выпуск продукции партиями. Наиболее широкое

19

применение PI Batch нашел в таких отраслях промышленности, как химическая, фармацевтическая и пищевая. Помимо этого PI Batch широко используется во многих других сферах, например, при производстве бумаги в рулонах, при производстве стали в рулонах, при запуске турбин, в работе лабораторных систем, в приложениях для дискретных производств. Отдельно внутри подсистемы PI Batch выделяется и широко используется в нефтеперерабатывающей промышленности база данных транзакций – PI Transfer DB. Она используется для слежения за перемещениями и передвижениями материалов. Например, эта база данных обеспечивает хранилище для истории перемещений сырья, полуфабрикатов и нефтепродуктов внутри нефтеперерабатывающего предприятия.

1.4.3. PI APS

PI APS (AutoPoint Sync) используется совместно с рядом интерфейсов компании OSIsoft для облегчения контроля в PI System за добавлением или удалением измерительных средств в системах

DCS и SCADA.

AutoPoint Sync может быть настроен на автоматическое обновление базы данных тегов PI в соответствии с изменениями в конфигурации DSC или SCADA.

1.5. Серверные приложения

1.5.1. PI ACE

Анализ производительности и эффективности в реальном времени, подсчет затрат и стоимости выработанного продукта, расчет неизменяемых 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, хранящих-

20