HMI + Historian: интеграция для оптимизации.
Часть 2. Исторические данные и HMI — основа для аналитики больших данных

Опубликовано в номере:
PDF версия
В первой части статьи (Control Engineering №1 (61) '2016) обсуждались способы просмотра и анализа машинных данных. В настоящем материале предлагаются рекомендации по комплексному использованию программного обеспечения человеко-машинного интерфейса и репозитория исторических данных.

Интеграция «человеко-машинного интерфейса/диспетчерского управления и сбора данных» (HMI/SCADA) и программное обеспечение репозитория исторических данных (Historian) помогает агрегировать, сортировать и анализировать собранные большие данные, что обеспечивает бóльшую эффективность от вложенных инвестиций. Технологии на основе HMI/SCADA (англ. SCADA — Supervisory Control And Data Acquisition, комплексная автоматизированная система диспетчерского управления) обеспечивают возможность подключения к массиву источников данных и визуализацию данных для их мониторинга и контроля. Источники данных могут варьироваться от программируемого логического контроллера PLC в производственной среде с OPC-сервером в центре обработки данных в IT-устройствах, подключенных через сетевой протокол управления SNMP, и до устройств управления зданием, которые контактируют через Ethernet-протокол BACnet. Все это части «Интернета вещей», IoT (англ. IoT – Internet of Things), который соединяет людей и сервисы, а также человеко-машинные интерфейсы, развивающиеся в русле этих тенденций.

Для помощи клиенту с немедленным принятием решений, а также для того, чтобы связать состояние отказа с соответствующим аварийным предупреждением или обозначить точки для анализа тенденций, данные с помощью программного обеспечения HMI/SCADA визуализируются в режиме реального времени. В то же время поступающие данные могут быть записаны и проанализированы с помощью масштабируемого и устойчивого к жестким условиям заводской окружающей среды сервера исторических данных предприятия. Для более эффективного использования больших данных дополнительные объемы памяти, выделенные для хранения и быстрого поиска информации в последних репозиториях хранения исторических данных, дополняют текущую информацию 2D- и 3D графическими отображениями, которые обеспечивают передовыми софтверными решениями программное обеспечение HMI/SCADA. Ниже представлены девять лучших практических стратегий, показывающих, как с большей выгодой использовать исторические данные и программное обеспечение HMI/SCADA.

Успех аналитики больших данных коренится в накоплении и обработке исторических данных и в применении HMI.

 

Интегрированное в облако хранение данных

Репозитории хранения исторических данных премиум-класса интегрированы с последними достижениями в области облачных технологий. Высокоскоростной и надежный промышленный репозиторий хранения исторических данных становится еще более масштабируемым при его интеграции с платформой облачных приложений, таких как Microsoft Azure, позволяя получать доступ к «большим данным» с любого рабочего десктопа, веб-браузера или мобильного устройства. При таком подходе, благодаря простоте установки и минимальных требованиях к обслуживанию этих решений, IT-расходы снижаются, что позволяет организациям увеличивать число базовых приложений для изменения своего бизнеса. Уровень сотрудничества при этом возрастает, а сохранение необходимого уровня безопасности обеспечивается с помощью надежных поставщиков оборудования и программного обеспечения.

 

Улучшение синхронизации данных

Регистратор данных для хранения коммуникационной информации может агрегировать и объединять сведения с любого сервера исторических данных предприятия. Эта функция позволяет репозиторию хранения исторических данных обмениваться сведениями с другими иерархическими хранилищами информации подобного типа (этого же или иного изготовителя), а также со сторонними серверами. Эти обмены данными могут вызываться по графику или быть выполнены по требованию вручную, независимо от того, будет ли сервер расположен в каком-либо конкретном помещении или он находится в облаке. Это позволяет осуществлять дистанционный доступ к наиболее важной информации с максимальной гибкостью и должным управлением.

Встроенное ПО HMI и репозитория исторических данных помогает организациям превратить большие данные в действенный инструмент возврата инвестиций.

 

Высокая скорость

Используя алгоритмы сжатия данных Swinging Door (алгоритм Swinging Door — «вращающаяся дверь», при котором хранится только информация о скорости изменения данных), можно обеспечить высокоскоростной сбор данных на уровне более чем 100 тыс. событий в секунду. Автоматическое архивирование может осуществляться планово или по команде планировщика архивов данных, освобождая пространство на диске и выполняя резервное копирование файлов для обеспечения их хранения и возможности обращения к ним в дальнейшем при возникшей необходимости.

 

Максимальная совместимость, открытые стандарты

Системы обработки исторических данных в полной мере используют новейшие компьютерные технологии, основанные на 64-битных Microsoft.NET, с их многочисленными функциями, включая и полное использование возможностей многоядерных аппаратных средств. Последние должны быть сертифицированы для использования с новейшими операционными системами, такими как Microsoft Windows 8, Microsoft Windows Server 2012, вскоре и с Microsoft Windows 10, а также с платформой Microsoft SQL Server Business Intelligence и с Microsoft Office 365. Стандарты связи OPC UA (Unified Architecture) и доступное ныне множество других протоколов поддерживают подключение к уже существующей инфраструктуре. Для того чтобы минимизировать влияние на существующую инфраструктуру завода, сторонние OPC HDA (Historical Data Access) должны гарантировать совместимость с сотнями приложений.

 

Широкое резервирование

Передовые серверы исторических данных поддерживают резервирование на всех уровнях, включая использование дистанционных сборщиков данных, множественных распределенных регистраторов, а также нескольких классических OPC-интерфейсов и OPC UA. Благодаря интеграции автоматически переключаемых активных регистраторов, организации обеспечивают для себя проведение операций с максимально возможным уровнем доступности и производительности.

 

Интеллектуальная технология управления производственными активами

Растущей потребностью для серверов исторических данных является их интеграция с инструментами по управлению производственными активами. Некоторые репозитории хранения исторических данных можно интегрировать с ISA-95-совместимыми инструментами моделирования поведения производственных активов (наиболее вероятно это осуществимо с подключенным компонентом HMI/SCADA). Как только произойдет подключение, то любой анализ, выведенный при помощи исторических данных, может быть включен в качестве свойства любого производственного актива, а впоследствии, уже в режиме реального времени, в качестве конкретного значения может использоваться в рамках человеко-машинного интерфейса.

 

Мощные эффективные расчеты

Расширенные возможности в части выполнения различных расчетов позволяют пользователям конфигурировать систему для выполнения сложных вычислений, которые могут вызываться периодически или при каких-то заданных условиях изменения данных. Для этого могут быть использованы гибкая установка даты и времени, необходимые математические составляющие, заданная последовательность вывода данных, а также функция извлечения исторических данных для выполнения детального анализа.

 

Добавление данных

Соответствующие инструменты могут автоматически или вручную добавлять данные в состав исторических, импортировать исторические данные или вводить информацию из различных баз данных, включая сторонние базы исторических данных, устройства нижнего уровня, программируемые логические контроллеры и иное оборудование.

 

Визуализация системы HMI/SCADA с возможностью повторной обработки данных

Исторические данные в человеко-машинном интерфейсе должны быть столь же легко доступны, как и текущие данные. Они выступают как дополнение к текущим данным, представляемым в режиме реального времени, используя при этом соответствующие необходимые условные обозначения и представления, такие как: данные с датчиков, тенденции, сетки, диаграммы или анимированные объекты. Полностью настраиваемая оператором 2D- или 3D-графика, показывающая тенденции, может привнести в приложения больше жизненности. Обширная библиотека 2D- и 3D-графиков (например, графики зависимостей X от Y и логарифмических зависимостей, кривые, подобные вычерчиваемым на ленте самописца, гистограммы, круговые диаграммы и т. п.) дает ясные и точные представления данных.

человеко-машинный интерфейс, контролирующий манипулятор робота

Рис. 1. Повторное использование исторических данных в человеко-машинном интерфейсе, контролирующем манипулятор робота

Для настройки тенденций под желания оператора (т. е. для кастомизации и адаптации имеющегося продукта под конкретного потребителя) могут быть использованы интуитивно понятные ленты данных и галереи изображений. Для просмотра нескольких тенденций одновременно пользователи должны иметь возможность перетаскивать на экране источники данных во время операций в ходе их выполнения. Данные могут быть просмотрены в табличных форматах с возможностью включения в них комментариев от оператора, а также с возможностью управления данными, полученными в лабораторных условиях, и данными аудита. Полезной функцией для компаний является и политика поддержки требований стандарта 21 CFR Part 11 в SCADA-пакете. (Стандарт 21 CFR Part 11 регламентирует использование электронных подписей и ведение электронных записей; цель стандарта — обеспечить регистрацию всех рабочих условий, влияющих на безопасность, эффективность и качество конечных изделий, одновременно с подробностями, связанными с подтверждением идентичности оператора и объяснением предпринятых действий). Воспроизведение исторических данных является инновационной функцией. Она позволяет пользователям взаимодействовать с выведенной на экране управления информацией так, чтобы можно было ее приостановить, перемотать вперед и повторить движение данных своих производственных активов и оборудования, соответствующих зарегистрированным сведениям в репозитории хранения исторических данных (рис. 1, 2).

Повторное использование исторических данных по управлению чиллером (охладителем)

Рис. 2. Повторное использование исторических данных по управлению чиллером (охладителем)

Эти принципы должны помочь организациям в определении наилучшего сочетания исторических данных и программных компонентов HMI/SCADA и превратить «большие данные» в действенный инструмент возврата вложенных инвестиций.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *