Файл: Создание интегрированных систем управления. Работы по проектированию, конфигурированию и наладке.pdf

Первый уровень выполнен на базе лабораторного комплекса Festo Didactic, представляющий собой лабораторную установку имитации технологического процесса с АСУ на базе ПЛК Simatic S7-300, работающую в комплекте со станцией оператора, предусматривающей среду программирования ПЛК STEP7 и SCADAсистему WinCC с установленным на ней специализированным PI-интерфейсом.

Второй уровень представляет собой специализированный PI-сервер.

Третий уровень представляет собой вычислительную сеть на базе учебного комплекса с установленным программным обеспече-

нием MS SQL Server и Lotsia PDM Plus.

Все уровни данной системы, реализованные на персональных компьютерах, соединены между собой интерфейсом Ethernet.

9

Глава 1 ИНТЕГРИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

С ПРИМЕНЕНИЕМ PI-SYSTEM

1.1. Интерфейсы PI

Интерфейс PI – это программа, предназначенная для связи с конкретными источниками данных и сервером PI. Интерфейсы PI обеспечивают двухсторонний обмен данными между PI Server и различными DCS, SCADA, PLC, а также с бизнес-системами: SAP R/3, Oracle Application, Maximo, Baan и др. При отсутствии специализированного интерфейса обмен данными может быть осуществлен через OPC, DDE или ODBC. Существуют интерфейсы, обеспечивающие связь с системами, созданными еще в 1980 году. Разработка интерфейсов осуществляется как специалистами OSIsoft, так и сторонними независимыми разработчиками. Возможно создание собственного интерфейса при помощи пакета разработчика. Один сервер PI может принимать данные от множества интерфейсов, которые, в свою очередь, могут взаимодействовать с системами разных поколений и различных производителей.

Технология OSIsoft предусматривает распределенный и непрерывный сбор данных с поддержкой буферизации при потере связи между сервером и интерфейсом. Возможен сбор данных с систем, работающих под управлением NT, Unix или VMS, а также поддержка интерфейсов PI-to-PI. При разработке интерфейсов для упрощения их использования компания OSIsoft следует стандартам “easy to use”. В соответствии с этими стандартами для интерфейсов реализованы следующие функции:

1)удаленная конфигурация;

2)запуск/остановка/обмен сообщениями;

3)индикация некачественных данных или обрыва связи;

4)автоматическая регистрация изменений атрибутов тегов PI;

10

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