4.1. Plant Information System
Назначение программного
обеспечения PI System - сбор, хранение, обработка и представление
информации. Каждая из перечисленных выше
функций реализуется посредством различных
компонентов и модулей программного обеспечения
PI System.
- Для сбора и передачи данных от действующих на предприятии АСУТП можно использовать стандартные PI-OPC-интерфейсы. Это позволит унифицировать программное обеспечение и снизить стоимость информационной системы. PI-интерфейсы обеспечивают:
- получение и запись данных от SCADA, DCS, контроллеров в режиме реального
времени по событиям или расписанию с
дискретностью до миллисекунды;
- автоматическое оповещение о нарушении физической связи PI- сервера
и PI-интерфейса;
- автоматическое восстановление данных
при восстановлении связи;
- сжатие данных для снижения трафика в локальной сети.
Гарантированная доставка
данных (без резервирования физического
канала) обеспечивается способностью PI-интерфейсов буферизовать
данные за несколько суток в условиях
отсутствия связи и автоматически передавать
данные в PI-сервер при ее восстановлении.
PI-интерфейс имеет минимальный
трафик в сети (80-100 Кбит/с при
передаче 25000 параметров) за счет сжатия
данных на уровне интерфейса, использования
PI-API протокола передачи данных и оптимальной
настройки сжатия данных на уровне интерфейса
– возможности передачи данных по расписанию
или событию. PI-интерфейс обеспечивает
двухсторонний обмен данными между PI System
и АСУТП и возможность передачи и хранения
данных с миллисекундной отметкой времени.
Таким образом, PI-интерфейс предъявляет
минимальные требования к физическому
каналу связи: протокол TCP/IP, скорость передачи
64 Кбит/с. Канал связи с такими характеристиками
обеспечивает гарантированную передачу
10000 параметров.
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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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 рассчит</span