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.

Þ 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.

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:

- PI API (Application Programming Interface) - набор программ, обеспечивающий общий программный интерфейс к PI System;

- PI SDK (Software Development Kit) - набор инструментов программирования, обеспечивающих доступ к PI-серверам и связанным с ними подсистемам;

- PI ODBC (Open Database Connectivity) - представляет PI System как реляционную базу данных. Он определяет доступ к ее содержимому в стандартном формате и позволяет принимать и выполнять команды SQL;

- PI OLEDB - позволяет PI System принимать запросы аналогично реляционным базам данных.

Þ Функция представления информации пользователям (руководителям и специалистам предприятия) в PI System реализуется с помощью клиентских приложений.

Стандартные программы позволяют пользователю, не прибегая к помощи программистов, разрабатывать экранные формы с графическим и табличным представлением информации в удобном для себя виде. При этом доступна вся собранная и обработанная информация, хранящаяся в PI-сервере, независимо от ее источника и типа.

PI ProcessBook (PI-PB) – клиентское приложение, служащее для отображения информации, хранящейся в PI DataStorage и в других источниках данных. Для быстрой оценки состояния производства приложение позволяет создавать и отображать настраиваемые мнемосхемы и тренды. Переключение между режимами разработки и просмотра производится простым щелчком мыши.

Скорость извлечения данных из PI DataStorage очень высока и не зависит от количества одновременно работающих клиентов и того, что они работают с одними и теми же данными.

Для расширения возможностей в PI-PB встроен Visual Basic for Application (VBA).

PI DataLink - часто используемое клиентское приложение. Оно позволяет применять для анализа данных электронные таблицы Excel. DataLink выводит данные в электронную таблицу и позволяет просматривать их известными средствами Excel. Данное приложение удобно для формирования различных отчетов.

PI-Manual Logger (PI-ML) - приложение, предназначенное для ручного ввода данных (лабораторных данных, показаний приборов без стандартного выходного сигнала) в архив PI System. Данные могут вводиться из текстовых файлов и с переносных терминалов HHT (Нand Нeld Terminals), роль которых могут выполнять миниатюрные компьютеры класса Palm Top или другие устройства.

PI Batch View (PI-PC&PI-PB Add-in) - приложение, позволяющее просматривать периодические процессы, главным образом при производстве продукции партиями (резервуары, смешение). Программное обеспечение позволяет выделять партии продукции в архиве по их идентификаторам, просматривать ход процесса производства партии продукта, сравнивать между собой графики, соответствующие конкретным партиям, сравнивать партии с некоторыми «эталонными», формировать отчеты по установкам, партиям и группам партий.

PI Active View - предназначен для просмотра PI-архива и выборки данных через Интернет.