Авторизация
Баранов О.А., Начальник Отдела продаж,
Громов Д.В., Главный инженер,
Сахно Ю.Е., Ведущий инженер,
Варпаев А.Ю., Ведущий инженер-программист
НПФ КонтрАвт
Задачи автоматизации технологических процессов чрезвычайно
разнообразны. Одна из задач, представляющая самостоятельный интерес; сбор, архивирование и обработка данных, формирование отчетов
о протекании технологических процессов, о поведении и состоянии
системы, регистрация действий персонала.
Стало уже традиционным решение, предполагающее создание
сети, применение контроллеров, серверов или компьютера, специаль-
ного программного обеспечения, то есть предполагающее построение
полноценной дорогостоящей SCADA-системы.
Всегда ли такое решение является адекватным и оптимальным?
Видимо, во всех тех случаях, когда осуществляется сбор большого числа
параметров (сотни, тысячи) и требуется непрерывный контроль за ними,
такое решение необходимо. Однако на практике часто встречаются
ситуации, когда число точек контроля (число параметров) невелико, а
данные о параметрах техпроцесса нужны не для оперативного контроля, а скорее как свидетельство качества изготовления продукции.
В таких ситуациях более адекватным по простоте реализации и
стоимости будет применение Системы сбора и архивирования данных
на базе Накопителя-архиватора DataBox. Система поэтапно решает три
задачи:
- сбор и архивирование во внутренней памяти Накопителя- архиватора DataBox значений параметров, поступающих от приборов в локальной сети по интерфейсу RS-485;
- перенос данных с Накопителя-архиватора DataBox на компьютер с помощью стандартного USB flash-носителя (флэшки). USB flash- носитель используется кратковременно только для переноса данных;
- работа с данными на компьютере как средствами MS Excel, ACCESS, так и SCADA-систем: формирование и печать таблиц, графиков, отчетов, визуализация на мнемосхеме.
Структура системы представлена на Рис. 1
Рис. 1. Структура Системы сбора и архивирования данных на базе Накопителя - архиватора DataBox
Речь идет о некотором изолированном сегменте сети с контрольно-
измерительными приборами. Наличия контроллеров, серверов, ПК не
требуется. Управление потоками данных осуществляет Накопитель-
архиватор DataBox. Он является «Мастером» в сети. Связь с другими
сетями ни горизонтально, ни вертикально не осуществляется.
Масштабы такой сети могут быть различны. Например, сеть может
охватывать только приборы, расположенные в одном шкафу управ-
ления каким-либо технологическим объектом. В то же время система
позволяет собирать данные и с нескольких шкафов.
Масштаб системы ограничен четырьмя условиями: число приборов
в сети не должно превышать 247, число параметров – 250, длина сети –
не более 1200 м, а объем данных (без переноса на ПК) – 1Гб.
Объема памяти 1 Гб достаточно для записи 10 параметров с перио-
дом 1 с в течение 200 суток. А если учесть, что данные периодически
будут переноситься на ПК, то указанный объем памяти вряд ли можно
даже рассматривать как ограничивающий фактор.
Структура системы и принцип работы с данными показывают, что
Система сбора и архивирования данных на базе Накопителя-архиватора
DataBox является оптимальным решением в тех случаях, когда создание
полномасштабной сети или радиоканала экономически и технически
нецелесообразно. Назовем совокупность факторов, при наличии кото-
рых рекомендуется применять данную систему:
- число точек контроля невелико (единицы, десятки);
- сетевые решения и SCADA-системы на предприятии не применяются;
- приборы значительно удалены друг от друга и резко возрастают затраты на сети и их прокладку;
- приборы сгруппированы, но данные обрабатываются на недоступном для сети компьютере (например, их можно пересылать по e-mail как обычный файл);
- велико влияние электромагнитных помех на сеть RS-485, так что не обеспечивается требуемый уровень качества передачи данных на большие расстояния;
- требуется редкий периодический сбор данных;
- необходимо простое и экономичное решение.
Перечисленные факторы очевидны и не требует дополнительных
комментариев.
Применение Системы сбора и архивирования данных на базе
Накопителя-архиватора DataBox обеспечивает:
- формирование протоколов о протекании технологических процессов как свидетельства качества изготовления продукции;
- формирование протоколов событий (аварийные ситуации, действия операторов, срабатывания сигнализаций и проч.);
- контроль действий оперативного персонала, повышение технологической дисциплины;
- возможность анализа технологических процессов, совершенствование технологии производства продукции;
- перенос данных в SCADA-системы в тех случаях, когда объекты не включены в единую сеть;
- защиту данных от несанкционированных изменений.
Накопитель-архиватор DataBox поддерживает одновременно три
протокола передачи данных: ModBus RTU, ModBus ASCII, RNet (прото-
кол обмена регуляторов серии МЕТАКОН). Это значит, что в одной сети
одновременно могут работать как приборы, поддерживающие ModBus
RTU, так и, например, поддерживающие RNet. Сорость обмена должна
быть установлена единая, а адреса – разные.
Накопитель может работать как с приборами, которые выпуска-
ются НПФ «КонтрАвт» в настоящее время, так и с ранее выпущенными.
Для них определена регистровая модель – перечень внутренних
параметров приборов, доступных по сети. Накопитель автоматически
использует ее при конфигурировании. В то же время Накопитель может
и работать с приборами других производителей, однако способ доступа
к данным в этом случае придется определить вручную. Способность
Системы собирать данные с приборов самых разных производителей
представляется очень полезной, поскольку на практике разнообразие
приборов, как правило, и встречается.
Следует отметить, что накопитель собирает данные непосредствен-
но из регистров приборов, а не из встроенных в приборы архивов.
Это, с одной стороны, позволяет применять все приборы (а не только
модификации с внутренними архивами), а с другой – удешевляет общее
решение.
Итак, накопитель осуществляет сбор данных от приборов и их за-
пись во встроенную память Накопителя – внутренний архив. Существует
два способа записи. Первый – запись до заполнения памяти, после
этого процесс записи прекращается. Такой способ удобен в том случае,
когда нужно записать данные непосредственно после запуска процесса
записи, а момент, когда эти данные будут перенесены с Накопителя, не-
известен. После полного заполнения внутренней памяти накопителя
данные будут храниться там неограниченно долго.
Второй способ – запись до заполнения памяти, после этого про-
исходит запись новых данных на место самых старых в соответствии
с принципом FIFO. Такой способ удобен, когда интересуют только по-
следние данные (например, за последнюю неделю), а с момента запуска
прошло значительно время (например, запись длится непрерывно уже
целый год).
Перенос данных с Накопителя-архиватора на ПК производится
с помощью обычного USB flash-носителя (флэшки), который поддер-
живает файловые системы FAT16, FAT32. Запись данных и их перенос
осуществляется разными носителями, поэтому на время переноса
данных на флэшку запись данных с приборов в сети продолжается бес-
перебойно. Способов переноса данных на флэшку также два. Первый
способ – полный перенос всех данных. Второй – перенос только тех
данных, которые были добавлены в Накопитель с момента последне-
го переноса. Второй способ рекомендуется в том случае, если на ПК
создается наращиваемый архив данных, так как исключается дубли-
рование перекрывающихся кусков данных. Но нужно иметь в виду,
что при втором способе старые данные становятся недоступными. Это
может вызвать некоторые трудности, если Накопителем пользуются
несколько человек – первый закрывает доступ следующему, а также,
если требуется восстановить старые данные с Накопителя (например,
утеряны данные на ПК).
Перед эксплуатацией Накопителя необходимо провести его на-
стройку – конфигурирование. При конфигурировании сначала уста-
навливаются общие параметры:
- дата и время часов реального времени;
- имя Накопителя;
- скорость передачи данных;
- период опроса;
- режимы записи в DataBox и в USB flash-носитель.
На следующем шаге надо сформировать структуру данных, в соответствии с которой будут собираться данные. Для этого указываются:
- имя данных в таблице;
- адреса приборов;
- типы протоколов;
- перечень параметров для записи;
- дополнительная обработка данных.
Данные на флэшке оформляются в виде текстового файла в закодированном виде. Поэтому эти данные можно перенести на ПК и
разместить их в обычной файловой системе ПК так, как это удобно пользователю.
Поскольку данные закодированы, любая попытка их изменить будет обнаружена пользователем. Это дает пользователю уверенность
в том, что данные не изменялись (в противном случае они просто будут утерянными). Раскодирование файла производится при помощи
ПО SetMaker. После раскодирования он превращается в файл в формате .CSV. Обработка данных на ПК может производиться любым удобным
для пользователя способом.
Первый способ предполагает использование широко распространенных средств обработки данных – стандартных средств MS Office.
Например, с помощью MS Excel можно формировать и печатать таблицы,
графики, диаграммы практически в любом необходимом виде, а также
математически обрабатывать данные, в том числе и статистическими
методами.
Второй способ является развитием первого и требует создания
специальных утилит средствами MS Excel или Access, упрощающих
процедуру формирования отчетов. Такие утилиты могут учитывать все
требования пользователя по обработке данных. В отличие от первого
способа, здесь возможно создание шаблонов графиков, таблиц, отчетов,
которые будут формироваться автоматически по простым командам
пользователя. Это особенно удобно, когда требуется многократно использовать стандартизированные формы отчетности и анализа.
Наконец, третий способ подразумевает интеграцию данных в
SCADA-системы, которые могут получать данные из файлов CSV.
Например, SCADA/HMI DataRate (фирмы КРУГ) имеет для этих целей
CSV-коннектор.
При загрузке данных в DataRate посредством встроенного CSV-
коннектора пользователь может развернуть архив данных за все время,
за смену или за выбранный интервал времени. После чего распечатать
отчеты, допустим, для сдачи-приемки смен, формирования паспорта
изделия или организации отчетности и т. п. Данные хранятся на компьютере в структурированной базе и в любой момент могут быть исполь-
зованы не только для просмотра, но и для проведения статистических
расчётов. Специальные сервисные функции и единый способ доступа
позволяют получить данные любого временного участка тренда. Это
даёт возможность разрабатывать типовые алгоритмы их обработки.
Богатые функциональные возможности и дружественный интерфейс модуля отчетов дают возможность легко и быстро создавать шаблоны отчетов любой структуры и сложности, осуществлять по запросу
или расписанию печать отчетов.
Разграничение доступа к отдельным компонентам и функциям
системы используется для задания необходимых полномочий и ответственности пользователей.
Итак, простое и дешевое устройство – Накопитель-архиватор
DataBox – дает в руки специалистам удобный инструмент построения
определенного класса систем сбора и архивирования данных. Задача
специалиста – применять его там, где это применение будет наиболее
адекватным по отношению к решаемым задачам и оптимальным по
функциям и цене. Надеемся, что данная статья облегчает такой выбор.
