Интеграция АСУТП и АСУП

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