Aktuální vydání

celé číslo

01

2024

Automatizace skladování, logistiky a manipulace s materiálem

Programovatelné automaty, průmyslové počítače, jednotky I/O, bezpečnostní systémy

celé číslo

IndustrialSQL Server 9.0 – základ pro výrobní inteligenci

číslo 3/2006

IndustrialSQL Server 9.0 – základ pro výrobní inteligenci

Podniky se neustále snaží vylepšovat své výrobní a technologické operace, protože si uvědomují, že efektivní chod výroby významně zvyšuje ziskovost podnikání. A klíč ke zlepšení je často skryt „někde„ ve velkém množství datových údajů obsahujících informace o skutečném chodu výroby.

Zpracování velkých množství údajů je nemyslitelné bez výpočetní techniky a výkonných softwarových prostředků – např. od firmy Wonderware.

Historizační databáze Wonderware Industrial SQL Server je řešením pro rychlý sběr velkého množství dat z výrobních procesů a jejich efektivní uložení.

Surová data je však nutné transformovat na informace nezbytné pro zhodnocení situace a porozumění tomu, co a proč se ve výrobním prostředí děje. K tomu je určena sada klientských aplikací Wonderware Active Factory, poskytující bohaté možnosti pro analýzu dat uložených v databázi Industrial SQL Server.

Active Factory zajišťuje přístup všem zainteresovaným pracovníkům podniku k přesným výrobním informacím v potřebném čase. Získaná „výrobní inteligence„ umožňuje přijímat kvalifikovaná rozhodnutí pro průběžnou optimalizaci výroby.

Od uvedení první verze Industrial SQL Server na trh v roce 1997 bylo již celosvětově prodáno více než 20 000 licencí, včetně mnoha v ČR a SR. Čtenáři časopisu Automa byli o této „tovární“ databázi průběžně informováni [1], [2], [3], [4].

Nová verze historizační databáze Industrial SQL Server 9.0 přináší mnoho nových vlastností, které zvyšují její využitelnost v aplikacích jakékoliv velikosti, výkonnosti a topologie – od malých historizačních projektů až po celopodniková řešení, včetně efektivní podpory geograficky rozlehlých aplikací SCADA se specifickými požadavky na komunikaci. Současně byla uvedena nová generace skupiny klientských aplikací Wonderware Active Factory 9.1.

V tomto příspěvku je stručně připomenuta základní charakteristika obou uvedených softwarových produktů a přehledně představeny nejdůležitější vylepšení.

Industrial SQL Server 9.0

Charakteristika produktu
Industrial SQL Server je historizační databáze určená pro sběr, ukládání a poskytování velkého množství procesních a technologických dat v reálném čase. Kombinuje otevřenost relační databáze, danou použitím databázového systému Microsoft SQL Server, s optimalizacemi pro vysoký výkon a efektivní ukládání dat.

Jádro systému tvoří databázový server Microsoft SQL Server 2000, jehož dotazovací stroj poskytuje otevřený a univerzální přístup nejenom k uloženým technologickým datům, ale i k ostatním údajům souvisejícím s výrobou (např. konfigurační parametry systémů, výrobní události, bilanční výpočty, poruchové stavy, prostoje zařízení aj.).

Industrial SQL Server zajišťuje automatický sběr velkého objemu dat z běžných i proprietárních řídicích systémů (typicky z programovatelných automatů – PLC nebo systémů DCS), jejich efektivní uložení na disk a rychlé zpřístupnění desítkám až stovkám klientských aplikací. Získává data řádově stokrát rychleji než jiné běžné relační databáze a ukládá je na zlomek běžně potřebného místa. Data z různých výrobních zdrojů zpracovává v reálném čase a umožňuje je sjednotit i s manuálně vkládanými či staršími daty, popř. s daty uloženými mimo centrální databázi během výpadků sítě v distribuovaných systémech.

Otevřenost databáze Industrial SQL Server, daná použitím relační databáze Microsoft SQL Server, zaručuje snadný přístup k datům z libovolných klientských aplikací podporujících dotazovací standard SQL.

Pro grafickou prezentaci a reportní sestavy mohou uživatelé použít např. sadu hotových klientských aplikací Active Factory od firmy Wonderware, programy Microsoft Excel, Word nebo Access z kancelářské sady Microsoft Office, specializované aplikace pro hloubkovou inženýrskou nebo statistickou analýzu, popř. i vlastní klientské programy napsané přesně podle požadavků koncových uživatelů ve všeobecně používaných vývojových nástrojích (MS Visual Studio, Delphi aj.).

Rozšíření možností ukládání procesních dat
Mechanismy pro ukládání procesních hodnot do databáze byly rozšířeny o dva nové režimy ukládání – Swinging Door a Force Storage.

Režim Swinging Door je algoritmus pro velmi efektivní ukládání procesních dat. Na rozdíl od již používaných metod ukládání (cyklické nebo změnové) se tento algoritmus vyznačuje významnou úsporou úložného prostoru na disku. Celková redukce místa je až 70 %; to může významně zlevnit potřebný serverový počítač. I přes tuto úsporu však prezentace technologické veličiny při načítání může být za jistých podmínek věrohodnější než u ostatních režimů ukládání dat. Výhody tohoto režimu vyniknou zejména u velkých aplikací s mnoha proměnnými a velkou četností jejich ukládání.

Režim Force Storage si neklade za cíl optimalizovat úložný prostor, spíše naopak. Jde o tzv. nucené ukládání dat, kdy jsou hodnoty proměnné a související informace ukládány např. v pravidelných časových intervalech i v případě, že u dané proměnné nedošlo ke změně hodnoty, popř. datové kvality.

Nové režimy pro efektivnější načítání dat
Velmi důležitým rozšířením je implementace dalších deseti režimů pro načítání uložených dat. Nové agregační analýzy a analýzy typu Time-in-State významně ovlivňují rychlost a efektivitu načítání dat (až o 90 %), redukují zatížení sítě a zajišťují transformaci surových dat na informace nezbytné pro hodnocení výkonnosti výroby.

Zjištění odpovědí na otázky typu „jak dlouho je již dané zařízení v provozu?„ nebo „kolikrát za směnu se otevřel ventil přepouštění?„ je nyní snadnější a rychlejší.

Optimalizace komunikace pro nestabilní nebo pomalé sítě
Industrial SQL Server 9.0 obsahuje vylepšení pro provoz v nestabilních nebo pomalých komunikačních sítích, které se vyskytují např. v geograficky rozsáhlých aplikacích SCADA (plynovody, ropovody, vodárenské nebo energetické sítě apod.).

Nestabilní síť lze definovat jako síť, která se vyznačuje náhodnými opakovanými výpadky spojení v délce několik sekund.

Za pomalou lze považovat síť, která neumožňuje komunikaci přenosovou rychlostí vyšší než 56 kb/s, a potýká se tedy s problémy „zahlcení„ šířky přenosového pásma. Navíc zde obvykle dochází i k výpadkům v komunikaci jako v prostředí nestabilních sítí. Chování těchto sítí ovlivňuje vykonávání služeb Remote IDAS, které realizují vzdálený sběr dat v distribuovaných síťových architekturách, i režim Store & Forward pro lokální ukládání dat a následné dohrávání dat při výpadku komunikace mezi vzdáleným uzlem a databází Industrial SQL Server.

Industrial SQL Server 9.0 umožňuje konfigurovat sady parametrů zajišťujících optimalizaci datového přenosu ze vzdálené služby Remote IDAS a pro činnost režimu Store & Forward. Jde např. o možnost nastavení velikosti přenášeného datového paketu při dohrávání dat v režimu Store & Forward, aby nedocházelo k zahlcení přenosového pásma, nastavení prodlevy v kopírování dat aj.

Rozšířená škálovatelnost, vylepšená správa
Licenční politika byla pro databázi Industrial SQL Server 9.0 přepracována tak, aby lépe vyhovovala potřebám zákazníků. Industrial SQL Server 9.0 je nyní dostupný ve třech edicích – Personal, Standard a Enterprise pro aplikace různých velikostí, provozované na různých verzích operačních systémů a s různými požadavky na výkonnost nebo dostupnost.

Obr. 1.

Obr. 1. Hierarchický model výrobní technologie je přístupný i z prostředí klientských aplikací Active Factory

Grafický vzhled nástroje InSQL Console pro konfiguraci a správu databáze Industrial SQL Server byl upraven do podoby Microsoft Windows XP. Kromě změny vzhledu byly rozšířeny i některé konfigurační možnosti tohoto nástroje.

Těsnější integrace s aplikačním serverem Wonderware Industrial Application Server
Objektový model výrobní technologie sestavený ve vývojovém prostředí IDE (Integrated Development Environment) ve vizualizačních aplikacích na bázi Industrial Application Server je přístupný také pro uživatele databáze Industrial SQL Server 9.0. Hierarchický model výrobních zařízení, včetně přímého přístupu k proměnným z jednotlivých objektů, lze procházet v prostředí konfiguračního nástroje InSQL Console v databázi Industrial SQL Server nebo v klientských nástrojích Wonderware Active Factory 9.0 (obr. 1).

Snadnější profylaxe a správa systému

Pro snadnou analýzu výkonnosti a sledování chování databáze Industrial SQL Server lze využít až 118 proměnných generovaných systémem. Systémové informace, jako např. stav jednotlivých služeb nebo výkonnostní charakteristiky, mohou administrátoři získat s využitím libovolné aplikace buď prostřednictvím obecného dotazu SQL, nebo připojením ke komunikačnímu serveru InSQLIOS I/O Server pomocí protokolu Suitelink nebo OPC.

Industrial SQL Server 9.0 Software Developer’s Kit (SDK)
Zajímavou novinkou je uvolnění doplňujícího vývojářského nástroje Industrial SQL Server Software Toolkit, určeného pro vývojovou platformu Microsoft Visual Studio (C# nebo VB.NET).

Vývojáři mohou pomocí tohoto nástroje efektivně řešit specifické potřeby uživatelů – např. vytvořit objekt umožňující nativní přístup k uloženým datům v databázi Industrial SQL Server z prostředí Wonderware Industrial Application Server, komunikační ovladač pro nestandardní zařízení nebo specifickou klientskou aplikaci pro analýzu uložených dat.

Active Factory 9.1

Charakteristika produktu

Wonderware Active Factory je sada klientských analytických a reportních aplikací, která v maximální míře zpracuje data uložená v databázi Wonderware Industrial SQL Server.

Active Factory umožňuje tato data přeměnit na užitečné informace v podobě časových grafů (trendů) nebo reportů, zpřístupňuje je prostřednictvím oblíbených programů ze skupiny Microsoft Office (Excel, Word aj.) nebo je integruje s aplikacemi na bázi webových technologií, jako je např. Wonderware Suite Voyager.

Klíčová procesní a výrobní data tak mohou být prezentována v různých přehledných a srozumitelných formátech podle požadavků uživatelů.

Nové softwarové technologie
Softwarový kód produktu Active Factory 9.0 prošel zásadní modernizací, při které byly využity softwarové technologie Microsoft .NET, ASP.NET a platforma Wonderware Archestra. Jejich použití zaručuje integraci jednotlivých aplikací a objektů z Active Factory s aplikacemi, jako jsou programy kategorie SCADA/HMI nebo webové aplikace portálového typu.

Nový grafický vzhled
Grafický vzhled jednotlivých aplikací byl změněn do podoby Microsoft Windows XP a Office 2003 a umožňuje tak uživatelům intuitivní a snadné ovládání.

Obr. 2.

Obr. 2. Aplikace Active Factory Trend umožňuje např. porovnávat data od stejných proměnných v rozdílných časových intervalech

Nový vzhled výrazně oživuje pracovní plochu uživatele. Zobrazení trendů obsahují vylepšené a snadno konfigurovatelné grafické prostředí s možností volby barev, stínování, včetně použití libovolných obrazových souborů jako uživatelského pozadí grafu.

Podpora vícenásobných časových úseků
V časovém průběhu vybraných veličin, tzv. trendu, lze nyní zobrazit v jednom místě více instancí od jedné procesní proměnné; to umožňuje zobrazení jejího průběhu v různých časových intervalech.

Podpora vícenásobných časových úseků představuje významný přínos v možnostech analýzy např. u dávkových procesů. Sledování a porovnávání odchylek a jednotlivých časových sekvencí např. starší „vzorové“ dávky s novou dávkou je nyní velmi snadné a názorné (obr. 2).

Přehrávání historických dat
Nová funkce, tzv. playback, dovoluje přehrávat uložená procesní data, jako by právě vznikala v „živém„ provozu.

Playback lze výhodně využít např. při školení operátorů, kteří si mohou přehrávat typické nebo kritické průběhy procesních veličin a učit se na ně reagovat, při studiu průběhu sekvencí jednotlivých operací apod.

Nové objekty typu .NET
Často využívané objekty typu Active X (např. Active Factory iTrend a Active Factory iQuery) jsou v Active Factory 9.0 nově uvedeny i jako objekty typu .NET (obr. 3).

Obr. 3.

Obr. 3. Komponenta Active Factory Query pro výkonné dotazování dat začleněná do vizualizační aplikace Wonderware InTouch

Systémoví integrátoři a nezávislí vývojáři tak mohou integrovat možnosti Active Factory pro grafické analýzy, dotazování dat a navigaci v adresním prostoru databáze Industrial SQL Server i do svých vlastních aplikací .NET nebo webových portálů.

Závěr

Nové verze procesní historizační databáze Wonderware Industrial SQL Server 9.0 a sady klientských analytických aplikací Wonderware Active Factory 9.1 přinášejí významná technologická a funkční vylepšení pro ukládání, načítaní i následné analýzy procesních dat.

Uživatelé nyní mají ještě snadnější, rychlejší a pohodlnější přístup k přesným a aktuálním informacím z výrobního prostředí, které jim pomáhají při kvalifikovaných rozhodnutích pro průběžné zvyšování kvality a produktivity výroby.

Literatura:
[1] ČERVENKA, Z.: Wonderware IndustrialSQL Server – Real-time relační databáze. Automa, 1997, č. 9-10, s. 35–39.
[2] NIKL, J.: Wonderware IndustrialSQL Server – příklady aplikací v ČR a SR. Automa, 1999, č. 3-4, s. 49–55.
[3] NIKL, J.: Wonderware IndustrialSQL Server 7.1 a příklady aplikací v ČR. Automa, 2000, č. 6, s. 2–7.
[4] NIKL, J.: Relační databáze reálného času – Wonderware IndustrialSQL Server 8.0. Automa, 2002, č. 8-9, s. 60–63.

Internetové odkazy:
http://www.wonderware.com
http://www.pantek.cz

Ing. Jiří Nikl,
Pantek (CS) s. r. o.