9 najlepszych praktyk – systemy archiwizacji danych oraz interfejsy HMI: fundamenty analityki danych Big Data

Integrowanie oprogramowania HMI/SCADA z oprogramowaniem archiwizującym dane pomaga w agregowaniu, łączeniu i analizowaniu zebranych danych typu Big Data oraz w uzyskaniu dzięki nim dużego zwrotu z inwestycji (Return on Investment – ROI). Technologia HMI/SCADA daje możliwość podłączenia się do macierzy źródeł danych oraz wizualizacji tych danych dla celów monitorowania i sterowania. Takimi źródłami danych mogą być np. programowalne sterowniki logiczne PLC w środowisku produkcyjnym, łączące się z serwerem OPC w centrum danych oraz takie urządzenia, jak komputery PC, laptopy, tablety czy smartfony, komunikujące się za pomocą protokołu sieciowego SNMP (Simple Network Manage Protocol) z urządzeniem sterującym budynkiem, przy wykorzystaniu protokołu ethernetowego otwartego standardu automatyki budynkowej BACnet (Building Automation and Control Networks), umożliwiającego połączenie dowolnych urządzeń od niezależnych producentów w jedną wspólną sieć. Wszystko to jest częścią koncepcji rozwojowej Internetu Rzeczy (Internet of Things), łączącego ludzi i usługi w ramach sieci internetowej. Wiodące interfejsy HMI ewoluują, aby obsłużyć tego typu koncepcję i tendencję rozwojową sieciowych systemów monitoringu i sterowania aplikacji przemysłowych.
Dane są wizualizowane w czasie rzeczywistym za pomocą oprogramowania HMI/SCADA, co pomaga w szybkim podejmowaniu decyzji, sygnalizuje awarie lub dostarcza punktów do opracowywania linii trendów. Te same dane mogą być zapisywane i analizowane przy wykorzystaniu skalowalnego oprogramowania do archiwizowania danych w zakładzie produkcyjnym. Aby jak najefektywniej wykorzystywać zbiory Big Data, w najnowszych programach archiwizujących możliwość przechowywania bardzo dużych ilości danych oraz ich szybkiego wyszukiwania jest uzupełniona bogatą wizualizacją 2D i 3D, za pomocą nowatorskiego oprogramowania HMI/SCADA.
Poniżej podano dziewięć strategii najlepszych praktyk wykorzystania oprogramowania do archiwizacji danych oraz narzędzi HMI/SCADA.

1. Chmura: przechowywanie zintegrowanych danych
Wysokiej klasy programy do archiwizacji danych są zintegrowane z najnowszą technologią opartą na tzw. chmurze. Szybki, niezawodny program archiwizujący, działający w zakładzie przemysłowym, staje się bardziej skalowalny poprzez integrację z chmurową platformą aplikacyjną, taką jak np. Microsoft Azure, umożliwiającą zdalny dostęp do danych Big Data z dowolnego komputera stacjonarnego, przeglądarki internetowej czy urządzenia mobilnego. Dzięki prostej konfiguracji i minimalnym wymaganiom dotyczącym utrzymania koszty oprogramowania są zredukowane, co pozwala firmom i zakładom na utrzymywanie podstawowych aplikacji, gdy biznes ulega zmianom. Wykorzystanie zabezpieczeń pochodzących od zaufanych dostawców sprzyja wzrostowi współpracy pomiędzy firmami.
2. Zwiększona synchronizacja danych
Komunikacja pomiędzy modułami rejestratorów danych (data logger) może wspierać agregowanie i łączenie danych z dowolnego serwera danych historycznych w fabryce. Pozwala to serwerom danych historycznych na hierarchiczną wymianę informacji zarówno z innymi serwerami podobnego typu lub marki, jak i serwerami innych producentów. Taka wymiana może być uruchamiana automatycznie, według harmonogramu lub ręcznie, niezależnie od tego, czy serwer znajduje się w budynku, czy na zewnątrz, w chmurze. Umożliwia to zdalny dostęp do najbardziej kluczowych informacji, przy maksymalnej elastyczności i kontroli.
3. Duża prędkość
Algorytm kompresji danych swinging door („drzwi wahadłowe”) umożliwia zbieranie danych z dużą prędkością, przekraczającą 100 tys. zdarzeń na sekundę. Automatyczne archiwizowanie pozwala na rutynowe lub ręczne harmonogramowanie archiwów danych, zwalnianie przestrzeni dyskowej oraz sporządzanie kopii zapasowych plików w celu długotrwałego przechowywania i odzyskiwania.
4. Maksimum kompatybilności, otwarte standardy
Program do archiwizacji danych powinien w pełni wykorzystywać najnowsze 64-bitowe technologie obliczeniowe, oparte na platformach Microsoft .NET oraz oferować liczne cechy użytkowe, w tym pełne wykorzystanie procesorów wielordzeniowych. Powinien mieć certyfikat zgodności z najnowszymi systemami operacyjnymi, takimi jak Microsoft Windows 8 i 10, Microsoft Windows Server 2012, a także z platformą Microsoft SQL Server Business Intelligence i usługą Microsoft Office 365. Standardy komunikacyjne OPC UA oraz wiele innych protokołów obsługują podłączenie do istniejącej infrastruktury. Zgodność z grupą standardów OPC HDA innych firm zapewnia interoperacyjność z setkami aplikacji w celu zminimalizowania wpływu na istniejącą infrastrukturę fabryki.

5. Redundancja
Wiodące systemy archiwizacji danych obsługują redundancję na wszystkich poziomach, co obejmuje wykorzystanie zdalnych, rozproszonych modułów zbierających dane, wiele rozproszonych rejestratorów danych oraz interfejsów OPC – klasycznych i UA. Przez integrowanie automatycznego serwera awaryjnego z aktywnymi rejestratorami danych podmioty przemysłowe realizują swoje działania na najwyższym możliwym poziomie dostępności i jakości.
6. Technologia inteligentnych zasobów
Istnieje coraz większa potrzeba integracji systemów archiwizacji danych z narzędziami do zarządzania. Niektóre programy archiwizujące mogą się integrować z narzędziem modelującym zasoby, zgodnym z normą ISA-95 (najprawdopodobniej w granicach podłączonego komponentu HMI/SCADA). Po nawiązaniu połączenia każda analiza wynikająca z programu archiwizującego dane może być dołączona jako własność każdego zasobu, a w dalszej kolejności – jako wartość prezentowana w czasie rzeczywistym w interfejsie HMI.
7. Potężne możliwości wykonywania obliczeń
Należy poszukiwać możliwości sporządzania rozszerzonych obliczeń. Pozwoli to użytkownikom na konfigurowanie złożonych działań, które mogą być wykonywane okresowo lub w przypadku każdego zdarzenia zmiany danych, przy użyciu elastycznego zestawu funkcji: daty/czasu, matematycznych, łańcuchowych oraz wyszukiwania i sprowadzania danych historycznych, w celu wykonania ich zaawansowanej analizy.
8. Wprowadzanie danych
Narzędzia mogą automatycznie lub ręcznie wprowadzać dane do programu archiwizującego, importować dane historyczne albo uzyskiwać dane z baz danych, innych programów archiwizujących, urządzeń obiektowych, sterowników PLC oraz innego sprzętu.
9. Wizualizacja HMI/SCADA z ponownym odtwarzaniem
Dane historyczne powinny być tak samo łatwo dostępne przez interfejs HMI, jak ich odpowiedniki czasu rzeczywistego, przy użyciu konwencjonalnych narzędzi i metod, takich jak wyniki pomiarów, trendy, sieci, wykresy czy obiekty animowane. W pełni dostosowywane przez użytkownika linie trendów i wykresy 2D/3D mogą zrealizować aplikacje. Bogata biblioteka wykresów 2D/3D umożliwia dokładne prezentacje danych.
Do dostosowania trendów według potrzeb użytkownika można wykorzystać intuicyjne wstęgi i galerie. Aby jednocześnie widzieć wiele linii trendów, użytkownicy powinni podczas operacji uruchamiania mieć możliwość przeciągania i upuszczania źródeł danych (drag and drop). Dane można także oglądać jako tabele, z opcją dodawania komentarzy operatora, a także zarządzania danymi laboratoryjnymi i ścieżkami audytu. Odtwarzanie danych historycznych jest nową innowacyjną funkcją, która pozwala na wykorzystanie ekranowych przycisków odtwarzania, pauzy, przewijania do tyłu, szybkiego przewijania do przodu oraz ponownego odtwarzania do oglądania przepływu danych w fabrycznych zasobach i sprzęcie, odpowiadających zarejestrowanym danym z programu archiwizującego.
Przedstawione w tekście wytyczne powinny pomóc zakładom przemysłowym w wyznaczaniu najlepszej kombinacji komponentów oprogramowania do archiwizacji danych oraz HMI/SCADA, a w efekcie – do zamiany zbiorów Big Data w realny zwrot z inwestycji.
Autor: Melissa Topp jest dyrektorką działu marketingu globalnego w firmie Iconics Inc.
Tekst pochodzi z nr 6/2016 magazynu "Control Engineering". Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.