Informator_techniczny_Wonderware_007.pdf

INFORMATOR TECHNICZNY WONDERWARE

Informator Techniczny nr 7

06-11-1998

Wonderware IndustrialSQL Server

Jak efektywnie zarządzać informacją generowaną przez proces

technologiczny

Wstęp

Jakie zadanie maja bazy danych w obecnym świecie?

Mają wspomagać procesy decyzyjne (biznesowe) poprzez upraszczanie i automatyzowanie analiz

danych a wiec poprzez dawanie użytkownikom odpowiedniej informacji o odpowiedniej jakości

(wiarygodności i spójności) w odpowiednim miejscu i w odpowiednim czasie.

Patrząc jednak w historie baz danych można dojść do wniosku ze nie od razu spełniano ten warunek.

Wczesne rozwiązania baz danych stosowane wtedy tylko i wyłącznie w biurach, a nie w procesach

technologicznych zawierały dość duże ilości danych często powtarzanych i niespójnych ze sobą,

reprezentowanych często w niezgodnych ze sobą formatach. Dopiero relacyjne bazy danych rozwiązały

szereg niedoskonałości wcześniejszych rozwiązań i stały się de facto standardem architektury baz

danych.

Jednak co się okazuje? W kontekście zastosowań baz danych w automatyce przemysłowej,

konwencjonalne systemy zarządzania relacyjnymi bazami danych maja szereg ograniczeń i w swojej

postaci wyjściowej nie nadają się do stosowania w przemyśle. Oczywiście taki stan rzeczy sprowokował

firmę Wonderware do utworzenia produktu o nazwie IndustrialSQL Server, który ma za zadanie

rozwiązać wszystkie istniejące ograniczenia i być kompletnym rozwiązaniem dedykowanym dla

zaspokojenia potrzeb przemysłu.

Ewolucja w zarządzaniu informacja

Prześledźmy historie rozwoju baz danych w szczególności jeśli chodzi o zastosowania w przemyśle.

Pierwsze komputery nie były w stanie w ogóle zbierać jakichkolwiek danych o jakiejkolwiek długości.

Programiści i użytkownicy wkrótce zdali sobie sprawę z wartości danych zbieranych w celu przeliczeń i

analiz i wraz z rozwojem mocy obliczeniowej komputerów oraz pojemności nośników danych, bazy

danych zaczęły się dynamicznie rozwijać i nic nie wskazuje na to aby miało się to zmienić w najbliższej

przyszłości.

Systemy zarządzania informacja w przemyśle i systemy sterowania zawsze pozostają w tyle w

implementacji nowoczesnych technologii informatycznych i bazy danych nie są tu żadnym wyjątkiem.

Zanim w ogóle bazy danych ujrzały światło dzienne, dane były składowane w plikach. Wczesne systemy

zarządzania plikami były zaprojektowane tak aby wspomagać programistów w tworzeniu, zapisywaniu,

uaktualnianiu i czytaniu plików. Nota bene sterownik PLC zarządza danymi w dosyć podobny sposób,

pozwalając na odczyt odpowiedniej zmiennej poprzez odczytanie odpowiedniego rejestru sterownika.

Program sterujący musi wiedzieć dokładnie gdzie znajduje się na dysku dana wartość aby ja odczytać, a

do odczytu wartości potrzebne są czasami dosyć skomplikowane algorytmy wyliczające położenia

danych.

ASTOR Sp. z o.o.

Dział Oprogramowania Przemysłowego

ul. Smoleńsk 29, 31-112 Kraków

e-mail: wonderware1@astor.com.pl

http://www.astor.com.pl

tel.: 012 428-63-30

fax: 012 428-63-09

Pierwsza próba oderwania programów od fizycznych struktur danych były indeksy a ściśle pliki

indeksowe. Dawały one dostęp do konkretnych danych poprzez specjalne klucze indeksowe. Np. typowe

pliki historyczne programów wizualizacyjnych (takie jak pliki *.lgh programu Wonderware InTouch) są

indeksowane (czyli porządkowane) za pomocą indeksów (w przypadku programu InTouch są to pliki

*.idx). Tak wiec znając nazwę zmiennej , która chcemy odczytać możemy łatwiej i szybciej znaleźć

miejsce w pliku gdzie znajdują się wartości tej zmiennej za wymagany czas. Pliki indeksowe mimo

wszystko maja jednak szereg ograniczeń jakie musi mięć plaska struktura plików z jednym punktem

dostępu.

W związku z tym wymyślono hierarchiczne bazy danych. Ten rodzaj baz porządkuje dane w hierarchie,

gdzie jednak kategoria danych jest podzbiorem innej kategorii. Np. fabryka ma kilka linii produkcyjnych,

każda z nich ma pewna ilość maszyn, w każdej maszynie jest pewna ilość pomiarów (czyli zmiennych).

Ten sposób gromadzenia i przedstawiania danych działa dobrze tam gdzie użytkownik przegląda dane

w sposób związany z ich hierarchią, ale w sytuacji kiedy np. wymagany jest raport zawierający dane nie

związane z powodami awarii linii produkcyjnej, ale związane z konkretnym produktem czy transzą

(wsadem) mógłby być zarówno skomplikowany jak i mało efektywny.

A ponadto ponieważ nasza rzeczywistość nie jest hierarchiczna, wiec z czasem powstały sieciowe bazy

danych, które mogłyby pomieścić bardziej skomplikowane, sieciowe relacje pomiędzy danymi. Chociaż

programy odczytujące dane były już dużo mniej zależne od fizycznych struktur danych, tym niemniej

musiały one wiedzieć jak poruszać się po tych strukturach i były zależne od jakichkolwiek zmian.

Większość systemów zarządzania informacja z produkcji ( Production Information Managment Systems -

PIMS ) dostępna dzisiaj bazuje na hierarchicznych lub sieciowych modelach danych i podlega wszystkim

ograniczeniom wymienionym wcześniej. Czasami można spotkać próby wykorzystania biurowych baz

danych do zbierania danych z procesów, ale okazuje się ze aby efektywnie zarządzać informacja

pochodząca z procesów przemysłowych potrzeba mięć cos więcej niż to co jest dostarczane przez

standardowe systemy zbierania i udostępniania danych przeznaczone dla biura.

Systemy zarządzania relacyjnymi bazami danych

W końcu relacyjne bazy danych odseparowały programy od struktur danych i pozwoliły modelom danych

efektywnie odzwierciedlać środowisko w którym te dane były zbierane. Był to duży skok naprzód i to z co

najmniej kilku powodów.

Modele danych, które odzwierciedlają środowisko, w którym zbierane są dane, są intuicyjne dla

użytkowników tych danych (niekoniecznie dla programistów)

Wyobraźmy sobie środowisko produkcyjne fabryki. Zmienne analogowe (odnoszące się do pomiarów w

procesie) maja swoja informacje konfiguracyjna (nazwa pomiaru, opis pomiaru, jednostki inżynierskie),

maja także swoja historie pomiarów, a także limity alarmowe. Każda zmienna może należeć do jednej

lub wielu grup zmiennych (np. do grupy zmiennych należących do pompy A lub do grupy zmiennych

zawartych na oknie synoptycznym B itd.). Uproszczona struktura danych odzwierciedlająca środowisko

produkcyjne jest pokazana poniżej.

grupa

zmiennych

zmienna

analogowa

lista grup

limity alarmowe

historia zmian

zmiennych analogowych

Elegancja relacyjnego modelu danych jest jeszcze bardziej oczywista kiedy weźmiemy pod uwagę

różnego rodzaju zapytania, które mogą być wykonywane względem tej struktury, np. użytkownik może

pytać o następujące rzeczy:

• bieżące wartości wszystkich zmiennych będących w stanie alarmowym,

• listę zdarzeń (chwil czasowych) kiedy zmienne należące do pompy A weszły w stan alarmowy,

• listę zdarzeń (chwil czasowych) kiedy zmienne mierzone w stopnia Celsjusza weszły w stan

alarmowy,

• wszystkie limity alarmowe dla zmiennych.

Możliwości tworzenia zapytań są właściwie nieskończone, ponieważ relacyjny model danych może

zawierać w sobie wiele struktur hierarchicznych i sieciowych powiązań, łącznie z możliwością tworzenia

przekrojowych widoków. Relacyjny model danych daje użytkownikom maksimum elastyczności, a

zapytania specyfikują rodzaj danych jakie maja być odczytane i zanalizowane a nie sposób w jaki je

odczytać.

Dane mogą być kompletnie zreorganizowane na poziomie fizycznym bez wpływu na programy

aplikacyjne z nich korzystające

Ważnym skutkiem ubocznym tej zalety jest pojawienie się architektury klient-serwer oferującej

możliwość centralnej kontroli i administracji danymi wraz z jednoczesna łatwością używania ( user

friendly ) programów klienckich odtwarzających i analizujących dane.

Powtarzające się dane mogą być zredukowane poprzez normalizacje

Normalizacja jest to proces porządkowania bazy danych polegający na usunięciu powtarzających się

danych i umieszczeniu ich w osobnej tablicy a następnie odpowiednim zdefiniowaniu relacji/ Np. zamiast

mięć tablice klientów i dla każdego z nich wpisywać nazwę firmy i jej adres, można mięć tablice klientów-

osób oraz tablice klientów-firm i powiązać osoby z tablicy osób z odpowiednimi firmami w tablicy firm za

pomocą relacji. W ten sposób jeżeli zmieni się np. adres firmy to jednokrotna zmiana adresu w tablicy

firm spowoduje automatyczne poprawienie danych osób.

Dobrze zaprojektowany i znormalizowany model danych potrzebuje mniej miejsca na dysku twardym i

minimalizuje możliwość powstawania niespójności danych wtedy gdy te same dane są powtarzane w

różnych miejscach bazy.

Być może ważniejsze niż zalety właściwe dla relacyjnych baz danych były zalety związane z

przemysłowym super-standardem - językiem SQL ( Structured Query Language - język zapytań

strukturalnych). SQL jest językiem używanym przez programy aplikacyjne w celu komunikowania się z

bazami danych i został przyjęty przez wszystkich znaczących producentów baz danych i programów

klienckich do pobierania i analizy danych. Jest to wiec język rozumiany i używany przez wszystkich,

przez co zapewnia wspólna podstawę dla zarządzania danymi, definicja danych i ich przetwarzaniem.

Język SQL i interfejs ODBC 1 udostępniają poziom otwartości systemów nie spotykany dotąd w

środowisku informatyki przemysłowej. Stad w krótkim czasie mogą powstać setki narzędzi klienckich

zdolne do tworzenia zapytań o dane według tych standardów. Przykładem mogą być narzędzia

przeznaczone przez firmę Wonderware do współpracy z IndustrialSQL Server’em takie jak:

• QuickLook - program do szybkiego odtwarzania danych zbieranych przez IndustrialSQL Server’a

w formie tabel liczbowych.

• Trend - program do tworzenia wykresów na podstawie danych zbieranych w IndustrialSQL

Server.

• Vector - program do tworzenia wykresów x-y na podstawie danych z IndustrialSQL Server’a.

• IndustrialWorkbook - dodatek do Excel’a ułatwiający pobieranie danych z IndustrialSQL Server’a

i wstawianie ich do arkusza Excel’a.

Ponadto szereg producentów niezależnych od Wonderware oferuje swoje dodatki wspomagające

odzyskiwanie i analizę danych z IndustrialSQL Server’a, żeby wspomnieć tylko:

• DataWorks Calc - dodatek do programu Excel wspomagający i automatyzujący tworzenie

raportów na podstawie danych pobieranych z IndustrialSQL Server’a.

• DataWorks Report - dodatek do programu Microsoft Word wspomagający tworzenie raportów w

oparciu o dane z IndustrialSQL Servera, mający pełne możliwości formatowania wyglądu

raportów oraz pełne możliwości tworzenia zapytań SQL.

1 Interfejs ODBC ( Open DataBase Connectivity ) jest to uniwersalny interfejs umożliwiający aplikacjom dostęp do bazy

danych za pomocą jednego protokołu ODBC. Technologia ta uniezależnia programy klienckie od formatu składowania

danych występujących w systemach zarządzania bazami danych.

• DataWorks View - oprogramowanie pozwalające na tworzenie graficznych ekranów

odzwierciedlających stany zmiennych zbieranych przez IndustrialSQL Servera (dotyczy zarówno

bieżących jak i historycznych wartości), np. oprogramowanie pozwala na szybkie prze-

analizowanie na graficznym obrazie co się działo z systemem w czasie ostatniej awarii, itd.

• Web@aGlance Tools for IndustrialSQL - narzędzia umożliwiające podgląd aplikacji programu

InTouch poprzez siec Internet, ekrany aplikacji są animowane na podstawie danych pobieranych

z IndustrialSQL Server.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: