Historian — это исторический архив масштаба предприятия, который обеспечивает сбор, хранение, обработку и предоставление больших объемов производственной информации с различных систем автоматизации.
Основными достоинствами пакета являются:
- простота настройки и использования
- высокая производительность и масштабируемость решений
iHistorian обеспечивает оптимальное соотношение "цена/качество" для большинства применений.
Технические характеристики iHistorian
Архитектура системы показана на рисунке. Средствами iHistorian можно организовать как небольшие архивы на 100, 300, 1000 параметров, так и хранилища производственных данных всего предприятия (до 250000 на одном сервере). iHistorian поддерживает многосерверную архитектуру, т. е. архив с распределенной базой данных. Добавляя серверы, можно создавать хранилища с неограниченным количеством архивируемых переменных.
Сбор данных в iHistorian осуществляется с помощью коллекторов — специальных программных модулей, работающих, как правило, на одном ПК с источником данных. Коллекторы поддерживают технологию Store-and-Forward ("сохрани и передай"), т.е. умеют в случае потери связи с сервером хранить данные локально, чтобы потом передать их на сервер, а также функцию автоматического восстановления связи. Эти функции и возможность создания резервных копий серверного архива обеспечивают надежный механизм доставки и хранения данных.
Конфигурирование коллекторов происходит удаленно средствами Администратора iHistorian. Коллекторы поддерживают автоматический броузинг источника данных, что позволяет устанавливать систему в общем случае за один день, т. к. самая трудоемкая процедура — формирование базы переменных — заключается в выборе их из списков соответствующих коллекторов.
Рис. 1. Архитектура iHistorian
Рис. 2. Коллекторы Вычислений и Сервер-Сервер
Коллекторы делятся на две основные группы:
- Plant Data Collectors обеспечивают сбор производственных данных с различных источников (ПЛК, SCADA, ручной ввод и т.д.);
- Transformation Collectors реализуют вычислительные задачи и задачи обмена данными между серверами.
К первой группе относятся коллекторы для FIX32, iFIX, Cimplicity, OPC и файл-коллектор. FIX/iFIX — собирает данные с одного или нескольких SCADA-узлов. Это позволяет использовать широкие возможности этих SCADA-пакетов по взаимодействию с различными контроллерами.
OPC-коллектор производит сбор данных с серверов, удовлетворяющих спецификациям OPC 1.0 или 2.0. В этом случае OPC-драйвер, созданный, например, с помощью Intellution OPC Server Toolkit, выступает самостоятельным источником данных.
Файловый коллектор загружает данные из файлов в формате CSV или XML, что обеспечивает сбор данных с устаревших систем, данных ручного ввода, лабораторных данных и т.п. Для отладки и тестирования можно использовать встроенный коллектор-симулятор. В группу Data Transformation входят Вычислительный и Сервер-Сервер коллекторы. Как видно из названия группы, задача этих модулей — преобразование уже собранных в архиве данных. Им свойственны все базовые функции коллекторов, такие как "Store-and-Forward", удаленное администрирование, работа по времени или по событию, а также и возможность работы на ПК, на котором не установлен сервер iHistorian.
Коллектор Вычислений производит необходимые преобразования данных и сохраняет результаты на сервере iHistorian в новом теге с той же временной меткой. Для конфигурации вычислений можно использовать математические выражения или специальный Wizard, который позволяет быстро настроить сбор, например, средних за сутки и т.п. Встроенный язык Visual Basic Script позволяет организовывать сложные вычисления с подключением внешних источников и возможностью организации так называемой обратной связи с помощью выполнения операций записи во внешние БД, например, в iFIX.
Коллектор Cервер-Сервер обладает всеми возможностями коллектора вычислений, однако может взаимодействовать с несколькими серверами, а также осуществлять копирование данных с одного сервера iHistorian на другой. Этот коллектор позволяет применять iHistorian для построения корпоративных систем, охватывающих несколько удаленных друг от друга предприятий.
Сервер iHistorian обеспечивает управление архивом и сервис сообщений. Менеджер архива управляет мультифайловой структурой хранилища. Администратор архива позволяет создавать резервную копию данных, не прерывая работы сервера. Многофункциональная система защиты предусматривает возможности детального разграничения прав пользователей и исключение несанкционированного доступа.
Благодаря своей нереляционной природе сервер iHistorian единовременно выполняет десятки тысяч операций записи/чтения, причем с субсекундным временным интервалом. Средняя штатная скорость записи и чтения с диска превышает 100000 событий в секунду. Эти показатели относятся только к производительности сервера, а если учесть предварительное сжатие информации на коллекторах, то общая скорость сбора данных в несколько раз превышает этот показатель.
Здесь имеет смысл подчеркнуть принципиально нереляционную базу данных iHistorian, которая создана для сбора данных из систем реального времени и имеет дело со специфичными данными. Ни по скорости, ни по принципу организации реляционные БД для этих задач не подходят. Более того, администрирование iHistorian — очень простая задача и не требует от специалиста высокой квалификации. Курс обучения по iHistorian продолжается всего 2 дня! Что же касается привычного ODBC, то есть OLEDB-провайдер и с архивом iHistorian можно работать как с обычной реляционной БД с помощью SQL-запросов. При этом разработчик имеет дело всего с 8-ми таблицами. Таким образом, специализированная iHistorian выглядит из внешних приложений вполне реляционно.
Высокая степень сжатия данных в iHistorian позволяет хранить большие массивы информации на обычных дисках. Компрессия осуществляется в два этапа — сначала на уровне коллектора, затем на уровне сервера. Коллектор посылает новое значение на сервер только в том случае, если оно не попадает в заданную зону нечувствительности или меняется признак качества данных. На сервере также задается порог чувствительности, однако новое значение сохраняется на диске, только если оно не может быть с заданной точностью восстановлено линейной интерполяцией.
Метка времени в iHistorian может иметь точность до 1 мс. Для коллекторов, расположенных на различных компьютерах в сети, предусмотрен механизм синхронизации временных меток с сервером. Это позволяет сопоставлять данные из разных источников с высокой точностью. Максимальная частота сбора данных при опросе по времени составляет 10 раз в секунду. Там, где источники данных позволяют это сделать (OPC 2.0), коллекторы могут быть сконфигурированы на опрос по событиям, что дает возможность достичь еще большей скорости сбора.
iHistorian поддерживает широкий набор типов данных, включая строки фиксированной и переменной длины, Integer, Float, BLOB (большие бинарные объекты — файлы, рисунки) и т.п.
iHistorian позволяет устанавливать отношения на данных благодаря возможности индексирования переменных. Так, идентификатор партии, хранящийся в архиве как строка, и данные, связанные с ее производством, могут быть извлечены из хранилища по этому идентификатору, а не по времени начала и конца технологического цикла. Возможны и другие типы запросов, значительно упрощающие работу с архивом и процедуру формирования отчетов.
Конечно, данные можно запрашивать и по времени. Это могут быть необработанные "сырые" данные, средние, минимальные, максимальные значения, стандартное отклонение, число и время минимумов и максимумов параметра и пр.
Для компьютера, на котором будет работать сервер iHistorian, рекомендуется соблюдать следующие минимальные системные требования: процессор Pentium III 500 MHz, 256 MB RAM. Компьютеры, на которых будут работать коллекторы данных, рекомендуется оснастить процессором Pentium III 500 MHz и 128 MB RAM. 2 GB свободного пространства нужно иметь на жестком диске для установки и работы коллектора.
Администрирование iHistorian осуществляется с помощью специального приложения или его Web-аналога. Web-администратор может быть запущен на любом компьютере, которому доступен URL сервера в сети или даже в Интернете. Он соединяется с системой iHistorian при помощи Administrator Website, который можно установить совместно с сервером iHistorian. Администратор предоставляет графический интерфейс пользователя для выполнения функций по обслуживанию iHistorian, в том числе:
- конфигурирование тегов
- обслуживание и резервное копирование архивных файлов
- конфигурирование коллекторов данных
- конфигурирование защиты
- управление коллекторами данных
- поиск и анализ системных тревог и сообщений
Эти возможности позволяют быстро установить и сконфигурировать систему.
Важной частью информационной системы производства являются клиентские приложения, обеспечивающие представление и анализ данных. GE Intelligent Platforms предлагает несколько таких клиентов для iHistorian. Это iFIX 2.6 и выше, Excel Add-In, infoAgent, OLEDB-провайдер и SDK для создания собственных приложений.
Рис. 3. Администратор iHistorian
В состав SCADA-пакета iFIX входит объект "Диаграмма", который предназначен как для отображения трендов исторических данных, так и для данных реального времени. Данные могут быть отображены во временной зоне коллектора, клиента или в зоне, назначенной вручную. На одном тренде можно просматривать данные с нескольких серверов. Помимо трендов в iFIX можно строить мнемосхемы на основе данных из iHistorian.
Встраиваемый модуль Excel Add-In для iHistorian позволяет для выбранных тегов создавать отчеты специального вида, автоматически обрабатывать информацию и анализировать результаты. Также его можно использовать для выполнения таких операций по обслуживанию тегов, как добавление, импорт/экспорт и редактирование параметров тегов. Надстройка включает три примера отчетов.
Real–Time Information Portal — Web-клиент для визуализации данных из iHistorian и других источников. Обладает большим набором инструментальных средств для построения аналитических экранов.
OLEDB-провайдер позволяет внешним приложениям работать с архивом iHistorian как со стандартной реляционной БД, состоящей из восьми таблиц, полностью описывающих данные архива и предоставляющих служебную информацию о коллекторах, тегах, сообщениях, комментариях пользователя, файлах архива. Строить запросы к этой базе можно с использованием таких служебных слов как "Сегодня", "Вчера", "Начало месяца", "Сейчас", а также выражений типа "Сейчас 1 час". Вместе с провайдером поставляется iHistorian Interactive SQL — утилита выполнения и проверки построенного SQL-запроса. OLEDB-провайдер был протестирован с такими распространенными приложениями как Oracle, MS SQL (включая импорт данных, Data Transformation Service и "Linked Servers"), MS Excel XP, iFIX и VisiconX, Seagate Crystal Reports и т.д.
iHistorian API — программный интерфейс приложений iHistorian, который обеспечивает взаимодействие между клиентами и сервером iHistorian, обеспечивает возможность чтения/записи данных и реализует программную поддержку всех административных функций.
iHistorian SDK — инструментарий разработки программ на Visual Basic или Visual Basic for Applications. При помощи SDK можно создавать собственные скрипты для выполнения сложных или часто повторяющихся задач. Более того, с его помощью можно реализовать собственный пользовательский интерфейс. Распространяется SDK бесплатно вместе с поставкой iHistorian.
Лицензируется iHistorian по количеству тегов в архиве и по числу клиентов, при этом существуют два основных варианта поставки — Standard и Enterprise. Стандартная конфигурация включает собственно архив iHistorian, коллекторы сбора данных, Excel Add-In и SDK, а Enterprise включает также коллекторы Вычислений и Сервер-Сервер. Документация по iHistorian переведена на русский язык.
PROFICY HISTORIAN presentation GE Intelligent Platforms (.pdf 1,32 Mb)
|
