Программный пакет Real Time Information Portal (RTIP), входящий в семейство Proficy компании GE Fanuc, является инструментом отображения и анализа производственных данных и информации в веб-среде. Он дает возможность из единого рабочего места обращаться к данным из различных источников, находящихся на всех уровнях управления и организации производственным процессом - SCADA, MES и бизнес-системах. При этом сохраняются возможности просмотра информации и универсальность доступа, присущие Microsoft Internet Explorer. Отображение данных сочетается с возможностями активного управления представлением информации в контексте предметной области с учетом знаний о производственном процессе. Характерные примеры такого представления данных и их информационного анализа содержатся в Демонстрационном проекте, устанавливающемся вместе с пакетом. В статье содержится обзор демо - проекта RTIP версии 2.6.

Клиент - серверная архитектура пакета Proficy RTIP

Пакет имеет ярко выраженную клиент - серверную архитектуру, при которой основное исполнительное ядро и все компоненты проекта находятся на сервере. На клиенте запускается лишь стандартный Microsoft Internet Explorer. При первом обращении к RTIP устанавливаются Java Run-time plug-in и апплеты, реализующие пользовательский интерфейс RTIP в режиме конфигурирования и выполнения. Подключение к источникам данных выполняется через т.н. "коннекторы", которые поддерживают обращение к различным источникам реального времени, архивам истории, реляционным базам данных, а также к другим пакетам из семейства GE Fanuc Proficy. Администрирование пользователей и проектов, подключение и настройка источников данных с построением SQL запросов, как и выполнение экранных форм с отображением информации производится на узлах - клиентах.

Пакет имеет два режима работы - конфигурирования и выполнения. В режиме конфигурирования создаются экранные формы, настраиваются связи с источниками данных, указываются пользователи и права доступа, проводится диагностика системы и решаются другие административные задачи. В режиме выполнения экранные формы отображаются, а также могут быть изменены и сохранены. Демонстрационный проект позволяет ознакомиться с примерами построения проектов RTIP, способами работы c экранными формами, получения данных и анализа информации.

Запуск демонстрационного проекта

Вызов демонстрационного проекта RTIP выполняется открытием определенной Интернет - страницы на сервере и последующим входом пользователя SampleUser. Далее открывается начальный экран проекта, из которого по ссылкам можно перейти на различные экранные формы. Проект содержит настроенные коннекторы, комплекс экранных форм и базу данных Microsoft Access.

В Демонстрационном проекте используются 5 коннекторов. Все они имеют префикс "SampleSystem". Это коннектор к данным реального времени пакета Proficy iFIX (SampleSystem_iFIX), коннектор к истории Proficy Historian (SampleSystem_iHistorian), коннектор к реляционной базе тревог iFIX (SampleSystem_iFIXAlarms), общий реляционный коннектор SampleSystem и коннектор к статистической информации (SampleSystem_VSPC). Все коннекторы настраиваются автоматически при установке RTIP.

Для отображения данных реального времени и истории необходимы два демонстрационных проекта пакетов, также входящих в семейство GE Fanuc Proficy - iFIX и Historian. Проще всего, если демонстрационный проект iFIX запущен на том же узле, где работает сервер RTIP. В этом случае он имеет используемое по умолчанию имя узла "Sample" и на нем открыта требуемая база данных реального времени. Подключение к демонстрационному источнику данных истории выполняется указанием имени узла, где работает сервер архивирования. Если Historian работает вместе с RTIP, то по умолчанию используется ссылка на локальное имя - алиас "LocalHost". Остальные необходимые данные хранятся в реляционных таблицах базы данных Access DemoSQL, устанавливаемой вместе с демонстрационным проектом. При этом также создается системный ODBC источник SampleSystem, ссылающийся на эту таблицу.

Проект для версии RTIP Historian

RTIP имеет две версии - Historian и Enterprise, которые отличаются возможностями доступа к данным и представления информации. В число основных функций версии Historian входит отображение текущих и исторических данных о производственных процессах. В этой версии возможно подключение к источникам данных реального времени по протоколу OPC DA, SCADA пакетам Proficy iFIX и Cimplicity, пакетам истории Proficy Historian и OSI PI System, а также к ODBC тревогам iFIX. В рассматриваемом демонстрационном проекте RTIP по версии Historian построено три экранных формы. К ним относятся: начальная форма данной версии проекта (рис. 1), форма с трендами по времени и форма с трендами по событиям. Переход к этим формам осуществляется по WEB - ссылкам из начальной формы или из дерева проекта.

Рис.1. Начальный экран версии Historian

На начальной форме проекта версии Historian показаны три объекта, отображающие данные - тренд по времени, связь c данными и значок, рис.1. Все эти объекты настроены на один и тот же тег архива истории - Simulation00001, но отображают его значения по-разному. Объект тренда по времени показывает значения из источника в соответствии с моментами времени начала и конца, определяемыми специальными объектами управления временем TimeComponent, расположенными на экране слева от тренда. Эти объекты позволяют в диалоге выбирать время начала и конца выборки и отображения данных из источников истории. Первый объект TimeComponent задает время выборки начала и конца просмотра тренда по абсолютной величине, второй - определяет диапазон выборки относительно текущего момента, а третий позволяет выбрать некоторый период из ранее определенных интервалов времени. Для передачи выбранных диапазонов времени в диаграмму тренда использован механизм привязки свойств одного объекта к свойствам другого. В данном случае свойства StartDateTime и EndDateTime объектов TimeComponent соединены с соответствующими свойствами диаграммы. Свойства тренда обновляются при выборе моментов времени и нажатии на кнопку обновления на управляющих объектах. Кроме возможности управления периодом просмотра диаграммы через объекты времени, ее можно также реконфигурировать при помощи контекстного меню правой кнопки мышки. В частности, отсюда можно выбрать масштаб, распечатать тренд, экспортировать его в CSV формат, копировать в буфер, изменить источник данных, загрузить или сохранить группы пера, в которых перечислены отображаемые источники данных.

Связь с данными показывает текущее значение того же тега истории Simulation00001, но, кроме этого, служит кнопкой для отображения представления истории значений этого тега в виде тренда или таблицы. Эти представления настроены заранее и открываются из меню правой кнопки. Открываемые тренд и таблица, в свою очередь, также поддерживают диалог контекстного меню. В частности, таблица может быть экспортирована локально или удаленно в файл CSV. Экспортируемые строки, столбцы или ячейки можно выбрать отдельно или все сразу.

Экранный значок - это второе свернутое представление данных. Одним щелчком мышки по значку открывается представление пера истории в виде тренда, который также доступен для реконфигурирования и получения отчета из контекстного меню правой кнопки.

Другие возможности версии Historian показаны в остальных двух формах - TimeBasedTrending (рис.2 - 4) и EventBasedTrending (рис.5). Форма TimeBasedTrending содержит заготовленную диаграмму для отображения трендов по времени, четыре кнопки и два текстовых окна типа ListBox со списком тегов истории и тегов реального времени, рис.2. Кнопки и списки служат для демонстрации различных методов заполнения источников данных на тренде. Кнопки загружают группы перьев для диаграммы, а списки позволяют перенести источники на диаграмму. Так кнопка Historical Trends загружает перья для четырех тегов из демонстрационной системы истории - два числовых и два строковых, рис.2. При этом ось ординат трендов для строковых источников имеет метки согласно их дискретным значениям.

Рис.2. Тренды истории

Аналогичная кнопка с реальными источниками (Real Time Trends) подключает диаграмму тренда к трем тегам из демонстрационного проекта водоподготовки iFIX, рис. 3. Первые два тега получают модельные данные об уровнях жидкости в двух баках. У этих тегов разные пределы, показанные на диаграмме и разные периоды сканирования. Третий тег - вычислительного типа. Он получает значения от тега расширенного тренда, стоящего в цепочке с первым тегом и умножает их на постоянный коэффициент. На тренде можно проследить, что он меняется синхронно со своим источником данных. При этом видно, что тренд автоматически рассчитывает пределы изменения функций по инженерным величинам тегов.

Рис.3. Тренды реального времени

Кнопка Named Times иллюстрирует возможность выбора времени просмотра параметра по имени. Отображается строковый тег из архива истории, значения которого меняются каждые 30 минут, рис.4.

Рис. 4. Тренд за именованный период

Последняя на этом экране кнопка (Compare Sample Modes) дает возможность сравнить различные режимы выборки из Proficy Historian. Сравниваются четыре режима отображения одного и того же пера истории - Interpolated (интерполяция), Trend (тренд), Lab (лабораторный) и Raw (исходный). В режиме Interpolated выборки расположены равномерно на интервале, и их значения вычисляются интерполяцией между записанными событиями. Режим интерполяции удобен при существенном сжатии данных и неопределенных моментах записи событий в архив, или в случаях, когда архивный тег меняется непрерывно, а моменты воспроизведения реже, чем моменты сбора. Режим Trend выводит минимальное и максимальное значения на интервале выборки. Этот режим показывает экстремальные точки событий, что существенно для проверки ограничений. В режиме Lab точки расставляются равномерно на интервале, а в качестве значений принимаются последние достоверные значения из архива. Так, например, удобно показывать историю дискретных параметров. Режим Raw by Time возвращает все события, записанные в архив в указанном промежутке времени, а Raw by Number - определенное число событий, начиная от заданного момента времени.

Второй способ заполнения трендов состоит в перемещении на диаграмму элементов списочных окон методом "Drag-And-Drop". На экране в двух списках перечислены 15 тегов истории и 5 тегов реального времени. При перемещении на диаграмму каждое перо отображается на диаграмме в своем окне, т.к. согласно шаблону этой диаграммы по умолчанию принято стековое расположение осей. Для перьев истории возможна навигация по времени. Перья реального времени обновляются автоматически, согласно группе обновления данных в коннекторе реального времени, а перья истории перерисовываются при нажатии на кнопку управления временем диаграммы. Обратная операция удаления перьев поводится из меню правой кнопки мышки.

На производстве, где продукция выпускается партиями (batch - процессов), существенные периоды просмотра трендов параметров могут определяться событиями выпуска партий. В этих случаях временной период определяется неявно по значениям некоторых дискретных или строковых тегов. Просмотр искомых параметров в течение этих событий выполняется при помощи трендов по событиям. Это специальный вид тренда показан на третьем экране из демонстрационного проекта Historian, рис. 5.

Рис. 5. Тренды по событиям

В данном примере одноуровневые события определяются значениями одного строкового тега истории за последние два часа, но потенциально максимальная глубина вложенности событий равно трем. Выпуск очередной партии продукта определяется изменением значения тега SimulationString00001. На отрезке его постоянства отображаются графики изменения трех числовых тегов. Управляют определением событий и просматриваемых перьев четыре кнопки, расположенные под диаграммой. Первые две кнопки загружают разные временные рамки событий - за последние два часа или за последнюю смену. Вторые две кнопки этой экранной формы изменяют список просматриваемых тегов. Дополнительно к стандартным возможностям работы с диаграммой тренда по времени на этапе выполнения здесь можно сохранить группу событий тренда.

Таким образом, три экрана, относящиеся к версии RTIP Historian, иллюстрируют возможности по отображению данных реального времени и истории для целей мониторинга процессов. В процессе просмотра трендов параметров пользователь может изменять и сохранять источники просмотра, выбирать различные диапазоны времени и делать отчеты по трендам.

Версия RTIP Enterprise

Полная версия RTIP, в которой доступны все его возможности, называется Enterprise. Дополнительно к версии Historian здесь расширен список доступных коннекторов. В том числе имеется доступ к реляционным базам данных, посредством которых обычно осуществляется информационный обмен с системами уровня MES и бизнес системами, а также коннекторы Visual SPC и Plant Database для связи с пакетами семейства Proficy ShopFloor SPC (пакет статистики) и Plant Applications (пакет контроля и анализа производства).

Связь с реляционными источниками осуществляется при помощи SQL коннекторов, обращающихся к DSN источникам или OLE DB провайдерам. В демонстрационном проекте RTIP SQL коннектор с названием SampleSystem настроен на одноименный системный источник данных, который связан с ODBC драйвером Microsoft Access и указывает на базу данных InfoAgentDemo, содержащую 160 таблиц, 12 запросов, макрос и модуль. Выборки из таблиц этой базы данных реализуются при помощи схем и операторов. С этим источником связано примерно 250 запросов, сгруппированных по приложениям и составленных из операторов Select и Update. Кроме того, построены конфигурации и для других коннекторов, поддерживаемых в этой версии - SampleSystem_iFIXAlarms и SampleSystem_VSPC, а также есть пример обращения к коннектору Plant Database.

Кроме дополнительных коннекторов, по сравнению с версией RTIP Historian поддерживается расширенный информационный анализ данных путем интерпретации их значений видимыми свойствами графических объектов - прямоугольника, овала, прямой и другими объектами. При этом числовые или строковые значения источников представляются положением, размером, цветом, видимостью и другими свойствами объектов, в соответствии с их анимационными возможностями. Это применимо в первую очередь к источникам реального времени или истории. Реляционные данные обычно отображаются в табличном виде. Для таблиц возможна анимация цветом строк в соответствии со значениями записей. Кроме того, в арсенале отображения реляционных источников есть специальная диаграмма категорий, в которой значения полей реляционной записи могут автоматически сравниваться по абсолютной величине или в процентах. Результаты сравнения выводятся в форме круговых столбчатых или линейных диаграмм.

Начальный экран версии Enterprise включает кнопочные переходы на 5 экранов, представляющих различные формы анализа данных - графическое представление данных реального времени, анализ выпуска партий продуктов, экран выброса веществ с индикаций нарушений, примеры экранов с информацией из Plant Applications и Quality SPC, рис.6.

Рис.6. Начальный экран проекта версии RTIP Enterprise

Серия графических экранов (кнопка Graphics) начинается примером представления данных реального времени, получаемых от условной погодной станции, рис.7. На нем отображается тренд температуры, а также давление, показываемое поворотом стрелки "барометра". Источниками здесь служат теги из базы данных реального времени iFX. На этом же экране выведена таблица, являющаяся результатом трех запросов к двум таблицам базы данных Access. В ней представлено содержание состава воды по шести параметрам для трех станций. Из этого экрана реализован переход на экран с информацией реального времени о процессе химической очистки воды (Chemical Feed) и на экран истории тревог по объектам (Alarm History).

Рис. 7. Начальный экран графики

Экран RTIP Chemical Feed, на котором изображен цех подачи гидрооксида соды, соответствует аналогичному экрану в Демонстрационной системе iFIX, рис.8. На нем в виде точечного рисунка изображены два бака и три насоса. Так же как на соответствующем экране iFIX, где для управления насосами применяются теговые группы, здесь тоже можно управлять отображением информации для разных насосов при помощи только одного окна, настраиваемого на разные источники данных. Щелчком по одному из трех насосов загружается файл символов, определяющий источники данных для группы информационных объектов управления насосом. При этом отображение насосов настроено на теги реального времени из Демо проекта iFIX.

Для наглядного отображения уровня заполнения баков использованы векторные объекты - прямоугольники, отрезок и текстовый объект. Эти объекты объединены в группы, у которых анимированы цвет и положение по вертикали. Всего на данной экранной форме применяется дюжина анимаций, наглядно информирующих пользователя о состоянии контролируемого процесса. Из этого экрана можно также управлять, передавая значения тегов в базу данных демонстрационного проекта iFIX, рис. 8.

Рис. 8. Графический экран с анимациями

В группу экранов графики аналогичных экранам SCADA пакета iFIX входит также экран AlarmHistory, на котором можно просмотреть сводку тревог и сообщений, сохраненных службой ODBC тревог и сообщений iFIX в таблице реляционной базы данных, рис. 9. Специальный объект Alarm Analysis, доступный в версии Enterprise, позволяет настроить отображаемые столбцы, выбрать фильтр, применить цветовую индикацию тревог, отсортировать тревоги, напечатать их и экспортировать в CSV формат.

Рис. 9. Экран тревог iFIX

Другая аналитическая функция версии Enterprise RTIP - отображение отчетов на основе реляционных баз данных. Она представлена в ряде экранных форм, на которые переводят щелчки по кнопкам Emissions, Plant Apps и Batch Execution на начальной экранной форме Enterprise, рис.6. Экран Emissions показывает уровень условных выбросов на контролируемых объектах, рис. 10. На рисунке показана карта с расположением заводов. Состояние выбросов на заводах отражается цветом кружков, в соответствии результатом довольно сложного запроса к базе данных выбросов. В запросе применяются SQL функции Count, Val, Int, логические сравнения и операции деления. Запрос управляется переменным параметром с использованием оператора LIKE. Тревога определяется по результату запроса, учитывающему условие нарушения ограничения, и отображение результата запроса анимируется пороговой таблицей цвета. Общий индикатор наличия тревог построен из двух объектов - пустого значка и кружка, настроенного на мигание при наличии тревоги. При щелчке по значку появляется всплывающее окно с таблицей, отображающей выбросы по объектам.

Рис. 10. Пример сводного экрана выбросов

Таблица под значком на рис. 10 показывает результат запроса, в котором использован оператор группирования по строкам с формированием суммарной таблицы по веществам в воде и воздухе с вычислением суммы целевых показателей и реальных значений по этим группам. Значок поддерживает экспресс - анализ в виде всплывающего окна с таблицей или графиком, настроенными на определенный источник данных.

Кроме того, в этом же экране под основной таблицей и схемой с расположением производственных площадок есть ссылки на экраны со сравнением уставок и действительных значений в разрезе выброс - вещество в различных средах, рис. 11. Диаграммы и таблицы могут быть раскрыты на весь экран, распечатаны и экспортированы в CSV формат. В этих экранах содержатся примеры динамического управления выборкой данных в запросах, т.к. элементы одной таблицы служат значениями формальных параметров в запросах к другим таблицам.

Рис. 11. Пример детального экрана выбросов

Кроме табличного представления выбросов возможен отчет в виде диаграммы XY, т.е. в виде функциональной зависимости одного параметра от другого, рис.12. На графике по оси Х откладывается компонентная уставка, а по оси Y - действительные значения. Визир графика показывает реальные значения обоих показателей. Одновременно с построением графика вычисляется линейная аппроксимация зависимости Y от X. Также выводятся детальные выбросы по отдельным установкам, полученные объединением данных из двух таблиц. Другие ссылки выдают информацию в разрезе по заводам, средам и установкам в виде сравнительных таблиц с указанием выбросов веществ и индикации тревог. Кроме того, есть одна общая ссылка на все заводы. Здесь используются сложные многотабличные запросы с функциями группировки и вычислений.

Рис. 12. Тренд XY

Экран по выпуску партий продуктов (Batch Execution) дает пример наглядного сопоставления информации из ERP и MES о регламентах с одной стороны и производстве соответствующих продуктов - с другой. Он содержит несколько таблиц с информацией о регламентах и партиях продуктов. Выбор регламента определяет список продуктов и параметры партии, информацию аудита, а также список идентификаторов партий. Для конкретной партии выдаются значения ее атрибутов. Здесь представлены списки ручного ввода регламентов и автоматического заполнения партий продуктов по запросу из реляционной таблицы. Все запросы параметрически связаны между собой. Из этой формы есть переход на журнал выпуска партий, где по каждому идентификатору партии выдается список соответствующих партий продуктов.

К примеру отображения информации из MES уровня относится также связь с данными из пакета Proficy Рlant Аpplications, рис. 13. Этот пакет решает задачи анализа производства с точки зрения качества выпускаемой продукции, эффективности работы оборудования, планомерности выполнения заказов и т.п. В частности в демонстрационной системе RTIP представлены отчеты для подсистемы простоев. Здесь дан пример сводки простоев оборудования по установкам с анализом причин. Слева от таблицы выведены диаграммы Парето, в которых простои упорядочены по причинам и установкам. Отсюда можно перейти к таблице с более детальной информацией по простоям на отдельных линиях с указанием времени начала и конца останова, отображением причин и других характеристик интересующего события. Также доступен наглядный анализ простоя с диаграммным изображением вклада отдельной причины в общее число простоев. Отчет можно распечатать или экспортировать CSV формат.

Рис.13. Пример экрана с информации о простоях оборудования

Статистический анализ качества различных параметров продукции также можно считать информацией класса MES. Эту информация представлена на экране, который открывается при нажатии на кнопку Quality на главном экране Enterprise. Здесь содержится пример отображения данных из таблиц статистик, подготовленных в пакете семейства Proficy SPC и полученных посредством специального коннектора SampleSystem_VSPC. На экран выводятся диаграмма Парето, среднее по выборкам и гистограмма распределения по частоте с представлением статистик. Запросы к статистическим таблицам динамически управляются выбором элементов из управляющих таблиц.

RTIP - универсальный инструмент получения данных и информации из производственных источников.

Пакет RTIP является гибким инструментом отображения производственных данных и информации при помощи стандартного Интернет-обозревателя Microsoft. В Демонстрационном проекте в качестве имитационных источников данных реального времени и истории использованы программные продукты семейства Proficy - HMI/SCADA iFIX и Historian. На их примере можно понять, как получать данные и из других наиболее распространенных промышленных источников данных - ОРС серверов реального времени и пакета истории OSI PI. Также приведено много примеров получения и отображения информации из реляционной базы данных. В демонстрационном проекте показаны примеры основных возможностей RTIP по представлению и анализу информации посредством Microsoft Internet Explorer в едином человеко - машинном интерфейсе.

СТАТЬЯ В ФОРМАТЕ PDF