Ведение архивов данных в SCADA-системе. Тренды. Алармы.

Тренды.

Графическое представление изменения значений технологических параметров во времени способствует лучшему пониманию динамики технологического процесса предприятия.

Подсистема создания трендов и хранения информации о параметрах с целью ее дальнейшего анализа и использования для управления является неотъемлемой частью любой SCADA - системы.

Тренд – это упорядоченная совокупность значений технологической переменной, каждое из которых записывается в память компьютера через определенный интервал времени.

Тренды реального времени (Real Time) отображают динамические изменения параметра в текущем времени. При появлении нового значения параметра в окне тренда происходит смещение графика.

Тренд становится историческим (Historical) после того, как данные будут записаны на диск, и можно будет использовать режим прокрутки для просмотра предыдущих значений. Отображаемые данные тренда в таком режиме будут неподвижны, и будут отображаться только за определенный период. Различают часовые, сменные и суточные тренды, которые используются для печати отчетных документов за соответствующий период. Значения исторических трендов берутся из базы данных технологических параметров.

Тренды реального времени являются динамическими объектами. Они позволяют выводить значения переменных по мере их поступления. Тренды реального времени могут создаваться как для конкретной переменной, так и для выражения, которое содержит одну или несколько переменных. Данные будут появляться в окне тренда и двигаться справа налево.

Исторические (архивные) тренды не являются динамическими. Они обеспечивают «снимок» состояния данных за прошедшее время на основе архивных данных. В отличие от трендов реального времени исторические тренды обновляются только по команде - при запуске скрипта, изменении значения выражения или нажатии оператором соответствующей кнопки.

При конфигурировании архивного тренда можно создать «визиры» (типа ползунков, бегунков), с помощью которых удобно получать значения всех отображаемых на одном графике переменных в один и тот же момент времени. Бегунки архивного тренда представляют собой позиционные индикаторы на временной оси, положение которых определяет объем извлекаемых данных. Связав объект «движковый регулятор» с полем бегунка, можно осуществлять перемещение вдоль архивного тренда. Кроме того, имеются функции вычисления среднего, минимального и максимального значений в определенном бегунком положении. Можно создать правый и левый бегунки и проводить обработку данных кривой, расположенной между бегунками.

Благодаря системе распределенных архивов на один и тот же график можно выводить информацию из нескольких баз данных. Необходимо отметить, что на один и тот же график могут быть выведены несколько трендов реального времени.

Алармы.

Состояние тревоги, в дальнейшем аларм (Alarm) - это некоторое сообщение, предупреждающее оператора о возникновении определенной ситуации, которая может привести к серьезным последствиям, и потому требующее его внимания и вмешательства.

В системах управления принято различать неподтвержденные и подтвержденные алармы. Аларм называется подтвержденным после того, как оператор отреагировал на сообщение об аларме. До этого аларм оставался в состоянии неподтвержденного.

Наряду с алармами, в SCADA-системах существует понятие событий. События представляют собой обычные статусные сообщения системы и не требуют реакции оператора. Обычно событие генерируется при возникновении в системе определенных условий (типа регистрации оператора в системе).

От эффективности подсистемы алармов зависит скорость идентификации неисправности, возникшей в системе, или определения технологического параметра, вышедшего за установленные регламентом границы. Быстродействие и надежность этой подсистемы могут существенно сократить время простоя технологического оборудования. Например, если оператор не получит вовремя информацию о том, что двигатель насоса перегрелся, это может привести в лучшем случае к выходу насоса из строя, а иногда и к крупной аварии.

Причины, вызывающие состояние аларма, могут быть самыми разными. Неисправность может возникнуть в самой SCADA-системе, в контроллерах, каналах связи, в технологическом оборудовании. Может выйти из строя датчик или нарушатся его метрологические характеристики. Параметры технологического процесса могут выйти за границы, установленные регламентом и т. д.

Подсистема алармов - это обязательный компонент любой SCADA-системы. Но возможности подсистем алармов различных SCADA-систем различны. С другой стороны, когда речь идет о типах алармов, то все SCADA-системы поддерживают такие типы алармов, как дискретные и аналоговые. Такие алармы называют типовыми.

Дискретные алармывозникают при изменении состояния дискретной переменной. При этом для срабатывания аларма можно использовать любое из двух состояний: TRUE / ON (1) или FALSE / OFF (0). По умолчанию дискретный аларм может срабатывать на ON или OFF, в зависимости от конкретной SCADA-системы.

Аналоговые алармыбазируются на анализе выхода значений переменной за указанные верхние и нижние пределы. Аналоговые алармы могут быть заданы в нескольких комбинациях:

- High и High High (верхний и выше верхнего);

- Low и Low Low (нижний и ниже нижнего);

- Deviation (отклонение от нормы);

- Rate of Change - ROC (скорость изменения).

Из рисунка 18 видно, что алармы Hi и HiHi возникают при достижении переменной заданных для каждого аларма пределов (High Alarm, High High Alarm). Для выхода переменной из состояния аларма (HiHi или Hi) необходимо, чтобы ее значение стало меньше порогового на величину, называемую зоной нечувствительности (Deadband). Аналогично можно интерпретировать алармы типа Lo и LoLo.

Все вышеизложенное справедливо и для аларма типа Deviation (рис. 19), только речь в этом случае идет об отклонении значения переменной от заданного значения (Setpoint), причем это заданное значение в ходе технологического процесса может изменяться либо оператором, либо программно (автоматически). Аларм возникнет при выходе значения переменной за границу предельно допустимого отклонения.

Рис. 18. Графическая интерпретация алармов типа Hi и HiHi.

Рис. 19. Графическая интерпретация алармов типа Deviation.

Алармы типа «Rate of Change» возникают, когда скорость изменения параметра становится больше предельно допустимой. Понятие «зона нечувствительности» (Deadband) к алармам этого типа не применяется.

Обычно применяется стандартная и распределенная системы алармов.

Стандартная система алармовиспользуется для отображения информации о состоянии тревоги и подтверждения реакции на все аварийные ситуации и события, регистрируемые в данном локальном приложении (локальном АРМ).

Распределенная система алармоврасширяет возможности стандартной и позволяет отслеживать и подтверждать аварийные ситуации, генерируемые системами алармов других включенных в сеть приложений (соседних АРМов).

SCADA-системы поддерживают возможность отображения, регистрации и печати информации как об алармах, так и о системных событиях.

События, также как и алармы, делятся в зависимости от их характеристик на несколько общих категорий, называемых типами событий (Event Types). Различают следующие типы событий:

- ACK – аларм был подтвержден;

- ALM – возникла аварийная ситуация;

- EVT – возникло аварийное событие;

- RTN – переменная перешла из аварийного состояния в обычное;

- SYS – возникло системное событие;

- USER – изменение значения переменной оператором;

- DDE – получено новое значение переменной от DDE-клиента;

- LGC – скрипт изменил значение переменной;

- OPR – оператор ввел новое значение переменной.

Создавая обработчики (т.е. задавая реакции) для данных событий, можно гибко влиять на поведение системы.

Приоритеты алармов.

Каждому аларму, как правило, соответствует некоторая величина, называемая приоритетом аларма. Этот приоритет характеризует важность данного аларма и может принимать значения из некоторого диапазона (например, от 1 до 999). Самый важный аларм имеет приоритет 1. Если одновременно возникает несколько алармов, то они будут выполняться последовательно, в порядке возрастания значения приоритета. Организовав несколько диапазонов значений и связав алармы с каждым диапазоном, можно достаточно легко отфильтровать критические алармы от некритических. Выполнение анимационных функций, скриптов, печать и просмотр информации также могут зависеть от приоритетов.

Группы алармов.

Каждый аларм может быть связан с определенной логической группой алармов. Все эти группы определяются пользователем и могут быть организованы в иерархическую структуру. Это позволяет сгруппировать алармы в зависимости от их организации, схемы размещения оборудования, приоритетов и любых других признаков. Группы алармов являются полезным средством фильтрации вывода информации об алармах на дисплей или принтер.

Каждая переменная связывается с какой-либо группой алармов. Если пользователь не определил такую группу для конкретной переменной, то она автоматически связывается с корневой группой алармов. С любой группой алармов можно связать как переменную, так и другую группу алармов. Взаимосвязи всех групп алармов представляются древовидной структурой.