Головна > 1.Призначення та можливості людино-машинних інтерфейсів та збирання даних в автоматизованих системах керування
1.4. Підсистема трендів
У цьому підрозділі підсистема трендів розглядається з точки зору оператора. Детальніше особливості розроблення розглянуто в розділі 7.
1.4.1. Загальні принципи функціонування
У підрозділі 1.2 показано, які можливості для аналізу динаміки надають самописці. Кожна точка на самописці – це значення змінної в конкретний момент часу в минулому, а їх взаємне поєднання показує тенденцію її зміни в часі. Таке представлення прийнято називати трендом. Самописці являють собою тренди реального часу (Real-Time Trend), оскільки зміна змінної показується, починаючи з плинного часу (див. рис. 1.14) в крайній правій точці графіка за певний невеликий відрізок часу (як правило, до однієї години). Причому це зображення постійно оновлюється новими значеннями, а крайні ліві значення (найстаріші) зникають.
Тренди реального часу призначені тільки для перегляду тенденції змінної в даний момент часу, для кращого оцінювання поведінки процесу саме зараз. Тим не менше, для таких трендів все одно необхідно зберігати (буферизувати) попередні значення. Буфер тренду розрахований тільки на певний час, а отже, старі значення завжди будуть зникати. Для можливості аналізу тенденції зміни значень змінних, що відбувалися в минулому, їх треба зберігати на постійному запам’ятовуючому пристрої (наприклад, жорсткому диску). Такі тренди прийнято називати історичними (Historical Trend). На відміну від трендів реального часу, підсистема керування історичними трендами виконує два окремі завдання:
-
записує дані в архів (історію);
-
вибирає дані з архіву для відображення на елементах людино-машинного інтерфейсу або у звітах.
На відміну від трендів реального часу, в яких значення на самописці оновлюється разом з оновленням змінної, записування даних в архів, як правило, проводиться рідше, ніж їх зчитування з джерела даних (контролера). Слід розуміти, що надмірно часте записування даних призводить до значних затрат ресурсів комп’ютера. Тому разом з періодичністю записування визначається глибина історії (архіву) – діапазон часу, протягом якого зберігаються архівні дані. Таким чином, чим частіше проводиться записування і чим довше зберігається історія, тим більше дискового простору буде виділятися під файли архіву і тим довше доведеться системі відшукувати потрібні значення. Продемонструємо це на прикладі.
Припустимо, кожний запис в архіві займає 100 байт. Якщо змінну записувати з періодичністю один раз за секунду, за місяць архів для даної змінної буде займати:
100 × 60 с × 60 хв × 24 години × 30 діб = 259200000 байт ≈ 247 Мбайт
Якщо кількість змінних становитиме декілька сотень, то архів займатиме десятки, а то й сотні Гігабайт. Якщо ж змінну записувати один раз за 10 с, то об’єм архіву буде вже в 10 разів менший. Навіть при великих об’ємах дискового простору залишається проблема швидкого доступу до архівних даних для читання. Тому при проектуванні SCADA/HMI розробникам разом з технологами необхідно визначитися з глибиною та періодичністю записування. При виборі періодичності записування треба враховувати швидкість зміни параметра, а при виборі глибини – необхідність аналізу історичних даних у майбутньому. Для детального аналізу одну й ту саму змінну можуть записувати в архівні тренди різної глибини. Наприклад, у добові тренди (глибиною 24 год) можуть писати змінну один раз за 1 с, а в місячні (глибина один місяць) – один раз за 1 хв.
Окрім трендів, особливості конфігурування яких в SCADA/HMI розглянуто в розділі 7, для збирання та збереження великої кількості даних використовують спеціалізовані програмні засоби – Historian. Цей тип ПЗ дає накопичувати історичні дані та події за великий проміжок часу з малою періодичністю та відмітками часу до мілісекунд і менше. Детальніше про Historian йдеться в підрозділі 9.3 посібника.
Більшість SCADA/HMI, окрім періодичного способу записування, підтримують записування за зміни значення. Цей спосіб дає можливість економити дисковий простір, оскільки в більшості часу технологічні параметри не змінюються. При цьому для аналогових змінних також треба визначити зону (поріг) нечутливості, переходячи через який відбуватиметься записування.
Деякі SCADA/HMI підтримують записування по тригеру. Це дає можливість записувати дані в архів тільки при спрацюванні певних умов. Комбінація записування по тригеру з іншими типами дає можливість вести порційні архіви (batch archive), коли дані пишуться тільки на певних етапах процесу. Це може бути актуально для періодичного процесу приготування продукту в танках, де записування значень параметрів (температур, тисків, рівнів і т.п.) необхідно робити тільки на стадіях участі танка в процесі.
Підсистема трендів може бути реалізована у вигляді окремого програмного забезпечення, яке у багатьох випадках називають сервером трендів (Trend Server).
1.4.2. Переглядання трендів
Вибірка даних з історичного тренду, як правило, проводиться спеціальними елементами відображення або підсистемою звітів. Для відображення трендів можна використати табличний вигляд, однак частіше для цього застосовуються самописці, які також називають переглядачами трендів (Trend Viewer), а ще частіше – трендами. Ці елементи відображення, часто, можуть працювати як у режимі перегляду трендів реального часу, так і історичних. Розглянемо найбільш вживані можливості переглядачів трендів на прикладах рис. 1.24 та 1.25.
Рис. 1.24. Приклад переглядача трендів.
Сукупність взаємопов’язаних точок на тренді для однієї змінної прийнято називати кривими (curves), або перами (pens). Для того щоб відрізняти пера на тренді, їм призначають свій колір або/та тип лінії (суцільна, пунктирна, штрихова тощо), які пов’язують точки. Крім того, самі точки можна показувати різними геометричними фігурами (див. рис. 1.25).
Криві показуються у вибраному діапазоні часу (інтервалі), який може налаштовуватися спеціальними кнопками типу “розтягування” (“<>”), “звуження” (“> <”) або вибору з ряду заданих (див. рис. 1.24). Початкове значення дати та часу перегляду вибирається за допомогою календаря або вказується шляхом введення. Швидка навігація доступна через кнопки:
” < “ – на половину інтервалу назад;
” « ” – на один інтервал назад;
” > “ – на половину інтервалу вперед;
” » “ – на один інтервал уперед.
Рис.1.25. Приклад переглядача трендів з розширеними можливостями.
За допомогою легенди оператор може подивитися призначення кожної кривої тренду відповідно до кольору, налаштувати масштаб відображення, показувати чи ховати пера на графіку. Крім того, більшість переглядачів мають можливість показати курсор часу, що дає можливість відобразити числове значення трендів у потрібній точці часу. Так, на рис. 1.25 видно, що 05.11.2014 о 15:17:06 значення тиску внизу колони К1 було 76,7 Па.
Наведені вище можливості – це не повний перелік тих, які надаються переглядачами трендів. Наприклад, за допомогою панелі керування (див. рис. 1.25) можна добавляти/видаляти пера, налаштовувати особливості відображення, створювати незалежні панелі зі своїми осями та багато чого іншого.