Архитектура на индустриален архиватор на данни: локално събиране срещу събиране, базирано на сървър

Защо архитектурата на системата за исторически данни е важна?

Системите за индустриална автоматизация генерират непрекъснати потоци от измервания, работни състояния, аларми и производствени събития. Тези записи помагат на инженерите да проучват повреди, да проверяват условията на процеса и да разбират работата на оборудването.

Събирането на данни обаче не гарантира автоматично пълен или полезен исторически запис. Прекъсванията на мрежата, поддръжката на сървъра, ограниченото място за съхранение и неподходящите настройки за събиране могат да доведат до пропуски.

Изборът между система за исторически данни на ниво машина и сървърна система за исторически данни трябва да започва с предназначението на приложението. Всяка архитектура отговаря на различни изисквания за събиране, съхранение и анализ.

Системата за исторически данни на ниво машина събира подробна информация близо до производственото оборудване. Сървърната система за исторически данни обединява записи от множество източници и поддържа по-широк анализ.

Какво представлява системата за исторически данни на ниво машина?

Системата за исторически данни на ниво машина събира и съхранява данни от времеви редове близо до отделна машина, производствена клетка или система за управление. В зависимост от реализацията тя може да получава данни от програмируеми логически контролери (PLC) и поддържани индустриални мрежи. Често срещани източници на данни са контролери като контролера PLC Allen-Bradley 1756-L1 ControlLogix и модула за управление PLC Siemens 6ES7214.

Тази конфигурация е полезна, когато инженерите се нуждаят от подробни записи за периода около спиране, повреда на оборудването или неочаквана последователност от събития.

• Диагностика на машини: Съхранявайте избрани стойности от контролера при повреди и прекъсвания на производството.
• Проследимост: Свързвайте измерванията на процеса с производствени цикли, партиди или отделни продукти.
• Проверка на процеса: Съхранявайте записи, чрез които да проверите дали работните условия са отговаряли на определените изисквания.
• Локално събиране на данни: Намалете зависимостта от постоянната комуникация с отдалечен сървър за исторически данни.

Локалното събиране може да повиши устойчивостта при недостъпност на сървър или мрежова връзка от по-високо ниво. Тази полза обаче зависи от действителната архитектура на системата за исторически данни и наличното място за съхранение.

Инженерите трябва да проверят капацитета за съхранение, методите за експортиране на данни, производителността при събиране и поведението при възстановяване. Локалното съхранение не премахва всички възможни причини за повреди.

Какво представлява историзаторът, базиран на сървър?

Историзатор, базиран на сървър, събира историческа информация от множество производствени активи и други поддържани източници на данни. Обикновено предлага по-широки възможности за отчитане, визуализиране на тенденции, съхранение и анализ.

Инженерите в производствените обекти могат да сравняват работата на оборудването, да проучват повтарящи се производствени загуби и да установяват връзки между измерванията на процеса при различни машини.

Централизираните историзатори поддържат и приложения, които съчетават оперативни записи с производствена или бизнес информация. Това може да помогне за свързването на поведението на процеса с производствени графици, партиди и резултати от контрола на качеството.

Същевременно пътят за събиране на данни въвежда допълнителни зависимости. Мрежови повреди, поддръжка на сървъра, проблеми с интерфейсите и ограниченията в хранилището могат да прекъснат събирането на данни. Свързаността от полевата страна често разчита на Ethernet комуникационни модули, като Yokogawa ALE111-S51, Schneider 140NOE21100 или Foxboro FBM232, затова тяхната конфигурация и състояние са важни за записите.

Не приемайте, че всеки историзатор автоматично буферира данни при прекъсване. Проверете дали конкретният събирач поддържа буфериране, колко дълго съхранява чакащите записи и как обработва възстановяването на връзката.

Как се сравняват двете архитектури?

Това са архитектурни тенденции, а не универсални гаранции за продуктите. Проверете поведението на избраната платформа, преди да финализирате проекта.

Как да изберете подходяща историческа база данни?

На какъв инженерен въпрос трябва да отговарят данните?

Започнете, като определите какви решения трябва да подпомагат историческите данни. Разследването на повреда може да изисква записи с висока разделителна способност около краткотрайно събитие. Анализът на производството може да изисква по-дълъг период на съхранение и съгласувани данни от няколко актива.

Документирайте необходимите тагове, интервалите на събиране, тригерите за събития, точността на времевите отметки, периода на съхранение и нуждите от отчетност.

Къде може да се загубят данни по пътя на събирането?

Проследете пътя на събиране от всеки контролер до мястото за съхранение. Идентифицирайте мрежовите комутатори, шлюзовете, услугите за събиране, сървърите и другите компоненти, които могат да прекъснат записването.

Изяснете какво се случва при прекъсване на мрежата, рестартиране на сървър или планирана поддръжка. Потвърдете дали данните остават временно буферирани локално и дали системата може да попълни липсващите интервали след възстановяването.

Колко място за съхранение е необходимо?

Оценете необходимия обем за съхранение според броя на точките, честотата на събиране, размера на записите, ефективността на компресирането и необходимия период на съхранение. Предвидете оперативните нужди и подходящ резерв за капацитет.

Не оразмерявайте хранилището само според броя на точките. Две системи с еднакъв брой точки могат да генерират различни обеми данни заради настройките си за събиране и поведението на процесите.

Съгласувани ли са времевите отметки и ясни ли са значенията им?

Историческият анализ става по-ненадежден, когато свързани записи използват несъгласувани часовници или източниците на времевите отметки не са добре разбрани. Прегледайте синхронизацията на времето между контролерите, събирачите на данни и сървърите.

Определете дали времевите отметки отразяват получаването на данни от източника, събирането им или получаването им от сървъра. Това разграничение е важно при възстановяване на последователността на близки по време събития.

Обхванати ли са киберсигурността и възстановяването?

Прегледайте удостоверяването, контролите за достъп, мрежовото сегментиране, управлението на корекциите, процедурите за архивиране и тестовете за възстановяване. Историческата база данни може да съдържа ценна оперативна информация и трябва да бъде защитена по подходящ начин.

Тествайте реалния процес на възстановяване. Архивът е полезен само ако необходимите данни и конфигурация могат да бъдат възстановени в приемливи оперативни срокове.

Кога да комбинирате локално и централизирано събиране?

Някои приложения се възползват и от двете архитектури. Система за съхранение на хронологични данни на ниво машина може да запазва подробни записи в близост до оборудването, докато сървърна система обединява избрана информация за анализ в мащаба на целия завод.

Например производствена линия, изградена около контролери като PLC контролния модул GE Mark VIe IS400AEBMH3A, може да се нуждае от подробни записи на събития за диагностика на неизправности и централизирани хронологии на партидите за преглед на качеството. Локалното съхранение и централното агрегиране могат заедно да отговорят на тези изисквания.

Проектирайте внимателно механизма за пренос. Определете кои записи се изпращат към централната система, как се запазват времевите отметки, как се обработват дублираните записи и какво се случва при прекъсване на комуникацията.

Обмислете също дали локалните и централните системи запазват еднакво ниво на детайлност. Агрегирането или компресирането може да промени информацията, налична за последващи проучвания.

Какво трябва да включва контролният списък за въвеждане в експлоатация и поддръжка?

• Проверявайте дали се събират необходимите тагове на контролера.
• Сравнявайте стойностите в системата за съхранение на хронологични данни с надеждните стойности от източника.
• Потвърждавайте интервалите за събиране на данни и поведението при задействане от събития.
• Проверявайте синхронизацията на времето между съответните устройства.
• Тествайте поведението при прекъсване на мрежата и възстановяване на връзката.
• Преглеждайте капацитета за съхранение, политиките за съхранение и ротацията на архивите.
• Проверявайте контролите за достъп, архивирането и процедурите за възстановяване.
• Документирайте пътищата за събиране на данни и отговорността за всеки компонент.

Записвайте резултатите от тестовете и критериите за приемане. Повтаряйте критичните проверки след значителни промени в мрежовата конфигурация, контролера или системата за съхранение на хронологични данни.

Заключение: Превръщане на историческите данни в надежден инженерно-технически ресурс

Изберете индустриална система за съхранение на хронологични данни според доказателствата, които трябва да запазите, и решенията, които те трябва да подпомагат. Локалното събиране е полезно за подробна диагностика на машините, докато събирането чрез сървър поддържа по-широко отчитане и анализ на различни активи. Комбинирането на двата подхода може да осигури допълващи се ползи, ако преносът, съхранението и възстановяването са внимателно проектирани. Преди внедряването документирайте изискванията към данните, тествайте поведението при прекъсване, проверете качеството на времевите отметки и се уверете, че архивите могат да бъдат възстановени. Тези стъпки помагат историческите данни да се превърнат в надежден инженерно-технически ресурс.