Реєстрація та відображення даних у вигляді трендів

Призначення історичних трендів

Вище ми показали, 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 представляють тренди реального часу (Real-Time Trend), оскільки зміна змінної показується, починаючи з плинного часу (див. рис.19) 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 порівняно невеликий час (години), 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 управління історичними трендами займається двома окремими задачами:

-        запис даних в історію;

-        вибірка даних з історії для відображення на елементах людино-машинного інтерфейсу або у звітах.

Запис даних в історію

На відміну від трендів реального часу, в яких значення на самописці оновлюється разом з оновленням змінної, запис даних в історію, 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 запису визначаються з глибиною історії (тренду) – діапазоном часу, протягом якого зберігаються архівні дані. Таким чином, чим частіше проводиться запис і чим глибше 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 секунд *60 хвилин *24 години *30 діб  = 259200000 байт ≈ 247 Мбайт.

Якщо кількість змінних буде декілька сотень, то архів займатиме десятки, а то і сотні Гігабайт. Якщо ж змінну записувати один раз за 10 секунд, 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 запису. При виборі періодичності запису 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 години) можуть писати змінну один раз за секунду, а в місячні (глибина один місяць) – один раз за хвилину.

Більшість SCADA/HMI, окрім періодичного способу запису, підтримують запис по зміні значення, тобто запис відбувається тільки тоді, коли параметр починає змінюватися. Цей спосіб дає можливість економити дисковий простір, оскільки в більшості часу технологічні параметри не змінюється. При цьому для аналогових змінних також треба визначити зону (поріг) нечутливості, переходячи через який буде відбуватися запис.

Деякі SCADA/HMI підтримують запис по тригеру. Це дає можливість записувати дані в архів тільки при спрацюванні певних умов. Комбінація запису по тригеру з іншими типами дає можливість вести пакетні архіви (batch archive), коли дані пишуться тільки на певних етапах процесу. Так, для періодичного процесу приготування продукту в танках запис значень параметрів (температур, тисків, рівнів і т.п.) необхідно робити тільки на стадіях участі танка в процесі.

Перегляд історичних 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 використовуються самописці, які також називають переглядачами трендів (Trend Viewer), а ще частіше – просто  трендами. Ці елементи відображення, як правило, можуть працювати як у режимі перегляду трендів реального часу, так і історичних. Розглянемо найбільш вживані можливості переглядачів трендів на прикладах з рис. 29 та 30.

Сукупність взаємопов’язаних точок на тренді для однієї змінної прийнято називати кривими (curves), або перами (pens). Для того щоб відрізняти пера на тренді, їм назначають свій колір або/та тип лінії, що пов’язують точки (суцільна, пунктирна, штрихова тощо). Крім того, самі точки можна показувати різними геометричними фігурами (див. рис.30).

Криві показуються у вибраному діапазоні часу (інтервалі), який може налаштовуватися спеціальними кнопками типу "розтягування"(“<>”), "звуження"(“><”) або вибору з ряду заданих (див. рис.29). 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 вперед.

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.30 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 Process Analyst (див. рис.30) можна добавляти/видаляти пера, налаштовувати особливості відображення, створювати незалежні панелі зі своїми осями і багато чого іншого.

Підсистема трендів може бути реалізована у вигляді окремого програмного забезпечення, яке, як правило, називають сервером трендів (Trend Server).