Relační databáze reálného času Wonderware IndustrialSQL Server 8.0

Relační databáze reálného času Wonderware IndustrialSQL Server 8.0

V roce 1997 uvedla společnost Wonderware Corporation na světový trh první integrovanou rodinu softwarových produktů pro průmyslovou automatizaci – Wonderware FactorySuite [1]. Důležitým stavebním kamenem této rodiny byla výkonná relační databáze Wonderware IndustrialSQL Server, určená pro sběr a ukládání velkého množství výrobních (technologických) dat v reálném čase.

Díky kombinaci výkonnosti a otevřeného přístupu k datům ze strany klientských aplikací zpřístupnila databáze IndustrialSQL Server poprvé výrobní data širokému okruhu zainteresovaných pracovníků z různých úrovní podnikové hierarchie.

Protože „tovární“ databáze IndustrialSQL Server byla od samého počátku implementována i v České republice a na Slovensku, byli čtenáři časopisu Automa o ní i o příkladech jejího použití v ČR a SR průběžně informováni ([2], [3], [4]).

Je samozřejmé, že od roku 1997 se IndustrialSQL Server průběžně vyvíjel, avšak dosud nikdy nešlo o změny takového rozsahu a významu, jako je tomu u nejnovější verze IndustrialSQL Server 8.0. Pro zajímavost lze uvést, že k mnoha změnám došlo i na popud českých a slovenských uživatelů.

IndustrialSQL Server – stručně o produktu

Připomeňme, že Wonderware IndustrialSQL Server je první ucelený databázový systém kombinující otevřenost a snadnou správu relační databáze Microsoft SQL Server s výkonností vyžadovanou aplikacemi pracujícími v reálném čase.

IndustrialSQL Server je produkt předurčený pro sběr a ukládání velkého množství výrobních dat z technologických procesů v reálném čase, který navíc zajišťuje jejich integraci dat s událostmi ve výrobě, se souhrnnými daty (bilanční výpočty) aj.

Díky otevřenosti dané použitím standardní relační databáze lze k uloženým datům přistupovat z mnoha různých klientských aplikací podle preferencí uživatelů. Pro zobrazení a analýzy dat se používají např. populární aplikace z rodiny Microsoft Office (Excel, Word aj.), klientské aplikace od firmy Wonderware (ActiveFactory, InTouch, SuiteVoyager, QI Analyst) či specializované aplikace pro podrobnou inženýrskou nebo statistickou analýzu dat od spolupracujících firem.

S použitím všeobecně dostupných vývojových nástrojů (MS Visual Basic, C++, Delphi aj.) lze snadno navrhnout i vlastní klientské aplikace „na míru“ podle požadavků uživatelů.

Nová verze – IndustrialSQL Server 8.0

Oproti předchozí verzi 7.1 [2] je produkt IndustrialSQL Server 8.0 v řadě oblastí podstatně přepracován a přináší mnoho významných zlepšení zejména v oblasti správy, otevřenosti, stability a výkonnosti systému i zabezpečení proti ztrátě dat při výpadcích komunikace.

Databáze Microsoft SQL Server 2000
V produktu IndustrialSQL Server 8.0 je implementována databáze Microsoft SQL Server 2000, jejíž licence je nedílnou součástí jeho dodávky. Uživatelé v průmyslu tak mohou plně těžit z jejích užitečných vlastností, a to zejména ze snadné správy databáze jako velmi důležitého rysu umožňujícího snížit celkové náklady na systém (Total Cost of Ownership – TCO) a ze zvýšení spolehlivosti a výkonnosti databázového stroje, prokázaných rekordními výsledky zátěžových testů.

K novým vlastnostem databáze MS SQL Server 2000 patří i podpora komunikace prostřednictvím internetu. K přenosu formy i (proměnného) obsahu dokumentů mezi volně propojenými systémy slouží jazyk XML (eXtensible Markup Language) a k uloženým datům lze snadno a bezpečně přistupovat přímo z prohlížeče MS Internet Explorer.

Přepracovaná architektura systému
Architektura produktu IndustrialSQL Server 8.0 je oproti minulosti výrazně přepracována s ohledem na stále rostoucí požadavky uživatelů na stabilitu databázového systému a okamžitou dostupnost všech výrobních dat. Důraz je kladen zejména na eliminaci různých výpadků síťových komunikací, ke kterým v rozsáhlejších distribuovaných aplikacích nevyhnutelně dochází.

IndustrialSQL Server 8.0 je tudíž nadčasový, robustní a snadno rozšířitelný systém použitelný od malých aplikací se stovkami proměnných až po velké distribuované systémy nepřetržitě ukládající i poskytující desetitisíce výrobních údajů z výroby stovkám klientských aplikací.

Novinkami v architektuře systému jsou především služby IDAS a MDAS.

IDAS – distribuovaný sběr dat s velkou odolností proti ztrátě
Výrazný nárůst odolnosti proti ztrátě dat přináší přepracovaný subsystém sběru dat implementovaný v databázi jako nová služba Industrial Data Acquisition Service (IDAS). Jde o aplikaci, která automatizovaně sbírá data z komunikačních I/O serverů (OPC, SuiteLink nebo DDE) a přenáší je do ukládacího subsystému databáze IndustrialSQL Server.

V základní konfiguraci je aplikace IDAS provozována lokálně na stejném počítači jako databáze IndustrialSQL Server. U rozsáhlejších distribuovaných řešení s požadavky na odolnost proti ztrátě dat lze jednotlivé aplikace IDAS instalovat na libovolný počet stanic technologické počítačové sítě.

Při návrhu architektury sběru dat může uživatel volit ze tří základních konfigurací, kterými jsou:

• standardní režim: tato volba nezabezpečuje data proti ztrátě při výpadcích komunikace mezi jejich zdrojem a databází IndustrialSQL Server (aplikace IDAS se chová jako běžný komunikační I/O server);

• režim failover: volba umožňující definovat záložní (stand-by) aplikaci IDAS na jiném uzlu počítačové sítě;

• režim store & forward, velmi výkonný, který při výpadku spojení mezi vzdálenou aplikací IDAS a databází IndustrialSQL Server zajistí lokální ukládání dat a po obnovení komunikace jejich následné automatické doplnění do databáze IndustrialSQL Server.

Kontinuita toku dat do systému je navíc podpořena možností konfigurovat záložní komunikační I/O servery, na které se systém v případě výpadku automaticky přesměruje.

Kombinace shora uvedených řešení přinášejí uživatelům různé možnosti při návrhu distribuovaných a robustních aplikací s požadovanou velkou odolností proti ztrátě výrobních dat (obr. 1).

MDAS – manuální vkládání a správa dat
Novinkou pro práci s daty je služba Manual Data Acquisition Service (MDAS).

Aplikace MDAS poskytuje rozhraní pro práci s daty, která nelze systémem automaticky zpracovat v reálném čase a uživatel je přesto chce mít společně s ostatními výrobními daty v jedné „výrobní“ databázi IndustrialSQL Server. V současnosti se takové údaje někdy označují jako „stará data“ a reprezentují např. historická data aplikací Wonderware InTouch, data z různých nestandardních záznamníků dat či data z laboratorních měření.

MDAS umožňuje data do systému nejenom vkládat, ale také již uložené hodnoty modifikovat, samozřejmě při zachování bezpečnostních pravidel databáze Microsoft SQL Server. K dispozici jsou dva základní pracovní režimy:

• import dat pro automatické vkládání a modifikování dat při využití datových souborů vytvořených uživatelem (univerzální použitelnost je zajištěna podporou obecně platného formátu textového souboru CSV – Comma Separated Variables);

• jazyk SQL (insert, update) pro vkládání a modifikace dat z vhodné klientské aplikace (Wonderware InTouch, Query Analyzer, MS Access, Excel aj.) prostřednictvím příkazů jazyka SQL.

Správa systému v prostředí MMC
Původní admistrátorská aplikace InSQL Configure je v IndustrialSQL Server 8.0 nahrazena přídavným modulem do prostředí Microsoft Management Console (MMC).

Protože v prostředí MMC jsou k dispozici i dříve samostatné administrátorské programy jako Event Viewer, System Information, Performance Logs and Alerts aj., umožňuje nové rozhraní InSQL Management Console centralizovaně sledovat a spravovat nejen databázi IndustrialSQL, ale i dalších systémy (obr. 2). Tuto vlastnost ocení zejména správci systémů, neboť již nebudou muset pro správu jednotlivých systémů spouštět různé separátní programy.

Konfigurování systému on-line
Významnou novinkou, která podporuje filozofii okamžité dostupnosti dat, je možnost systém rekonfigurovat v dynamickém režimu, tj. se zavedením změn bez nutnosti nového spuštění systému, během kterého by byly přerušeny sběr a ukládání výrobních dat. Veškeré změny provedené uživatelem během činnosti systému, ať jde o přidání, modifikaci a vymazání proměnných nebo o změnu základních parametrů systému, je možné provést dynamicky pouhým kliknutím myši.

Podpora časových pásem a letního času
Pro interní zpracování a ukládání časových značek systém využívá koordinovaný světový čas UTC (Universal Time Coordinated). Použití UTC má význam zejména v rozsáhlých distribuovaných systémech tam, kde se jednotlivé zdroje dat mohou nacházet v různých časových pásmech. UTC také významně napomáhá k eliminaci problémů s přechody z letního času na zimní a zpět.

Elektronické záznamy ve shodě s FDA
IndustrialSQL Server 8.0 nabízí veškeré funkce podporující použití elektronických záznamů a podpisů ve výrobě podle požadavků amerického úřadu pro dohled nad potravinami a léčivy (Food and Drug Administration – FDA 21 CFR Part 11). Mezi provedenými rozšířeními jsou např.:

• manuální vkládání dat (služba MDAS);
• ukládání veškerých modifikací hodnot s možností jejich zpětného dohledání;
• sledování změn konfigurace systému;
• ukládání veškerých podporovaných typů dat do zabezpečených souborů.

V této souvislosti je třeba upozornit, že validaci podle požadavků FDA vždy podléhá konkrétní výrobní proces jako celek. Nelze tudíž samostatně tvrdit o žádné komponentě procesu, softwarové ani jiné, že „splňuje požadavky FDA“. V případě nového projektu je však implementace osvědčeného softwaru, používaného v již provozovaných procesech schválených FDA, velmi dobrým předpokladem pro schválení i tohoto nově zaváděného výrobního procesu.

Nárůst výkonu
Významným vylepšením je nepochybně i značný nárůst výkonnosti systému, který je nyní schopen nárazově zpracovat až 60 000 změn v datech za sekundu.

Další změny
K dalším novinkám patří jednodušší způsob vytváření dotazů na obsah databáze, podpora kódování Unicode pro název a hodnotu proměnné, vestavěná synchronizace apod.

Pro rozšíření škály vhodných aplikací je databáze IndustrialSQL Server 8.0 dostupná i ve velikostech pro velmi malé (do 100 proměnných) i velmi velké aplikace (do 100 000 proměnných). Mezilehlé velikosti jsou stejné jako u předchozí verze, tj. do 500, 5 000, 25 000 a 70 000 proměnných.

Závěr

V průběhu pěti let následujících po uvedení databáze IndustrialSQL Server na trh se potvrdila správnost východiska firmy Wonderware – že totiž kvalita důležitých rozhodnutí při optimalizaci výrobních procesů velmi závisí na přesných a včasných informacích z výroby.

Správa výrobních dat cílená na jejich věrohodnost a snadnou a pohotovou dostupnost se stává klíčovým prvkem při zvyšování efektivity a produktivity výroby v moderním podniku.

K efektivnosti informačních toků může značnou měrou přispět i databáze Wonderware IndustrialSQL Server 8.0 jako nová generace osvědčeného robustního řešení, na jejímž základě je možné vybudovat sklad výrobních dat tvořící nezbytnou součást podnikové infrastruktury informační techniky.

Wonderware IndustrialSQL Server je velmi oblíbeným produktem i v našem regionu – ČR a SR. Další důkaz o tom přinese článek v časopise Automa č. 11/2002, kde budou představeny konkrétní implementace a přínosy této výkonné „tovární“ databáze v dalším výrobním podniku v ČR – společnosti Bonatrans, a. s., v Bohumíně.

Ing. Jiří Nikl, Pantek (CS) s. r. o.

Pantek (CS) s. r. o.
Škroupova 957
Hradec Králové 2
tel.: 049/563 50 72-3, 5611 405
fax: 049/561 55 74
http://www.pantek.cz