Wonderware IndustrialSQL Server 7.1 a příklady aplikací v ČR

Wonderware IndustrialSQL Server 7.1 a příklady aplikací v ČR

1. Úvod
Příspěvek navazuje na předchozí články, ve kterých byli čtenáři tohoto časopisu přehledně seznamováni s komplexní softwarovou rodinou pro průmyslovou automatizaci Wonderware FactorySuite 2000 [1], [3].

FactorySuite 2000 obsahuje těsně provázané softwarové produkty, které komplexně pokrývají potřeby průmyslové automatizace, tj. přímé řízení pomocí PC, sběr technologických dat a jejich vizualizaci, archivaci velkých objemů technologických dat a událostí, detailní sledování rozpracované výroby se záznamem skutečné historie výroby, včetně spotřeby všech surovin a komponentů (rodokmen výrobku), dále přístup k datům z prostředí internet/intranet aj.

Vzniká tak výkonný výrobní informační systém, který může ve spolupráci s tradičními administrativními informačními a plánovacími systémy kategorie ERP (Enterprise Resource Planning – např. SAP, Baan, MFG Pro aj.) v reálném čase poskytovat vertikální tok potřebných dat po celém výrobním podniku („od senzorů až na stůl ředitele“) pro analýzy nezbytné k průběžné optimalizaci výroby. Cílem je vyrobit co nejvíce, avšak při zachování vysoké a neměnné kvality výroby a při co nejmenších výrobních nákladech.

Obsahem příspěvku je stručný úvod do problematiky procesních, (výrobních) dat a podrobnější představení nejnovější verze výkonné „tovární“ databáze Wonderware IndustrialSQL Server 7.1, která je centrální databází pro celou rodinu FactorySuite 2000. Pro ukázku konkrétních přínosů jsou dále uvedeny dvě z aplikací, které byly realizovány v průběhu roku 1999 na území České republiky.

2. Požadavky na jednotný a otevřený přístup k technologickým datům
Průběžná vizualizace provozu automatizovaných technologických procesů pomocí softwarových aplikací kategorie SCADA/HMI (Supervisory Control and Data Acquisition/Human-Machine Interface) je v současné době samozřejmostí i na menších automatizovaných výrobních linkách a technologiích. Tyto aplikace jsou určeny zejména pro okamžitou interakci operátorů s probíhající výrobou a jejich rychlou reakci na případné poruchy. U vybraných technologických veličin lze sledovat jejich průběhy v čase (reálné nebo historické trendy).

U systémů SCADA/HMI však bývají (obzvláště ve velkých aplikacích s desítkami či stovkami tisíc proměnných) problémy s výkonností použité databáze při ukládání a dotazování velkých objemů historických dat, centrální správou dat z různých samostatně provozovaných výrobních celků a s otevřeností vůči externím klientským aplikacím.

Informace z výroby kromě operátorů navíc stále častěji zajímají i další výrobní specialisty (technology, údržbu, oddělení kvality aj.), kteří potřebují analyzovat skutečný chod výrobních zařízení.

Cílem je umožnit jednoduché šíření „užitečných“ informací o výrobě z automatizovaných řídicích systémů (PLC, DCS) ke všem osobám, kterým mohou být tato data prospěšná. Tyto informace jsou potřebné při hledání odpovědí na často se opakující otázky typu: „Kde máme úzké hrdlo výroby?“, „Splnili jsme plánovaný objem výroby?“ nebo „Kolik provozních hodin ještě zbývá čerpadlu do revize?“.

Průkazná historická data o průběhu výroby jsou také nezbytná např. pro splnění různých legislativních směrnic a předpisů (kontrola HACCP v potravinářské výrobě, dodržování emisních limitů stanovených ministerstvem životního prostředí v energetice, přesné dodržení výrobních postupů při výrobě léčiv aj.) nebo při statistických analýzách pro zajištění kvality výroby (SPC/SQC). Mnoho odběratelů, zejména z automobilového průmyslu, provádí u svých subdodavatelů pravidelně vlastní audity, při kterých rovněž tvrdě vyžaduje ověřitelné dodržování výrobní kázně a předepsaných hodnot technologických veličin.

Efektivní přeměna technologických údajů na smysluplné informace však není jednoduchá. Strategická rozhodnutí jsou velmi závislá na věrohodnosti a snadné a rychlé dostupnosti požadovaných informací. Jsou-li důležité informace zpracovávány pomalu a na různých místech, jejich význam a využitelnost podstatně klesá.

Ukazuje se, že pro větší automatizační projekty, zahrnující např. více dílčích technologií, je nezbytné soustředit historická technologická data na jednom místě a zde je i spravovat.

3. IndustrialSQL Server – základní filozofie
Díky možnostem automatizovaného sběru dat z výrobního prostředí i vzhledem ke stále složitějším výrobním technologiím se zvyšují požadavky uživatelů na kvalitu a frekvenci ukládání potřebných technologických údajů.

Avšak archivaci velkých množství technologických údajů v reálném čase se zaručeným rychlým, jednoduchým a obecně platným přístupem k těmto datům z prostředí celého výrobního závodu lze jen obtížně realizovat běžnými postupy, kterými disponují i ty nejmodernější relační databázové systémy jako Oracle nebo Microsoft SQL Server.

Řešení firmy Wonderware je založeno na komponentách datového stroje pro reálná data, který je postaven na jádru relační databáze Microsoft SQL Server. Data jsou standardními postupy (I/O servery, OPC servery) načítána z řídicích systémů a ukládána v komprimovaném formátu se zaručenou přesností. Takto uložená data může zpřístupnit libovolný klient databáze Microsoft SQL Server stejným způsobem, jako by to byla data uložená ve standardní relační databázi.

IndustrialSQL Server je součástí rodiny FactorySuite již od roku 1997 a česká odborná veřejnost byla o této výkonné databázi, včetně příkladů použití v ČR, průběžně informována [2], [4].

Pro připomenutí pouze uveďme, že Wonderware IndustrialSQL Server kombinuje otevřenost a snadnou administraci relační databáze Microsoft SQL Server (která je jeho nedílnou součástí) s výkonností, již vyžadují aplikace pracující v reálném čase. Pro řádová urychlení přístupu k datům a k minimalizaci prostoru pro uložení dat jsou použity vlastní speciální optimalizace, které jsou nutné pro rychlé zpracování extrémně velkého počtu datových přenosů, typických pro oblast průmyslové automatizace.

IndustrialSQL Server je tedy předurčen pro sběr a ukládání velkého množství technologických dat z výrobních procesů v reálném čase a navíc zajišťuje jejich integraci s procesními událostmi ve výrobě, souhrnnými údaji (bilanční výpočty) a dalšími údaji o výrobě.

Přístup k datům a jejich analýza jsou možné z mnoha různých klientských aplikací podle preferencí uživatelů. Lze např. použít populární aplikace z balíku Microsoft Office (Excel, Word aj.), klientské aplikace firmy Wonderware (FactoryOffice, InTouch, InTouch FactoryFocus) či specializované aplikace pro detailní inženýrskou nebo statistickou analýzu dat od spolupracujících firem. Pomocí všeobecně používaných vývojových nástrojů (MS Visual Basic, C++) lze snadno navrhnout i vlastní klientské aplikace splňující příslušné požadavky koncových uživatelů.

Těsná integrace databáze IndustrialSQL Server s prostředím Microsoft BackOffice zajišťuje integritu a bezpečnost podnikových dat. Tato integrace např. umožňuje snadno replikovat data vůči jiným databázím, zasílat zprávy elektronickou poštou, publikovat data v síti Internet a zpracovávat uložená data mnoha dalšími způsoby.

Výrobní data tedy nyní mohou být zobrazována a analyzována všemi pracovníky, kteří je potřebují – poprvé jsou tak skutečně přesné a aktuální informace z výroby snadno dostupné na všech úrovních v podniku.

4. IndustrialSQL Server – novinky verze 7.1

4.1 Implementace databáze Microsoft SQL Server 7.0
Hlavní úsilí vývojového týmu firmy Wonderware bylo věnováno implementaci databáze Microsoft SQL Server verze 7.0, která přináší nové technologie, jež zajišťují zvýšení výkonnosti a zdokonalení správy dat i rozšíření funkčních vlastností nástrojů pro správu a dotazování databáze.

K nejvýznamnějšímu zdokonalení databáze IndustrialSQL Server patří využití zlepšeného dotazovacího procesoru Microsoft SQL Server 7.0. V předcházející verzi vyhodnocoval IndustrialSQL Server 7.0 veškeré požadavky klientů svým vlastním databázovým jádrem. Podle typu dotazu buď byly žádosti o data předávány na Microsoft SQL Server nebo byly určité typy dat přímo zpracovávány dotazovacím jádrem IndustrialSQL Serveru.

V nové verzi IndustrialSQL Server 7.1 se výhodně využívá nový univerzální datový přístup OLE DB (Object Linking and Embedding for Databases), který umožňuje realizovat heterogenní dotazy na různé zdroje dat. Takto lze efektivně zpracovávat všechny dotazy klientů bez ohledu na to, o jaký zdrojový typ dat jde (Microsoft SQL Server, IndustrialSQL Server, data z databáze ORACLE aj.).

Provázání dat mezi běžnými tabulkami (v „nativních“ tabulkách databáze Microsoft SQL Server) a technologickými daty z jednotlivých historických bloků (v „rozšiřujících“ tabulkách databáze IndustrialSQL Server) je tedy mnohem těsnější a robustnější.

Pro zajímavost lze uvést, že vývojáři firmy Wonderware úzce spolupracovali se svými kolegy ze společnosti Microsoft a přímo se podíleli na specifikaci a testování technologie Microsoft OLE DB.

4.2 Zvýšení výkonnosti systému zpracování událostí
Přepracováno bylo i jádro systému pro zpracování událostí. Zvýšení výkonnosti bylo dosaženo efektivnější prací se systémovými vlákny. Jednotlivé akce zpracování událostí jsou nyní odděleny do samostatných vláken a prováděny paralelně. Optimalizováno bylo též snímkování technologických údajů (akce, které ukládají hodnoty specifikovaných technologických proměnných v okamžiku, kdy nastala určitá událost). Novinkou je i možnost nastavit priority pro požadované proměnné systému zpracování událostí (události s kritickou prioritou jsou zpracovávány přednostně před událostmi s běžnou prioritou).

4.3 Přepracovaný systém zpracování agregačních dat
Systém agregačních výpočtů byl začleněn do systému zpracování událostí a dále vylepšen.

Agregovaná data jsou i nadále ukládána do připravených tabulek agregací, jejich výpočet je však nyní řízen systémem událostí. Časový interval a typ výpočtu jsou podmíněny nadefinovanou událostí. Systém zpracování událostí je proto rozšířen o detekci události na základě času.

Agregační výpočty tedy představují specifický druh akce v systému zpracování událostí a lze je lépe uživatelsky definovat.

4.4 Vlastní komunikační I/O Server
Nový vlastní komunikační server IndustrialSQL I/O Server usnadňuje přístup zejména klientským aplikacím InTouch, InTouch FactoryFocus a FactorySuite Runtime k aktuálním (živým) datům databáze IndustrialSQL Server pomocí protokolu SuiteLink nebo DDE.

Aplikace InTouch tak mohou efektivněji přistupovat k aktuálním hodnotám (živým datům) technologických proměnných, jež jsou ukládány do databáze IndustrialSQL Server (aniž je nutné použít modul SQL Access for InTouch).

4.5 Přístup k datům i z prostředí internetu
Wonderware FactoryOffice, rodina klientských aplikací pro IndustrialSQL Server, obsahuje čtyři nové objekty IndustrialSQL ActiveX Control, které umožňují zobrazit a analyzovat technologická data z databáze IndustrialSQL Server v klientských aplikacích.

Vzhledem k tomu, že technologie ActiveX je otevřená a rozšířená, mají nyní vývojoví pracovníci k dispozici snadno použitelný a standardní způsob přístupu k uloženým datům z mnoha klientských aplikací. Jednotlivé objekty lze vložit do libovolného kontejneru ActiveX, jako jsou Wonderware InTouch, MS Visual Basic, MS Visual C++ nebo internetové stránky.

Při návrhu aplikace se tyto objekty konfigurují prostřednictvím uživatelského rozhraní. Při běhu aplikace (v runtime prostředí) je jejich ovládání zajištěno skriptovacím jazykem. Využívají se vlastnosti, metody a události jednotlivých objektů.

4.6 Nízká celková cena vlastnictví a rychlá návratnost
Využití standardních a masově rozšířených technologií (MS SQL Server, MS BackOffice a MS Windows NT, rozšiřitelný hardware na bázi PC) podstatně zmenšuje celkový objem finančních prostředků potřebných k pořízení a provozování systému (nákup softwaru a hardwaru, vývoj aplikace, uvedení do provozu, zaškolení, údržba a rozšiřování v budoucnosti).

Rychlost a jednoduchost s jakou lze technologickou databázi IndustrialSQL Server začlenit do stávajících výrobních architektur udivuje i velmi zkušené systémové integrátory a koncové zákazníky. Předem připravená normalizovaná databáze s hotovými databázovými objekty a sada univerzálních klientských aplikací totiž umožňují téměř okamžitě zahájit provoz, aniž by bylo nutné podrobně konfigurovat databázový server a vytvářet a odlaďovat dotazovací skripty.

Další významné snížení nákladů a zkrácení doby uvedení do provozu jsou možné díky automatické definici databáze proměnných IndustrialSQL Server importem databáze z již provozovaných vizualizačních aplikací Wonderware InTouch. V takovém případě stačí na instalaci a uvedení do provozu pouhé hodiny, a to i v aplikacích s desítkami tisíc proměnných.

5. Aplikace v České republice
Jedinečná koncepce databáze IndustrialSQL Server (výkonnost + otevřenost + snadnost použití + cenová výhodnost) s navazujícími produkty z rodiny FactorySuite 2000 velmi rychle oslovila automatizační odborníky po celém světě, Českou republiku a Slovenskou republiku nevyjímaje.

O konkrétních aplikacích v ČR a SR a jejich přínosech jsme již v tomto časopise informovali [2].

V dalším jsou představeny vybrané zajímavé aplikace v České republice. Jejich popis byl zpracován s využitím informací poskytnutých systémovými integrátory – firmami ZAT Control Systems a. s. a I&C Energo a. s.

6. Aplikace v ČEZ a. s. – Elektrárny Mělník II/III
(Ing. Zdeněk Klár, ZAT Control Systems a. s., Příbram)

6.1 Úvod
Společnost ZAT Control Systems a. s., Příbram (dále ZAT), je firma se šestatřicetiletou tradicí a zkušenostmi ve vývoji, výrobě a dodávkách řídicích systémů pro energetiku. Poskytuje komplexní služby v oblasti dodávek řídicích systémů pro energetiku, teplárenství, povrchové doly a plynárenství. Nedílnou součástí dodávky řídicích systémů ZAT Plant Suite MP je i softwarové vybavení Wonderware FactorySuite 2000.

Firma ZAT dodala svoje automatizační prostředky pro velké množství technologií v Elektrárnách Mělník II a III, které patří do koncernu ČEZ a. s.

6.2 Architektura systému pro řízení technologie DENOX
Jednou z prvních aplikací využívající moderní systém ZAT-E byla dodávka systému pro řízení technologie DENOX bloku 500 MW Elektrárny Mělník III. Řídicí systém je tvořen šestnácti programovatelnými automaty ZAT-E a dvojicí operátorských stanic na bázi systému InTouch 5.6, propojených do technologické sítě ZAT.

Koncem roku 1998 byl vznesen požadavek doplnit systém o výkonnou archivační stanici, která měla plnit dvě základní úlohy:

• Zajistit krátkodobou a střednědobou archivaci technologických dat.
• Zajistit přístup k datům v řídicím systému z podnikové sítě, a to při zachování vysokého stupně zabezpečení obou sítí (výrobní a podnikové), včetně jejich úplného logického i fyzického oddělení.

Po několika nepříliš úspěšných pokusech s vlastními programovými prostředky i produkty třetích stran bylo rozhodnuto použít technologickou databázi Wonderware IndustrialSQL Server. Vzhledem k rozsahu technologie byl zvolen server o velikosti 5 000 proměnných, který umožňuje ukládat všechna technologická data (přibližně 3 000 binárních a 600 analogových signálů). Dále byl vybrán na tehdejší dobu mírně nadprůměrný stroj – počítač s procesorem Pentium Pro 166 MHz, 128 MB paměti RAM a 8 GB diskem. Systém byl zprovozněn (tj. instalován a konfigurován) bez sebemenších potíží během jediné směny a následujícího dne byl předán do zkušebního provozu uživateli.

Technologická data uložená na serveru jsou využívána dvojím způsobem. Jsou analyzována jednak lokálně v inženýrské stanici napojené do technologické sítě a jednak v podnikové síti, ve které se data ukládají na podnikový server Oracle.

V inženýrské stanici je nainstalován klientský balík FactoryOffice. Ten umožňuje velmi komfortně vyhodnocovat chování celé technologie při různých režimech provozu. Ukázkou efektivnosti analýz byla např. náročná garanční měření v průběhu předávání technologie odsíření elektráren Mělník II a III. Výhodou je i možnost přímo exportovat vybraná data do prostředí MS Excel. Vzhledem k parametrům ukládání (cyklické ukládání všech analogů s periodou 15 s) slouží systém i k vyhodnocování kritických a havarijních stavů, jako jsou výpadky technologií apod.

Vzhledem k tomu, že server je osazen dvěma síťovými kartami, je přímo přístupný i z prostředí podnikové (administrativní) sítě. Pro jeho důležitost je však zaveden důsledný systém přístupových práv a přístup z administrativní sítě není obecně využíván. Je dovolen pouze několika speciálně vyškoleným pracovníkům, kteří potřebují přistupovat ke všem datům podle vlastního výběru. Preferovaným způsobem využití dat ze serveru je jejich předzpracování prostředky místních pracovníků odboru informačních technologií a následné zpřístupnění dalším uživatelům. Specialisté EMĚ tak vytvořili množství aplikací pro vizualizaci pseudo on-line dat ze serveru na podnikovém intranetu a tím na libovolném počítači připojeném k podnikové síti.

6.3 Přínos zvoleného řešení
Instalace technologické databáze přinesla uživateli i společnosti ZAT množství praktických poznatků o vlastnostech systému:

• Velmi jednoduchá a bezproblémová instalace a zprovoznění systému během jedné směny.

• Minimální potřeba provozní administrace. Během asi osmnácti měsíců provozu nebyly zapotřebí žádné administrativní zásahy do systému. Při vhodném nastavení systémových parametrů (z větší části implicitních od výrobce) již nejsou žádné zásahy vyžadovány.

• Velmi překvapivá minimální náročnost na hardwarovou konfiguraci. Instalovaná konfigurace by v současné době nebyla schopna provozovat řadu nejmodernějších kancelářských aplikací, ale jako základ pro IndustrialSQL Server funguje naprosto spolehlivě a zatížení procesoru nepřekračuje 20 %.

• Výhodnost hromadného importu celé databáze proměnných z již provozovaných vizualizačních aplikací InTouch. Uživatel není zatížen obtížnou volbou proměnných pro archivaci dat. Tato možnost bývá významná zejména v přípravných fázích obdobných projektů. Tak lze kdykoliv za běhu serveru specifikovat nové požadavky klientů na data (nové pohledy nebo dokonce nové aplikace využívající jiná data než stávající) bez nutnosti znovu konfigurovat systém.

• Snadno a intuitivně použitelné klientské nástroje FactoryOffice (obr. 2) umožňují efektivně analyzovat archivovaná data většině běžných uživatelů, kteří nejsou programátory.

6.4 Architektura systému v odsiřovacím závodě EMĚ II//EMĚ III
Kompletní řídicí systém pro technologii odsíření byl realizován rovněž společností ZAT. Pro řízení technologie na procesní úrovni byl použit nejnovější firemní systém ZAT 2000 MP. Je to dosud nejrozsáhlejší firemní projekt, který obsahuje celkem více než 20 000 binárních a přibližně 2 000 analogových signálů (obr. 1).

Operátorská úroveň je tvořena šesti operátorskými stanicemi a jednou inženýrskou stanicí. Na základě dosavadních zkušeností bylo rozhodnuto použít jako archivační stanici technologickou databázi IndustrialSQL Server. Vzhledem k rozsahu technologie byl tentokrát zvolen server o velikosti 70 000 proměnných a balík dvaceti licencí na klientské aplikace FactoryOffice. Specifikace hardwaru: PC s procesorem PII/500 MHz, 256 MB paměti RAM a pevným diskem 20 GB.

Zkušenost s instalací i následným provozem systému byla obdobná jako u technologie DENOX, tj. bez problémů a nutnosti servisních zásahů. Navržený počítač s rezervou splňuje požadavky na výkon a jeho zatížení ve špičce nepřekračuje 25 %. To jen potvrzuje až neuvěřitelně nízkou hardwarovou náročnost databáze IndustrialSQL Server. Řešení obdobné úlohy (sběr a ukládání objemného množství dat – analogové údaje jsou ukládány periodicky po 15 s) běžnými databázovými prostředky by vyžadovalo použít daleko robustnější a výkonnější konfiguraci hardwaru (několik procesorů, obrovské diskové pole atd.).

Archivované údaje z tohoto serveru jsou obdobně jako u technologie DENOX integrovány do podnikového informačního systému a jsou k dispozici všem účastníkům v podnikové síti (obr. 3).

6.5 Přínos zvoleného řešení
Přínos popisovaného řešení je podobný jako u technologie DENOX. Navíc, z hlediska objemu ukládaných dat, tvoří databáze IndustrialSQL Server spolehlivý prostředek pro střednědobou archivaci jako mezistupeň před centrální archivací na podnikovém serveru.

Použití standardního databázového rozhraní směrem ke klientům usnadňuje vytváření klientských aplikací přesně podle požadavků koncových uživatelů. Na EMĚ jsou to jednak centrální aplikace pro přenos dat z databáze IndustrialSQL Server do podnikového intranetu a jednak lokální aplikace v inženýrských stanicích. Tyto aplikace si přitom vytvářejí sami uživatelé – technologičtí specialisté, kteří nejsou programátory – běžnými prostředky, jako jsou MS Excel, MS Access apod.

Databáze IndustrialSQL Server tvoří základ datového skladu technologických dat (Data Warehouse), odkud bude možné kdykoliv v budoucnosti technologická data čerpat pro libovolnou zpětnou analýzu.

6.6 Výhledové rozšíření systému
Omezení investičních prostředků v období uvádění do provozu jaderné elektrárny Temelín prozatím pozastavuje další expanzi technologických dat do podnikové sítě intranet.

Skutečností však zůstává, že často proklamované rčení firmy Wonderware o IndustrialSQL Serveru jako o velmi efektivním prostředku pro sběr, ukládání a poskytování technologických dat obě zmíněné instalace jednoznačně potvrzují.

7. Aplikace v ČEZ a. s. – Jaderná elektrárna Temelín
(Ing. Pavel Říha, I&C Energo s. r. o., Divize Morava)

7.1 Úvod
Firma I&C Energo se dlouhodobě zabývá návrhem, implementací, údržbou a servisem informačních a řídicích systémů, systémů měření a regulace a systémů pro rozvod elektrické energie. Komplexně pokrývá tržní sektor od přímého řízení, monitorování a archivace až po specializované aplikace pro zpracování a analýzu technologických dat.

Mezi její významné zákazníky patří jaderné elektrárny koncernu ČEZ a. s. – Jaderná elektrárna Dukovany a Jaderná elektrárna Temelín.

Jaderná elektrárna Temelín je tvořena dvěma bloky reaktor-turbína s elektrickým výkonem každého z nich 1 000 MW, z nichž první je v současné době v etapě spouštění a druhý ve výstavbě. Vlastní technologie výroby není v tomto příspěvku popisována, neboť byla ze známých důvodů v minulosti ve sdělovacích prostředcích již dostatečně popularizována.

Pro potřeby fyzikálního a energetického spouštění jaderné elektrárny Temelín vytvořila firma I&C Energo systém STDAS (Start-up Tests Data Acquisition System) pro sběr a archivaci dat z technologie během spouštění elektrárenského bloku.

První spouštění jaderného bloku je proces trvající mnoho měsíců, při kterém jsou prováděny a vyhodnocovány stovky předem připravených zkoušek, jejichž cílem je prokázat funkčnost všech technologických, ochranných a podpůrných systémů důležitých z hlediska jaderné bezpečnosti a dosažení projektových parametrů bloku. Teprve po úspěšném ukončení všech zkoušek vystavuje Státní úřad pro jadernou bezpečnost povolení k trvalému provozování. Tento proces se v podstatně zkrácené podobě opakuje při každém spouštění po generální opravě bloku, která je spojena s výměnou jaderného paliva.

STDAS je v současné době provozován na prvním bloku elektrárny Temelín. V souladu s dokončováním stavebních a technologických prací je plánováno jeho použití i na druhém bloku.

7.2 Architektura systému
Data jsou získávána přímým měřením analogových vstupních signálů a komunikací se stávajícími měřicími a řídicími systémy Westinghouse (WDPF, Eagle) pomocí linek Ethernet. Takto získaná data jsou ihned po příchodu do systému STDAS archivována a dále prostřednictvím sítě Ethernet a jejích aktivních prvků přivedena k uživatelským počítačům (obr. 4). Požadavkem zákazníka je archivovat všechny ukládané veličiny alespoň po dobu 24 hodin.

Systém STDAS se skládá z lokální počítačové sítě realizované na bázi Windows NT. Jádro systému tvoří dva počítače s operačním systémem Windows NT 4.0 Server, a to jeden ve funkci primárního doménového řadiče a druhý ve funkci archivačního serveru. Jako archivační server byl zvolen IndustrialSQL Server firmy Wonderware ve verzi 7.1 pro 5 000 proměnných.

Pro zajištění maximální spolehlivosti systému a dosažení požadovaných krátkých period vzorkování signálů je pro styk s každým z řídicích systémů určena samostatná stanice (označení K1, K2, MK3 a M). Počítače tak plní funkci „datových serverů“, které zajišťují sběr požadovaných dat z technologie a jejich přesun do archivačního serveru. Jedinou výjimkou je stanice MK3, která zpracovává přímo měřicí signály z primárního okruhu i signály systému Westnet III.

Vzhledem k tomu, že seznam existujících komunikačních programů (I/O Serverů) firmy Wonderware ani dalších dodavatelů neobsahoval vyhovující I/O Server pro použitý typ měřicích kart Advantech ani I/O Servery pro komunikaci se systémy Westinghouse (WDPF a Eagle), musely být pro systém STDAS vytvořeny vlastní I/O Servery s využitím produktu Wonderware FactorySuite Toolkit. Všechny I/O Servery komunikují protokolem Wonderware SuiteLink na bázi TCP/IP.

I/O Server pro měřicí karty Advantech typu PCL 818-HD zajišťuje převod signálů měřených veličin na fyzikální jednotky, verifikaci hodnot a jejich odesílání do archivačního serveru. I/O Server je nainstalován na počítačích MK3 a M. Na počítači MK3 zpracovává pět měřených veličin z primárního okruhu elektrárny s periodou 0,1 s a na počítači M celkem 59 veličin ze sekundárního okruhu elektrárny s periodou 0,05 s.

I/O Server pro přenos dat ze sběrnice WDPF Westnet II komunikuje v protokolu TCP/IP s unixovou stanicí systému WDPF. Aplikace pro unixovou stanici byla vytvořena jako součást dodávky systému STDAS. Komunikační linka mezi I/O Serverem a unixovou stanicí má kapacitu pro současný přenos 100 veličin s periodou 0,1 s a 1 500 veličin s periodou 1 s.

I/O Server instalovaný na komunikační stanici K2 získává data čtením ze sběrnice EagleNet, což je speciální deterministická sběrnice firmy Westinghouse. Kapacita I/O Serveru je dimenzována na současné čtení maximálně 100 veličin s periodou 0,25 s a 1 900 veličin s periodou 1 s.

I/O Server pro komunikaci se sběrnicí WDPF Westnet III instalovaný na počítači MK3 je shodný s I/O Serverem pro komunikaci se sběrnicí WDPF Westnet II. Na straně WDPF obsluhuje komunikaci s I/O serverem aplikace WESgate Server, což je standardní software firmy Westinghouse. Komunikační linka je dimenzována pro přenos maximálně 2 000 veličin s periodou 1 s.

Vzorky analogových veličin získávané s periodou 1 s se do databáze IndustrialSQL Server ukládají cyklicky. Všechny ostatní údaje (veličiny získávané s periodou kratší než 1 s) se ukládají při jejich změně s nastavením nulového pásma necitlivosti.

Servery a komunikační stanice jsou průmyslové počítače uzavřené v rozváděčových skříních a jsou vyrobeny z komponent Advantech. Pro archivační server byla zvolena dvojprocesorová konfigurace s procesorem Pentium II 400 MHz, 256 MB RAM a dvěma softwarově zrcadlenými pevnými disky 9,6 GB.

Pro obsluhu a správu systému jsou určeny dvě servisní stanice, což jsou počítače Dell ve stolním provedení. Jeden je umístěn v prostorách primárního okruhu elektrárny, druhý v prostorách sekundárního okruhu. Oba mají tutéž hardwarovou i softwarovou konfiguraci a jsou z hlediska funkcí rovnocenné.

V praxi většinou není požadován současný přenos a archivování všech signálů. Vybrané množiny signálů proto definuje správce systému podle právě uskutečňované zkoušky, popř. etapy spouštění. Po snazší konfigurování sběru dat v databázi IndustrialSQL Server vyvinula firma I&C Energo speciální obslužné utility, z nichž jedna je určena pro dávkové konfigurování proměnných v databázi Runtime (přidávání, rušení, specifikace sběru aj.) a druhá monitoruje činnost databáze IndustrialSQL Server a umožňuje její vzdálené restartování (obr. 5). Obě utility jsou instalovány na servisních stanicích, a umožňují tak operativně modifikovat činnost systému bez nutnosti fyzického přístupu k archivačnímu serveru, neboť ten je, vzhledem k umístění serveru v rozváděči, složitý.

K systému STDAS může být připojeno až osmnáct uživatelských stanic. Tyto stanice jsou v majetku třetích firem, které se podílejí na fyzikálním a energetickém spouštění a pro které je systém rovněž spolehlivým a uceleným zdrojem informací o okamžitém stavu technologie. V uživatelských stanicích jsou nainstalovány klientské nástroje ActiveFactory americké firmy DataWorks Systems, pomocí nichž jsou historická i okamžitá data z archivačního serveru sledována a částečně zpracovávána ještě v průběhu zkoušky (obr. 6).

Finální zpracování a vyhodnocení měření realizuje každá firma vlastním specializovaným programovým vybavením. Jako pomůcku pro vývoj takového softwaru vytvořila firma I&C Energo knihovnu funkcí ClientSDK for STDAS, která umožňuje uživateli přihlásit se k serveru a načítat okamžitá i historická data v různých podobách do paměťových struktur bez nutnosti znát syntaxi jazyka SQL a principy komunikace klient/server. ClientSDK využívá technologii OLE DB.

7.3 Přínos zvoleného řešení
Při analýze požadavků na vyhodnocení zkoušek s velkou dynamikou probíhajících procesů byla zjištěna určitá omezení, která nebylo možné překonat při použití standardních informačních systémů firmy Westinghouse. Jsou to:

• Nemožnost trvale zaznamenávat požadovaný počet parametrů s požadovanou frekvencí vzorkování 10 Hz.
• Nemožnost dosáhnout frekvencí vzorkování vyšších než 10 Hz.
• Neodstranitelné a časově proměnné zpoždění časových značek standardního informačního systému za skutečným časem změny v závislosti na místě vzniku informace.

Systém STDAS řeší uvedená omezení:

• Umístěním komunikačních počítačů do míst blízkých místům vzniku dat.
• Použitím vlastní měřicí aparatury tam, kde je požadována frekvence vzorkování signálů vyšší než 10 Hz.

Dalším přínosem aplikace systému STDAS je možnost operativně měnit sestavu sledovaných a měřených veličin podle požadavku uživatelů bez nutnosti respektovat složité procedury pro změny bezpečnostně kvalifikovaného informačního systému bloku.

7.4 Výhledové rozšíření systému
Systém STDAS je v současné době nainstalován na prvním reaktorovém bloku a v letošním roce bude namontován i na druhý reaktorový blok.

S uvážením zkušeností z provozu Jaderné elektrárny Dukovany lze předpokládat, že systém bude moci být využíván nejen při fyzikálním a energetickém spouštění reaktoru, ale i během běžného provozu bloku.

Systém umožňuje snadný, rychlý a bezpečný přístup z běžných kancelářských aplikací k živým i archivovaným technologickým datům, což by standardními prostředky řídicího systému bylo velmi obtížně uskutečnitelné.

8. Závěr
Neustále rostoucí objem světového i domácího prodeje produktu IndustrialSQL Server potvrzuje správnost zvolené filozofie a společný úspěch firem Wonderware a Microsoft při zavádění technologie otevřených relačních databází do tržního segmentu průmyslové automatizace.

Databáze IndustrialSQL Server získala i ocenění redaktorů odborného amerického časopisu Control Engineering jako nejlepší produkt roku 1999 v kategorii Software and information integration. Hlavními hodnotícími kritérii zde jsou technologická vyspělost, ovlivnění příslušného segmentu trhu a přínos pro uživatele.

Firma Wonderware byla oceněna firmou Microsoft jako její největší OEM partner pro aplikace databáze MS SQL Server v průmyslovém sektoru. Jsou tak nahrazovány dosud většinou používané vlastnické systémy, jejichž otevřenost z hlediska snadného využívání technologických dat vertikálně v rámci celého výrobního podniku je problematická.

Strategický význam informací je nesporný. Správné informace ve správném čase a na správném místě jsou nezbytnou podmínkou pro průběžné optimalizace výroby, zvyšování její kvality a snižování výrobních nákladů. Pouze promyšlené využívání těchto informací vede ke zvýšení ziskovosti podniku jako celku a tím i k posílení jeho pozice v současné tvrdé globální konkurenci.