Systemy gromadzenia danych znajdują szerokie zastosowanie

Zebranie danych wysokiej jakości ułatwia użytkownikom w przemyśle zoptymalizować procesy, utrzymać i/lub podnieść jakość produktu, zapewnić bezpieczeństwo pracy i zgodność z zasadami ochrony środowiska, skrócić czas usuwania awarii i poprawić ogólną produktywność. Inżynierowie automatycy od dawna polegają na dokładnych danych, zapewniających im wgląd w proces produkcji lub testowania. W ciągu kilkudziesięciu ostatnich lat w dziedzinie technik gromadzenia danych nastąpił wielki postęp w zakresie dokładności pomiarów i adaptacji do szerokiej gamy platform i sieci. Kluczowym słowem w dziedzinie gromadzenia danych stała się elastyczność.

Aby zbadać trendy w tym sektorze produktów, Control Engineering i Reed Research Group – stanowiąca część Reed Business Information (www.reedbusiness.com) – przeprowadziły wśród użytkowników systemów gromadzenia danych będących ich prenumeratorami ankietę dotyczącą ich preferencji. Badanie przeprowadzono w sierpniu 2003 r. za pomocą poczty elektronicznej i WWW. Otrzymano odpowiedzi od 180 użytkowników, którzy oceniają, specyfikują, rekomendują, instalują i/lub dokonują zakupów sprzętu i oprogramowania do gromadzenia danych.

 

 

W artykule omówiono wybrane wyniki ankiety. Zgodnie z zebranymi danymi podstawowe zastosowanie sprzętu i oprogramowania do gromadzenia danych cechuje duża różnorodność. Sterowanie i gromadzenie danych do celów nadzoru (SCADA) oraz testowanie i diagnostyka stanowią większość (patrz rysunek), oczywisty jest jednak pewien stopień nakładania się kategorii. Systemów SCADA używa się do statystycznego sterowania procesami oraz testowania na bieżąco w wielu gałęziach przemysłu, w energetyce, procesach ciągłych, dyskretnych i wsadowych. Sklasyfikowane w ten sposób systemy SCADA tracą swoją tożsamość w branży, której są przedstawicielami. W każdym przypadku można śmiało powiedzieć, że gromadzenie danych z pewnością stanowi integralną część wielu zastosowań produkcyjnych i podstawę zautomatyzowanego zbierania danych testowych.

Kryteria wyboru ujawnione

Badanie dotyczyło także czynników, które wpływają na wybór sprzętu i oprogramowania do zdobywania danych (Data AcQuisition – DAQ). Sprzęt i oprogramowanie rozpatrywano niezależnie od siebie. Z listy podanych kryteriów wyborurespondenci jednogłośnie wybierali jako „bardzo ważne” trzy z pięciu powodów. Pierwsza piątka w przypadku sprzętu przedstawiała się następująco: łatwość użycia, dostępność, pomoc techniczna, cena i szeroki wybór urządzeń wejścia/wyjścia. „Bardzo ważne” kryteria wyboru oprogramowania to w kolejności (od najważniejszego): łatwość użycia, pomoc techniczna, cena, zgodność z protokołem TCP/IP i serwerami PLC.

Powody, z których łatwość użycia, pomoc techniczna i cena znajdują się na obu listach, łatwo zrozumieć. Na obecnym kurczącym się rynku systemów produkcyjnych nacisk na ograniczenie kosztów powoduje zwiększoną kontrolę wydatków. Wiele technologii produkcji, włączając w to systemy gromadzenia danych, ulepszono tak, że firmy mogą zdziałać więcej, angażując mniejsze środki i znacząco zwiększając produktywność przy zachowaniu kontroli nad kosztami pracy. Aby zachować jakość, działy automatyki spodziewają się, że dostawcy dostarczą produkty, w których większy nacisk położono na inne kryteria wyboru. Wysokiej jakości produkt musi być łatwy w użytkowaniu, tak aby zarówno koszty instalacji, jak i koszty bieżące znajdowały się pod kontrolą. Zapewnianie pomocy technicznej oznacza, że sprzedawcy muszą serwisować to, co sprzedają i umożliwić użytkownikom zastąpienie pracowników, których liczbę ograniczono w ramach obniżania kosztów. Według ankiety wymagania dotyczące rozdzielczości większości systemów utrzymywały się na lub poniżej granicy 16 bitów (rozpowszechnionej w systemach A/D w postaci kart). Najbardziej rozpowszechnioną rozdzielczością było 16 bitów. Generalnie mniejsza liczba systemów należała do kategorii powyżej 16 bitów, oprócz tych systemów w kategorii 32-bitowych, które używały technologii DAQ (mikroprocesory, mikrokontrolery lub cyfrowe procesory sygnałowe DSP). Niewiele jest systemów w postaci kart o dokładności 32 bitów lub większej. Średnia liczba próbkowanych zmiennych na minutę skoncentrowała się w kategorii systemów mniejszych. Z badania wynika, że 50% respondentów próbkowało mniej niż 500 zmiennych. W następnej kategorii 501 do 1000 zmiennych mieściło się 14,6% systemów, a od 1001 do 2000 zmiennych – 13,5%. Systemy pobierania danych próbkujące od 2001 do 3000 i od 3001 do 5000 zmiennych zanotowały wyniki odpowiednio 7,3% i 3,9%. Skok liczby zmiennych próbkowanych w ciągu minuty wystąpił w kategorii powyżej 5000 zmiennych. 10,7% respondentów stwierdziło, że w typowym zastosowaniu próbkuje ich więcej. Dostawcy systemów gromadzenia danych wykonali pracę u podstaw, dostarczając inżynierom automatykom dokładnych i skalowalnych systemów.

Według Rahula Kulkarni, menedżera produktu w dziedzinie sterowania przemysłowego w firmie National Instruments, „bezwzględna dokładność sytemu zależy od stosunku rzeczywistego napięcia wejściowego, offsetu, szumu występującego w systemie i uchybu temperaturowego. W systemach z dużą ilością kanałów, z wieloma kartami, dokładność nie obniży się tak długo, jak długo poszczególne karty spełniają normy dotyczące dokładności. 'Główne zagadnienia, które należy rozważyć w wielkich systemach gromadzenia danych, to: czas zapisu na dysk, liczba kanałów, częstotliwość próbkowania, wymagania w zakresie analizy danych i możliwość ich przedstawienia w czasie rzeczywistym. Do ważnych elementów decydujących o tych parametrach należą: oprogramowanie napędu, szybkość procesora, typ twardego dysku, przebiegi czasowe i synchronizacja wielu kart oraz modularność systemu. Zastosowanie standardów przemysłowych takich jak PXI (www.pxisa.org) umożliwiło zwiększenie rozmiarów i szybkości systemów.

Rola transmisji bezprzewodowej

Istotny odsetek respondentów ankiety Control Engineering (48,3%) w ogóle nie używa technologii bezprzewodowych do gromadzenia danych. Większość respondentów (80,5%) używa ich rzadko – w mniej niż 10% zastosowań. Głównymi powodami, z których komunikacja bezprzewodowa nie zdobyła rynku gromadzenia danych, są koszty oraz postrzegany brak dostępności i/lub problemy z bezpieczeństwem. Niemniej w dzisiejszych warunkach rynkowych firmy znajdują się pod silną presją obniżenia kosztów i znalezienia alternatywnych sposobów uzyskania
większej liczby danych za mniejsze pieniądze. Koszt ułożenia rur kablowych i przewodów wynosi około 100 dolarów za metr, co czyni technologię sieci bezprzewodowych niezwykle atrakcyjną, szczególnie gdy odległości, na jakich odbywa się transmisja, wynoszą ponad 90 metrów. Według Scotta Saundersa, specjalisty do spraw zastosowań techniki w firmie Moore Industries-International Inc. (Sepulveda, Kalifornia), „sieci RF były kiedyś postrzegane jako zawodne i mało bezpieczne. Tymczasem prawda jest taka, że jeżeli sieci bezprzewodowe zostaną odpowiednio dobrane i zaprojektowane, okazują się bardziej niezawodne i bezpieczniejsze, a ich utrzymanie kosztuje mniej niż sieci używających kabli. „W ciągu ostatniej dekady technologia gromadzenia danych poczyniła poważny postęp. Można spodziewać się dalszego, ale jak to się dzieje w przypadku wszystkich niezbędnych rozwiązań, inżynierowie automatycy i gałęzie przemysłu, którzy na nich polegają, nie mogą doczekać się podniesienia jakości.

Produkty z dziedziny gromadzenia danych

Aby uzyskać informacje o innych producentach, prosimy odwiedzić stronę www.controleng.com/buyersguide. Informacje o integratorach systemów znajdą Państwo na stronie www.controleng.com/integrators. Aby uzyskać dalsze informacje o omawianych produktach, prosimy odwiedzić strony WWW poszczególnych firm.

Niezawodny system gromadzenia danych (DAQ)

NI PCI-6509, NI PCI-6514, NI PCI-6515 i NI PXI-6528 to przemysłowe cyfrowe moduły wejścia/wyjścia zaprojektowane do zastosowań przemysłowych z dziedziny gromadzenia danych wymagających wysokiej niezawodności. Tanie moduły wyposażono w cyfrowe układy zabezpieczające I/O, programowalne stany zasilania, programowane filtry danych wyjściowych, izolację i wykrywanie zmian. Tworzą one nową kategorię cenową dla krytycznych zastosowań z dziedziny sterowania i automatyzacji, zapewniając sterowanie dyskretne i wsadowe, wbudowane układy sterowania i automatyzację linii produkcyjnych.

www.ni.com

National Instruments

 

Nowe platformy

Oprogramowanie RSView Enterprise Series 3.1 typu HMI pomaga zapewnić dostęp do systemu i ułatwia osiągnięcie zgodności z przepisami. Najnowsza wersja, zawierająca obsługiwane przez komputery typu PC narzędzia programistyczne RSView Supervisory Edition, RSView Machine Edition i RSView Studio, zwiększa produktywność za pomocą redundancji i wymiany informacji przez FactoryTalk.

Umożliwiając audyt całego systemu, oprogramowanie upraszcza proces dokumentowania użytkownikom starającym się o zgodność z prawem (21 CFR, część 11). Oprogramowanie RSView Enterprise Series 3.1 jest dostępne jako samodzielne lub preinstalowane na komputerach i monitorach przemysłowych VersaView, co pozwala zredukować czas spędzany na łączeniu i konfigurowaniu sprzętu i oprogramowania.

www.rockwellautomation.com

Rockwell Automation

 

Sterowanie i gromadzenie danych (DAQ) w jednym urządzeniu

Zdalny sterownik ROC809 może być stosowany w szerokim zakresie zadań z dziedziny gromadzenia danych i sterowania. Format pojedynczego pakietu zapewnia odporność i niskie zużycie energii, bogate możliwości komunikacyjne, prowadzenie dziennika systemu, archiwizację danych historycznych, skalowalność, szybkość i sterowanie. Sterownik komunikuje się z różnorodnymi urządzeniami pomiarowymi i sterującymi za pomocą rozproszonych modułów wejścia/wyjścia umieszczanych w gniazdach rozszerzeń. Moduły zaprojektowano tak, aby zapewnić dokładność, odporność i wytrzymałość, a niewielka liczba punktów pomiarowych pozwala urządzeniom wejścia/wyjścia na lepsze dopasowanie do planowanego zastosowania i uzyskanie lepszej efektywności kosztowej. Standardowy pakiet obsługuje szeroką paletę zastosowań, w tym sterowanie pętlą PID konfigurowalne do 16 pętli.

www.emersonprocess.com

Emerson Process Management

 

 

Wygodne przechowywanie danych

Simatic PLC Micro Memory Card (MMC) pozwala użytkownikom na przechowywanie, zapis i odczyt danych podczas działania aplikacji, zapisywanie pomiarów oraz wykonywanie i edycję receptur. Zapisuje niemal każdy typ pliku, więc zgromadzone ważne dla użytkowników i ich klientów dane są dostępne wprost z PLC. Nie potrzebuje zewnętrznego źródła energii (baterii), można więc zmieniać programy, wymieniając po prostu MMC. MMC przechowuje w pamięci procesora kompletny projekt wraz z symbolami i komentarzami. Programy mogą być odczytywane i zapisywane na urządzeniu w trybie wykonania, co pozwala na zapisywanie pomiarów i wykonywanie/edycję. MMC umożliwia także wymianę procesora w terenie (usuwanie błędów, dodawanie rozszerzonej funkcjonalności itp.) bez użycia programatora.

www.siemens.com

Siemens Energy & Automation

 

 

Oprogramowanie wspierające produkcję

Najnowsze oprogramowanie iFIX (wersja 3.5) cechują nowe możliwości zarządzania projektem, dostępu do danych i zabezpieczenia. Według autora oprogramowanie pomaga zredukować czas tworzenia aplikacji, poprawić łączność w przedsiębiorstwie i wzmocnić ogólną kontrolę nad procesami produkcyjnymi. W zakładach wdraża się rozmaite systemy automatyki (na przykład jedna aplikacja HMI/SCADA steruje linią produkcyjną, inna mediami, kolejna zarządza przepływem informacji do systemów wyższego poziomu itp.). Współczesne skomplikowane systemy produkcyjne sprawiają więc, że użytkownicy zarządzają wieloma bardzo różniącymi się aplikacjami. Dzięki wykorzystaniu iFIX 3.5 operatorzy są w stanie zaprogramować, zarządzać i przełączać się miedzy wieloma aplikacjami i projektami HMI/SCADA przy użyciu jednej stacji roboczej. W rezultacie firmy i integratorzy systemów mogą wymagać większej produktywności i efektywności od swych programistów.

www.gefanuc.com

GE Fanuc Automation Americas Inc.

 

 

Lepsze decyzje dotyczące produkcji

Oprogramowanie InformIT Information Manager zwiększa przejrzystość danych wszystkich funkcji systemu sterującego, tak aby producenci mogli używać informacji do podejmowania lepszych decyzji dotyczących produkcji. Information Manager zbiera, przechowuje i odtwarza dane historyczne i bieżące z systemów sterujących i powiązanych z nimi, a także przetwarza je w znaczące informacje pozwalające producentom na stworzenie planów podniesienia wskaźników wydajności. Information Manager służy jako system zarządzania informacjami pochodzącymi z przemysłowych systemów sterowania IndustrialIT, zapewniając dostęp do danych pozyskiwanych w czasie rzeczywistym i danych historycznych, systemów sterowania i związanych z nimi systemów biurowych.

www.abb.com

ABB

 

 

Niewymagające komputera modularne rozwiązanie do zdobywania danych DAQ

Zdobywanie danych w terenie może być problemem, jeżeli wykorzystywany sprzęt wymaga umieszczenia w środowisku nieodpowiednim dla komputera PC. Przenośne systemy gromadzenia danych EX Series z modułami zapisującymi w pamięci (RM-10) pozwalają użytkownikowi uniknąć tego typu kłopotów. Zestaw EX Series/RM-10 jest przenośny i umożliwia szybką konfigurację oraz zapis do 2 GB danych. Gdy eksploatacja w terenie dobiegnie końca, EX Series można łatwo podłączyć do komputera za pomocą dwóch kart pamięci PCMCIA służących do pobrania zgromadzonych danych. Modularna budowa pozwala na łatwe rozszerzenie do 24 kanałów, po cztery na moduł. W zestaw wbudowano także interfejs czujników TEDS.

www.sony.com

Sony Corp.

 

 

Analogowy wzmacniacz sygnału

Analogowy wzmacniacz sygnału PC/104, służący do pobierania danych, testowania i pomiaru, zapewnia 32 wejścia analogowe i 16 wejść różnicowych ze zmiennym wzmocnieniem. Może być używany w konfigurowalnych w czasie produkcji wariantach, np. jako wzmocnienie dla termopar, mostkowych układów tensometrycznych i mierników naprężenia oraz wejść 4-20 mA z wykrywaniem awarii. Model 104-AIM-32A Kit cechują programowo konfigurowalne dla każdego kanału zakresy/wzmocnienia wartości wejściowych, sześć standardowych analogowych zakresów wejścia i pełna kalibracja systemu za pomocą łatwego w użytkowaniu oprogramowania narzędziowego. Wyceniona na niespełna 400 dolarów karta może mieć wiele zastosowań, w tym do sterowania temperaturą, monitorowania gromadzenia danych z systemu energetycznego i monitorowania środowiska.

www.accesio.com

Acces I/O Products Inc.

 

 

Łatwe zapisywanie bez konieczności stosowania papieru

Niewymagający papieru rejestrator eZtrend to tanie i zwarte urządzenie o rozmiarach zgodnych z normą DIN. Eliminuje potrzebę użycia papieru i pisaka oraz związane z nimi koszty i konieczność konserwacji. Pięciocalowy kolorowy wyświetlacz pokazuje łatwe do zrozumienia wykresy słupkowe, wartości numeryczne i funkcje trendu, co ułatwia użytkownikowi interpretację danych i szybsze podejmowanie działań. Interfejs operatora zapewnia łatwy dostęp do menu rejestratora w celu szybkiej konfiguracji i odtwarzania danych. Dane zapisywane są w bezpiecznych plikach w konfiguracji rysików. Ponieważ są one bezpośrednio związane z piórkiem, nie ma potrzeby pamiętania nazw i struktury pisakiem.

Standardowe złącze Ethernet pozwala na bezpośrednie połączenie rejestratora z siecią lokalną (LAN) lub Internetem. Pakiet oprogramowania TrendManager łączy proces w całość, umożliwiając dostęp do rejestratorów za pomocą sieci lokalnej w fabryce lub przez Internet.

Honeywell Inc.

 

 

Tani system SCADA

Systemy firmy Foxboro A2 Automation zapewniają potężne, a mimo to tanie rozwiązanie SCADA. Sterowanie systemem umożliwia T940 Process Supervisor firmy
Foxboro A2 i Wonderware InTouch HMI. Razem tworzą one w pełni funkcjonalny system DCS w cenie PLC. T940 Process Supervisor zapewnia do 200 pętli zaawansowanego sterowania ciągłego i sekwencyjnego, ma rozbudowany system sygnalizacji i zapisu danych, potężny interfejs operatora, jest też zintegrowany z centralną bazą danych. Komponentem systemu odpowiedzialnym za gromadzenie danych są inteligentne, zdalne moduły wejścia/wyjścia Series 2500 firmy Foxboro A2.

Systemy działają jako jednostki czasu rzeczywistego (RTU) w punktach pomiarowych, pobierając dane z czujników i transmitując je do jednostki sterującej z wykorzystaniem komunikacji przewodowej i bezprzewodowej. W przeciwieństwie do tradycyjnych modułów wejścia/wyjścia jednostki Model 2500 zapewniają lokalnie możliwości PID, obliczeniowe, pomiaru czasu, sumatora, licznika i inne, wraz z automatycznym dostrojeniem i harmonogramem wzmocnienia.

The Foxboro Co.