Zarządzanie alarmami w systemie SCADA ICONICS

Wiktor Susfał Alarmy i Powiadomienia, Wizualizacja SCADA
Zarządzanie alarmami w systemie SCADA ICONICS

Dowiedz się, jakie możliwości oferują narzędzia pozwalające na wizualizację oraz zarządzanie alarmami w systemie SCADA od ICONICS.

Zakres tematów poruszanych we wpisie

Niniejszy artykuł zawiera omówienie funkcjonalności:

  • serwera alarmowania od ICONICS – AlamWorX64, umożliwiającego konfigurację monitorowanych zmiennych,
  • narzędzia wizualizacji – AlarmWorX Viewer używanego w celu graficznej prezentacji danych o alarmach.

Efektem końcowym podejmowanych tu działań, będzie interfejs służący wygodnemu zarządzaniu alarmami. Będzie on umożliwiał m.in. łatwą filtrację oraz zatwierdzanie alarmów, co natomiast zapewniać będzie szybki oraz bezbłędny przepływ informacji w systemie.

Serwer alarmowania w systemie SCADA – GENESIS64

Pierwszy krok to utworzenie własnej konfiguracji serwera alarmów, która następnie znajdzie swoje graficzne odzwierciedlenie w projektowanym interfejsie SCADA / HMI. Konfiguracja narzędzia AlarmWorX Server przebiega w module Workbench, grupującym wszystkie narzędzia składowe ICONICS.

Najważniejsze informacje o AlarmWorX Server

Zgodność z przemysłową normą ISA 18.2 dla systemów alarmowania

Po pierwsze, serwer alarmów od ICONICS jest kompatybilny z przemysłową normą ISA 18.2 Norma ta grupuje wytyczne, które każdy integrator systemów powinien wziąć pod uwagę, aby zwiększyć bezpieczeństwo projektowanego rozwiązania. Więcej na temat efektywnego projektowania systemu alarmowania, można w innym artykule na naszym blogu.

Aby sprostać wymaganiom stawianym przez normę ISA 18.2, ICONICS udostępnia projektantom systemów następujące opcje.

  • Latch on Acknowledge/Unacknowledge – utrzymuje („zamraża”) informacje o wzbudzonym stanie alarmu po jego zatwierdzeniu/niezatwierdzeniu i powrocie do stanu neutralnego. Informacja o wzbudzonym stanie alarmu utrzymuje się dopóki nie zostanie zresetowana przez operatora.
  • Re-Alarming – powoduje, że jeśli czynnik wywołujący alarm nie ustąpi po pewnym okresie czasu, alarm zostanie wznowiony (nawet jeśli został wcześniej zatwierdzony).
  • Shelved – umożliwia tymczasowe stłumienie alarmu. Projektant ustala czas tłumienia dla każdego alarmu osobno. Co więcej, tłumiony alarm wyróżnia się graficznie w oknie AlarmWorX Viewer.
  • Out of Service – pozwala oznaczyć (do odwołania) pożądany alarm jako niedziałający. Może to być związane np. z naprawami podjętymi w celu usunięcia awarii, która w sposób ciągły wzbudza alarm.

To jedne z ważniejszych, choć nie jedyne opcje oferowane przez AlarmWorX Viewer.

Wszechstronność systemu zarządzania alarmami

Po drugie, moduł alarmów w systemie SCADA od ICONICS pozwala na dostosowanie projektowanej aplikacji do szczegółowych wymagań klienta. System powinien móc monitorować zadane wartości pod względem różnych kryteriów dlatego, że procesy produkcyjne zachodzące w różnych przedsiębiorstwach mogą znacząco różnić się od siebie

System SCADA – GENESIS64 pozwala na konfigurację alarmów następujących typów.

  • Alarm Limit – alarm analogowy, który uaktywni się po przekroczeniu lub spadnięciu wartości określonej zmiennej poniżej danego progu. Użytkownik ma możliwość określenia wyżej wspomnianych progów, priorytetu dla przekroczenia każdego z nich, czy treści wiadomości wysyłanej do wizualizacji po wystąpieniu danego warunku. Co więcej, każde z powyższych pól może zawierać wartość statyczną, lub odwołanie do zmiennej.
  • Digital – alarm cyfrowy, który reaguje na przyjęcie przez monitorowaną zmienną jednej określonej wartości. Oferuje on wszystkie dodatkowe funkcje wymienione wyżej.
  • Alarm Deviation – monitoruje różnicę dwóch zmiennych pod takimi samymi kryteriami, co alarm analogowy. Wymaga on oczywiście podania nazwy drugiej z monitorowanych zmiennych.
  • Rate of Change – alarm, który monitoruje absolutną szybkość zmian tag’u OPC. Uaktywni się wtedy, gdy szybkość ta przekroczy określony próg. Jest ona liczona jako bezwzględna różnica dwóch kolejnych wartości zmiennej w odniesieniu do 1 sekundy. Użytkownik może podać dodatkowe informacje, podobnie jak w przypadku Alarm Limit.
  • Alarm Rate Limit – działa podobnie, jak powyższy typ z tym, że liczy szybkość zmian tag’u OPC nie w oparciu o bezwzględną, a rzeczywistą różnicę wartości dwóch kolejnych jego próbek. Skutkuje to tym, że pojawiają się tu wartości dodatnie oraz ujemne dla mierzonych wartości. Użytkownik może więc podać tyle samo progów wartości jak dla alarmu Alarm Limit.
  • Trigger Limit – alarm, który uaktywni się przy każdej zmianie wartości monitorowanego tag’u. Użytkownik nie określa więc tu żadnych progów wartości. Może natomiast podać informacje dodatkowe, jak przy alarmie Alarm Limit.

GENESIS64 oferuje dodatkowo możliwość zdefiniowania do 20 dodatkowych zmiennych, których wartości są zapisywane do tabel SQL po wystąpieniu odpowiedniego alarmu.

Konfiguracja serwera alarmów w systemie SCADA GENESIS64

Dodanie nowej konfiguracji

Zarządzanie alarmami w systemie SCADA GENESIS64 zaczyna się od poczynienia odpowiednich ustawień serwera AlarmWorX w module Workbench. Po pierwsze należy odnaleźć ten komponent w drzewku projektu w Workbench oraz dodać nową (lub edytować istniejącą) konfigurację.

Ustawienia dla nowej konfiguracji serwera alarmów
Ustawienia dla nowej konfiguracji serwera alarmów

Użytkownik wprowadza pożądaną nazwę dla danej konfiguracji oraz oznacza ją jako aktywną. Tylko jedna konfiguracja może być aktywna w danym czasie. Następnie, dostosowuje się opcje określające odpowiednio czy:

  • przy generowaniu alarmów serwer AlarmWorX używa próbek czasowych pochodzących z serwera OPC DA (z którego pobiera wartości zmiennych), czy generuje próbki wykorzystując wewnętrzny zegar;
  • alarmy oznaczone jako „nieaktywne” dalej podlegają monitorowaniu;
  • wspierane są funkcje określone w normie alarmowania ISA 18.2.

Dodatkowo, użytkownik określa częstość skanowania wartości monitorowanych tag’ów w tworzonej konfiguracji oraz zestaw motywów dla Aliasów Globalnych (jeśli zostały użyte przy konfiguracji).

Opcja Startup Squelch pozwala „wyciszyć” alarmy przez określony czas od włączenia serwera. Przydaje się ona przy starcie całego systemu, kiedy dopiero inicjalizuje się połączenia z serwerami OPC i przesyła dane ze złą jakością. Pozwala ona uniknąć wielu powiadomień serwera niezgodnych z rzeczywistością.

Dodanie nowego alarmu

Dołączenie kolejnej zmiennej podlegającej monitorowaniu następuje po wyborze PPM myszy utworzonej konfiguracji i wskazaniu opcji „Add Tag”. W przypadku alarmu w systemie GENESIS, otworzy się nowe okno konfiguracyjne złożone z kilku zakładek.

Pierwsze dwie z nich są wspólne dla każdego typu alarmu. Użytkownik powinien podać w nich m.in. adres monitorowanej zmiennej, tekst wyświetlany po wystąpieniu alarmu czy instrukcje dla operatora w razie sytuacji awaryjnej. Co więcej, w pierwszej zakładce w sekcji „Advanced Settings” określane są opcje ze standardu ISA 18.2 omówione wyżej. Druga z nich służy do przyporządkowania alarmu do określonej grupy (ang. Area). Utworzenie grup jest jednak zadaniem tak prostym, że zostało w tym miejscu pomięte.

Ostatnia z zakładek – „Other” pozwala natomiast na zdefiniowanie do 20 zmiennych powiązanych z alarmem (wspomnianych wyżej). Ich wartości w momencie wystąpienia alarmu można zapisać do baz SQL.

Dodanie nowego alarmu i obszaru

Metody wizualizacji alarmów na interfejsach SCADA / HMI

Zarządzanie alarmami w systemie SCADA to również, a może nawet przede wszystkim, ich skuteczna i przejrzysta wizualizacja. Moduł wizualizacji w GENESIS64 – GraphWorX oferuje narzędzie do wizualizacji informacji o alarmach – AlarmWorX Viewer.

Użytkownik ma możliwość skorzystania z trzech sposobów przedstawiania tych danych:

  • za pomocą dynamicznej tabeli,
  • przy użyciu wykresu,
  • z wykorzystaniem dynamicznej listy,
  • za pomocą przewijanej listy (wygodnego dla dotykowych urządzeń mobilnych).

Aby lepiej opisać możliwe rozwiązania, zamieszczono poniższe zdjęcie.

Metody wizualizacji alarmów w systemie SCADA GENESIS64
Metody wizualizacji alarmów w systemie SCADA GENESIS64

Dlatego, że dynamiczna tabela oferuje najwięcej opcji konfiguracyjnych, to ona zostanie szerzej opisana w dalszej części artykułu.

Konfiguracja dynamicznej tabeli alarmów

Hierarchia elementów w AlarmWorX Viewer

Po otworzeniu okna GraphWorX, należy w zakładce „Controls” wyszukać AlarmWorX Viewer, a następnie wskazać miejsce na projektowanym interfejsie – za pomocą LPM narysować prostokąt. Po dwukrotnym kliknięciu na nowo utworzony element pojawi się jego okno konfiguracyjne.

Okno konfiguracji AlarmWorX Viewer
Okno konfiguracji AlarmWorX Viewer

W lewej części tego okna widnieje małe drzewko elementów. Na samym jego szczycie znajduje się obiekt „AlarmWorX64 Viewer”. Symbolizuje on nowo dodaną instancję tego narzędzia. Element „Tab” natomiast pełni rolę zakładki. Do niego podpięty jest następnie komponent „Grid” będący omawianą dynamiczną listą.

Poprzez klikanie PPM na obiekty nadrzędne oraz użycie prostej opcji „Add ..” użytkownik może dodać wiele zakładek do danej instancji AWX Viewer’a, jak i również wiele różnych elementów to jednej zakładki. Hierarchia komponentów jest na bieżąco uaktualniana w opisywanym drzewku. Omawiane narzędzie oferuje też wiele opcji dostosowujących tytuły, podtytuły oraz kolorystykę wykorzystywanych obiektów.

Ustawienia dynamicznej tabeli

Wybierając z drzewka przedstawionego na zdjęciu powyżej element typu „Grid” ukazują się nowe zakładki zawierające jego opcje. Dlatego, że przykładową konfigurację zobrazowano na filmie podsumowującym ten wpis, w tym miejscu ograniczono się do krótkiego opisu najbardziej kluczowych zakładek.

  • „Source” – pozwala na wybór, z którego serwera alarmowania (w przypadku posiadania ich większej liczby) nastąpi wyświetlanie danych. Można tu również wskazać tylko pewien obszar („Area”) zdefiniowany w obrębie serwera lub źródło danych historycznych, czy serwer zdarzeń systemowych („Events”).
  • „Appearance” – za jej pomocą następuje dostosowanie szaty graficznej tabeli (kolorystyka, obecność linii itp. …).
  • „Behavior” – odpowiada za ustawienia interakcji z tabelą. Tu określa się, czy dozwolona jest zmiana wielkości kolumn, wierszy oraz ich filtrowanie. Użytkowniki definiuje i aktywuje różnego rodzaju filtry. Decyduje również, czy zatwierdzeniu danego alarmu musi towarzyszyć komentarz operatora, a jeśli tak, to którym alarmom.
  • „Column” – pozwala na dostosowanie zawartości, wyglądu, nazwy oraz widoczności kolumn przechowujących informacje o rekordach – tu: alarmach.
  • „Condition” – za jej pomocą można dostosować wygląd poszczególnych rekordów tabeli, w zależności od informacji, jaką ze sobą niosą. Ten wygląd zmienia się dynamicznie, wraz ze zmianą danych dotyczących poszczególnych alarmów.
  • „Status Indicator” – odpowiada za definiowanie dynamicznych symboli wizualnych, obecnych dla danego rekordu w zależności od zadanych warunków. W konsekwencji zapewnia to jeszcze większą przejrzystość i uporządkowanie prezentowanych danych.

Nie są to jedyne, lecz jedne z ciekawszych zakładek konfiguracyjnych, których funkcjonalności zobrazowano na filmie podsumowującym ten wpis.

Zakładki konfiguracyjne dla dynamicznej tabeli alarmów (Grid)
Zakładki konfiguracyjne dla dynamicznej tabeli alarmów (Grid)

Zarządzanie alarmami w systemie SCADA na przykładzie dynamicznej tabeli

Aby jak najlepiej zobrazować treści zamieszczone w tym artykule przygotowano przykładowy projekt wykorzystujący znaczną część z opisywanych funkcjonalności. Na jego potrzeby stworzono nową konfigurację serwera alarmowania AlarmWorX64.

Składa się ona z dwóch obszarów:

  • EastPowerStation,
  • WestPowerStation.

Obszary te grupują alarmy rożnych typów, do których przyporządkowano różne typy funkcji ISA 18.2, priorytety, teksty oraz podpowiedzi. Są one wizualizowane za pomocą tabeli dynamicznej w programie GraphWorX.

Aby wizualizacja przebiegała sprawniej i była bardziej czytelna, każdy alarm monitoruje zmienną statyczną symulowaną wewnątrz systemu GENESIS64. Wartości poszczególnych zmiennych są zmieniane ręczne.

Poniższa tabela stanowi zestawienie posiadanych w systemie alarmów. Dla uproszczenia, każdy obszar zawiera analogiczne alarmy, tzn. alarmy o odpowiadających sobie nazwach są takiego samego typu oraz realizują takie same funkcje standardu ISA 18.2. Ich nazwy różnią się ostatnią literą:

  • „E” – odpowiada obszarowi EastPowerStation,
  • „W” – WestPowerStation.

Poniższy film wizualizuje przedstawione tu informacje, począwszy od pokazania konfiguracji AWX Server’a w Workbench, po symulacje działania zaprojektowanego systemu.

Elmark Automatyka udostępnia wersję demo oprogramowania GENESIS64 w celu osobistego przetestowania funkcjonalności pakietu. Skontaktuj się z nami na ICONICS@elmark.com.pl w celu otrzymania wersji testowej lub oferty handlowej.