Messdatenerfassung über das Firmennetzwerk

Komfortable Messidee

Die Nutzung des Firmennetzwerkes zur Auswertung von Messdaten und zur Beobachtung von Prozessen ermöglicht einen bisher nicht gekannten Komfort und erlaubt mehr Flexibilität. Um dies zu ermöglichen, sind ein neues Übertragungskonzept und ein neues Hardwarekonzept erforderlich.

Würde man die herkömmliche Datenkommunikation auf Datennetze übertragen, so würden die Netze durch den ständigen Datenfluss stark ausgelastet – unkontrollierbare Überlastungen wären die Folge. Zudem können Netze aufgrund von Störungen nicht verfügbar sein. Trotzdem sollten keine Datenlücken entstehen. Daraus ergeben sich folgende Anforderungen: Verringerung des Datenverkehrs, Erhöhung der Messdichte für eine verbesserte Auswertung und Schaffung von Datensicherheit, auch bei Systemabstürzen.
Wenn man den Datenverkehr im Netz verringert und trotzdem die Messdichte erhöhen möchte, so ist dies vordergründig widersprüchlich. Das gleiche gilt, wenn die Datensicherheit trotz Systemabstürzen gewährleistet werden soll. Zur Lösung dieser Widersprüche hat Delphin die Verfahren „Cydanet – Cyclical Datatransfer in Ethernet“ und „Devistore – Deviation storage of Data“ entwickelt.

Datenverkehr mit Cydanet
Cydanet setzt bei der Analyse der Dateninhalte an. Tabelle 1 zeigt, dass der Hauptanteil der Daten nicht permanent aktualisiert werden muss. Je nach Dateninhalt werden die Daten zyklisch (offline) in definierten Zeitabständen oder online übertragen. Die zyklische Datenübertragung kann z. B. jede Stunde oder alle 24 Stunden als Blöcke in Datei-Form mit Hilfe des FTP-Protokolls übertragen werden. Dies allein schon ermöglicht eine entscheidende Entlastung der Datennetze, da der Hauptanteil der Daten zyklisch in Zeiten geringer Netzauslastung übertragen werden kann. Die online Datenübertragung wird bei Cydanet explizit zugeschaltet, wenn der Prozess bedient und beobachtet werden soll, wie z. B. beim Öffnen eines Prozess-Schaubildes oder einer Onlinegrafik. Auch bei auftretenden Störereignissen wird der Datenverkehr in Form von Störmeldungen mit vordefinierten Texten explizit zugeschaltet.
Cydanet verlangt, dass die Daten in den Message-Geräten über einen längeren Zeitraum gespeichert werden. Somit ergibt sich von selbst, dass Datenverluste kaum mehr zu befürchten sind. Die Daten werden in den Feldgeräten sicher gespeichert. Die Übertragung erfolgt nur dann, wenn Netz und Zielcomputer verfügbar sind. Die Software ist kanalbezogen ausgerichtet, so dass jeder Computer sich die Kanalwerte holen kann, die für seine Aufgaben relevant sind.
In herkömmlichen Automatisierungssystemen werden große Anstrengungen unternommen, die Betriebssysteme der Computer absturzsicherer zu machen als dies bei den Windows-Systemen der Fall ist. Besser beraten aber ist man hier mit Cydanet, da auch bei Systemabstürzen keine Daten verloren gehen können.

Devistore – Datenkomprimierung mit hoher Messdichte
Wenn man die Messdaten in den Message-Feldgeräten speichert, so ergibt sich wegen der Speicherkosten die Frage nach der Größe dieses Speichers. Es stellt sich dadurch zwangsläufig die Frage der Datenkomprimierung. Der weitere erwünschte Effekt einer wirksamen Datenkomprimierung wäre die Reduzierung der Größe der Datenpakete. Devistore nutzt die Tendenz technischer Prozesse zu konstanten Messwerten. Drehzahlen, Temperaturen, Drücke sind in den meisten Fällen über lange Zeiträume konstant. Wichtig für die Auswertung sind Hochlaufphasen und Störungen des normalen Betriebsablaufes. Diese Phasen benötigen aber nur einen Bruchteil der Geamtlaufzeit. Das Verfahren Devistore beruht darauf, dass jeder Messwert nur dann gespeichert wird, wenn er sich gegenüber seinem Vorgänger um einen einstellbaren Betrag ändert. Die Speicherung erfolgt immer mit Zeitstempel.
Da während der überwiegenden Laufzeit die Messwerte konstant sind, ergibt sich, wie durch die Praxis bestätigt, eine enorme Datenkomprimmierung. Während Laufzeiten konstanter Messwerte wird nämlich nur ein Anfangs- und Endwert gespeichert – mit anderen Worten, redundante Daten werden beseitigt.
Die Wahl der Toleranz wird von der geforderten Messgenauigkeit und von gewissen den Messwerten anhaftenden messtechnisch begründeten Welligkeiten abhängen. Die Bauart der Message-Geräte ermöglicht für die Erfassung und Speicherung eine hohe Messdichte. Damit erreicht man eine hohe Messdichte in den Phasen sich ändernder Messwerte. Nur diese sind für die Auswertung interessant. Die Erfahrung zeigt frappierende Komprimierungen trotz hoher Messdichte, so dass pro Tag und Kanal in vielen Fällen unter 100 Messwerte anfallen.

TopMessage
Die TopMessage-Geräte sind modular mit praktisch unbgrenzter Erweiterung. Das Top-Message Gerät (Master) kann mit zwei Modulen mit 32 Mess- und Steuerkanälen bestückt werden. An das Mastergerät können bis zu 48 Slaves im gleichen Gehäuse-Design mit je zwei Modulen angeschlossen werden. Die Datenübertragung zwischen dem Master und den Slaves erfolgt per CAN-Bus. Die Geräte können als Messdatenerfassungs- Steuer-, und als Regelgeräte gleichzeitig betrieben werden. Die Programmierung von Steuerabläufen erfolgt entsprechend IEC 1131-3. Die in der IEC-Norm vorgesehenen Programmiersprachen sind verfügbar. Die serielle Schnittstelle dient zum Anschluss von Geräten mit RS232 Schnittstelle und zum Anschluss eines Laptops z. B. für Service-Arbeiten. Das Message-Gerät verfügt über einen 16 MB nichtflüchtigen Speicher. Je nach Anwendung können die Daten mehrere Tage bis Wochen vorgehalten werden. Für die Langzeitarchivierung ist es möglich, die Daten in festen Zeitabständen automatisch oder durch manuellen Aufruf zu den PCs zu übertragen. Je nach Anwendung kann der Speicher als Ringspeicher für lückenlose Speicherung oder als Ereignisspeicher mit Vor- und Nachgeschichte konfiguriert werden.

Microprocessor-Team
Tel. (01) 505 42 50
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http://www.mpt.at

Warum Cydanet und Devistore?
• Das vorhandene Firmen-Netzwerk kann genutzt werden.
• Die Erhöhung der Messdichte ermöglicht verbesserte Analysen.
• Datenverluste werden vermieden.
• Vorhandene Arbeitsplatzcomputer, die an sich für die täglichen Routinearbeiten genutzt werden, können nun auch für die technischen Belange genutzt werden.
• Spezialisierte Betriebssysteme sind überflüssig.
• Störmeldungen und Messdaten können ohne Mehraufwand per Telefon zu externen Stellen verschickt werden.
• Messdaten und Störmeldungen können per E-Mail via Internet zu beliebigen Stellen gesandt werden.