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Real-time data acquisition system

Inteligencia Operacional

Integra, Procesa y Analiza en tiempo real

Índice:

1. Presentación IDbox

2. Conceptos Básicos

3. Componentes IDbox

• Conectores

• Task

• Agente de Grabación

• Agente de Consulta

• Agente de Notificaciones

• Agente de Operación

• BPM

4. Arquitectura

5. Configuración de un componente

6. Referencias

¿Qué es IDbox?

IDbox es un conjunto de componentes software que permite

supervisar y operar procesos, integrando la información de

cualquier origen de información. IDbox procesa todas las señales

recogidas ofreciendo herramientas de análisis que permitan tomar

decisiones de operación y automatizar el control operacional.

Integración

Procesamiento

Análisis

Ventajas

Principales funcionalidades:• Graficación y Análisis

• Cuadros de mando y Sinópticos HMI • Informes• Mapas

• Generación de procesos de negocio (BPM)• Gestión de alarmas y notificaciones

Principales ventajas:• Interfaz limpia e intuitiva

• Accesibilidad• Gestión masiva de información

• Flexibilidad: Arquitectura modular de alto rendimiento

Índice:




• Conectores

• Task





• BPM

4. Arquitectura


6. Referencias

Estructuras mínimas

¿Qué es un PID?

Un valor y un estado del valor, en un momento

determinado.

¿Qué es un PIDBlock?

Agrupación de PIDs con una marca de tiempo

IPID➢ ID➢ TAG➢ Type➢ Moment➢ State➢ Value (T)

Actuales Tipos➢ Analogic➢ Digital➢ Discrete➢ DateTime➢ String➢ Binary➢ Statistics➢ Extracted

Esquema general de componentes

Servicios que reciben información, realizan alguna tarea y envían a otro destinatario

Pieza Genérica

Entrada de información

Tratamiento de la información

Salida de la información

Entre los componentes del sistema IDbox la transmisión de información se realiza mediante envíos de paquetes UDP o TCP

Esquema general de componentes

En cada componente de IDbox podemos encontrar 3 tipos de piezas distintas: Entrada, Salida yProceso.Características de cada una:• Entrada:Adquieren información.• Proceso: Gestionan y realizan acciones con la información.• Salida: Emiten información.

Entrada 1

Entrada 2

Entrada 3

Proceso 3

Proceso 1

Proceso 2

Salida 1

Salida 2

Índice:




• Conectores

• Task





• BPM

4. Arquitectura


6. Referencias

Conectores

Conectores

Servicios robustos, capaces de adquirir datos de un PLC a través de un protocolo, o de un origen deinformación, adaptando los datos a la estructura de IDbox y enviándoles al sistema.

Cada colector dispone de una pieza que adquiere datos de un medio, una serie de piezas querealizan algún tipo de procesado y, finalmente, un enviador de información.

Driver de

adquisición

Enviador de

DatosTask 1 Task 2

CONECTOR

Conector. Ejemplo

A modo de ejemplo sencillo el siguiente conector constaría de los siguiente: Una pieza que adquiere datos de un PLC a través del protocolo Modbus, una pieza que realiza una operación sencilla sobre el dato devuelto del PLC, una pieza que establece el estado del PID en función de su valor, y finalmente una pieza que envía el dato obtenido al resto de componentes.

CONECTOR

Driver

Modbus Enviador UDPProcessData LimitControl

Temp1=230Alarm1=falseAlarm2=true

0x02,0xFA… Temp1=23,0Alarm1=falseAlarm2=true

Temp1=23,0 (Alarma)Alarm1=falseAlarm2=true

0x52,0xB6…

Agentes

Agente de grabación

Características.

• El Agente de grabación persiste los datos enviados desde los conectores. De estaforma es independiente del origen de la información.

• Internamente usa una serie de interfaces que le hacen independiente del métodode almacenamiento que se vaya a utilizar.

• En caso de fallo con el sistema de persistencia, es capaz de almacenar en memoria o enficheros transitorios los datos hasta recuperarse del fallo, en ese momento comenzará apersistir los datos almacenados.

• Es capaz de detectar la duplicidad de datos, y permite un control de los datos a almacenar,solo cambios de valor, de estado, de fecha...

• Soporta modos de redundancia entre grabadores: master-slave o first active

• Posee una vía para la importación de datos históricos.


Cada uno de los componentes e intercomunicación de los mismos, es instanciada entiempo de ejecución.

Esto permite variar y modificar la configuración de una manera sencilla según seanecesario.


Características.

IDbox soporta la persistencia de información en los siguientes motores dealmacenamiento: SQL Server, MySql, MongoDB, TokuMX, Oracle.

Adicionalmente, es posible almacenar los datos en ficheros binarios propios de IDbox.

Existen técnicas de compresión de datos:• Promedio de valores• Incremento significativo• Chebyshev.

Agente de consulta

Servicio cuyos objetivos son:

• Centralizar el suministro de información.

• Gran capacidad de respuesta a peticiones de datos.

• Almacenamiento en memoria.

• Jerarquía de proveedores de información.

• Consulta último valor recibido.

• Independencia del origen de los datos.

• Independencia del soporte para el almacenamiento de los datos.

Otras características:

• Permite la inclusión de piezas de procesado.

• Capacidad de gestión de datos duplicados.

• Posibilidades de redundancia.

• Consultas estadísticas totales.

Agente de consulta



Cadena de proveedores

La cadena de proveedores trata de devolver la información solicitada del proveedor o

medio de almacenamiento mas rápido.

En caso de que el proveedor no contuviera la totalidad de la información o parte de ella,

se procederá a ir a buscar la información faltante al siguiente.

Así hasta llegar a un proveedor que devuelve los datos, o no localizarlos en ninguno.

Agente de Notificaciones

Objetivos:

• Generar y gestionar el disparo de alarmas.

• Generar y gestionar notificaciones.

• Realizar envíos externos notificando sucesos.

• Llamada telefónica

• Correo electrónico

Otras características:

• Motor de reglas interno.

• Flexibilidad para generar nuevas reglas.

• Planificador.

• Programar generación y envío de informes

Agente de Notificaciones



Rule Manager

Permite generar las distintas reglas que desencadenan en una notificación de formavisual desde el cliente de IDbox.

El motor de reglas evalúa las condiciones establecidas en su configuración. En caso quesu resultado sea positivo, se desencadena la generación de una notificación que seráenviada a los destinatarios indicados.

Agente de operación

El Agente de operaciones es el encargado de realizar el envío de

escrituras a los PLC.

Características:

• Gestión del control de señales de operación.

• Permite confirmación de escritura.

• Permite insistencia continuada.

• Respuesta ante fallos.

Agente de operación

Cada uno de los componentes e intercomunicación de los mismos, es instanciada en

tiempo de ejecución.

Esto permite variar y modificar la configuración de una manera sencilla según sea

necesario.

Piezas de proceso. Tasks.

Task

Genéricas:• Calculo de agregados• Grabadores de Datos• Retardadores de digitales• Control de limites• Procesado de Datos• Control de propagación• Repropagadores• Calculo de estadísticas• Forzado de datos• …

Cliente:• Envío de información a otros sistemas.• Realización de cálculos específicos del negocio.• …

Índice:




• Conectores

• Task





• BPM

4. Arquitectura


6. Referencias

Arquitectura Base.

IDbox es un sistema software distribuido y de tiempo real.Esta diseñado para adaptarse a cualquier tipo de escenario, y por supuesto, si es necesario ofrecer altadisponibilidad y redundancia.

Se distribuye IDbox en dos servidores:• Uno orientado a la adquisición y persistencia de datos• El otro orientado a ofrecer servicios a los usuarios.

BACKEND FRONTEND

BBDD

Driver 1

Driver 2

Driver 3

Data

Recorder

Data Agent

WEB

Data

Notification

Usuarios

Arquitectura. Alta seguridad.

Se distribuye IDbox en varios servidores:IDbox se encuentra instalado en redes separadas por DataDiodes

Agente de

Consulta

Conector

1

Conector

2

IISBBDD

Conector

3

Agente de

Consulta

IIS

Agente de

Grabación

Usuarios

Usuarios

Arquitectura. Alta disponibilidad y redundancia

Se distribuye IDbox en varios servidores:Cada una de los componentes de IDbox se encuentra redundado

AgentesDriver

Driver’ Agentes’

IIS

IIS’

NLB

BBDD BBDD’

Usuarios

Índice:




• Conectores

• Task





• BPM

4. Arquitectura


6. Referencias

Configuración de un componente

La configuración de las piezas de un servicio se realiza mediante ficheros XML

• Fichero principal del servicio

• Ficheros correspondientes a cada pieza

• Catalogo de PIDs

• Fichero “Classes”

Core Service

FileRead ProcessData UDPSender

Configuración Drivers: FileRead

• Fichero Classes: Fichero genérico de IDbox de declaración de ensamblados

• Fichero CoreService: Definición de elementos, marcas y enlace entre elementos.

• Fichero FileRead (Pieza FileRead): Configuración parámetros de origen

• Fichero PIDCatalog: Declaración de señales con pares ID y nombre de Tag (configuración individual).

• Fichero UDP (Pieza UDPSender): Configuración de los endpoints de envío (DA, DR o DN)

Core Service

Define:

• Elementos que componen el servicio.

• Enlaces entre los distintos elementos.

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?><CoreServiceConfig ID="FileReadLDR" IP="127.0.0.1" Port="4914" Desc="" TimeReview="60000" xmlns="http://idboxrt.com/">

<Elements><Element ID="FileReadDRV" Assembly="IDbox.Driver.FileRead"

Class="IDbox.Driver.FileRead.FileReadMultiDriver" ConfigurationFile="FileRead.xml" /><Element ID="UDPSender" Assembly="IDbox.Task.UDPSender"

Class="IDbox.Task.UDPSender.UDPSender" ConfigurationFile="UDPSender.xml" /></Elements><Links>

<Link Source="FileRead" Destiny="UDPSender" /></Links>

</CoreServiceConfig>

FileRead

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?><FileReadConfig ID="FileReadDRV" xmlns="FileReadConfig"><Enabled>true</Enabled><Period>1000</Period><FileReads><FileRead ID="LDRReader" Type="ENEL"><Enabled>true</Enabled><TempFolder>D:\IDbox\Drivers\IDbox.Driver.FileRead\Temp</TempFolder><ProcessFolder Enable="true">D:\IDbox\Drivers\IDbox.Driver.FileRead\Process</ProcessFolder><ErrorFolder Enable="true">D:\IDbox\Drivers\IDbox.Driver.FileRead\Errors</ErrorFolder><DeleteOriginal>true</DeleteOriginal><Format Delimiter=";" HeadLines="9" TimeZone="UTC"><Field Type="key" Order="1"/><Field Type="date"/>

<Field Type="state"/><Field Type="value"/><Field Type="ignore"/>

<Field Type="ignore"/></Format>

</FileRead></FileReads>

</FileReadConfig>

PIDCatalog

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><PIDCatalog ID="MISTRALDBCatalog" xmlns="PIDCatalog"><PIDEntry ID="222950" TAG="ESLATRNAVASMSTATIONPMAX_" Type="Analogic">

<DriverFileReadPIDAttribute ID="FileReadDRV" Identificador="451512211" /><UDPSenderSelfContentPIDAttribute ID="UDPSender"/>

</PIDEntry><PIDEntry ID="222951" TAG="ESLATRNAVASMSTATIONPMIN_" Type="Analogic">


</PIDEntry><PIDEntry ID="222952" TAG="ESFNTSSPENA2L01TNSC" Type="Analogic">


</PIDEntry><PIDEntry ID="222953" TAG="ESFNTSSPENA2L02CON1" Type="Analogic">


</PIDEntry></PIDCatalog>

UDPSender

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?><UDPSenderConfig ID="UDPSender" xmlns="UDPSender"><Enabled>True</Enabled><Compress>True</Compress><CRC>True</CRC><EndPoints>

<EndPoint IP="127.0.0.1" Port="6502" /> </EndPoints>

</UDPSenderConfig>

Classes

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><Classes Version="1.8.0.0">

<Class KnownType="0" ID="WeatherUndergroundConfig" Assembly="IDbox.Driver.WeatherUnderground"Class="IDbox.Driver.WeatherUnderground.WeatherUndergroundConfig"LoadAssembly="IDbox.Driver.WeatherUnderground" LoadClass="IDbox.Driver.WeatherUnderground.LoadConfig"/><Class KnownType="0" ID="WeatherUndergroundPIDAttribute" Assembly="IDbox.Driver.WeatherUnderground"

Class="IDbox.Driver.WeatherUnderground.WeatherUndergroundPIDAttribute"LoadAssembly="IDbox.Driver.WeatherUnderground" LoadClass="IDbox.Driver.WeatherUnderground.LoadConfig"/>

<Class KnownType="1" ID="UDPSenderConfig" Assembly="IDbox.Task.UDPSender"

Class="IDbox.Task.UDPSender.UDPSenderConfig" LoadAssembly="IDbox.Task.UDPSender"LoadClass="IDbox.Task.UDPSender.LoadConfig" /><Class KnownType="1" ID="UDPSenderPIDAttribute" Assembly="IDbox.Task.UDPSender"

Class="IDbox.Task.UDPSender.UDPSenderPIDAttribute" LoadAssembly="IDbox.Task.UDPSender"LoadClass="IDbox.Task.UDPSender.LoadConfig" />

<Class KnownType="1" ID="ProcessDataConfig" Assembly="IDbox.Task.ProcessData"

Class="IDbox.Task.ProcessData.ProcessDataConfig" LoadAssembly="IDbox.Task.ProcessData"LoadClass="IDbox.Task.ProcessData.LoadConfig" /><Class KnownType="1" ID="ProcessDataPIDAttribute" Assembly="IDbox.Task.ProcessData"

Class="IDbox.Task.ProcessData.ProcessDataPIDAttribute" LoadAssembly="IDbox.Task.ProcessData"LoadClass="IDbox.Task.ProcessData.LoadConfig" />

...</Classes>

Configuración Piezas Principales: Data Recorder



• Fichero UDP Entry (Pieza UDPEntry2): Configuración individual de cada Endpoint de adquisición

• Fichero PIDCatalog: Declaración de señales con pares ID y nombre de Tag (configuración individual)

• Fichero Statistics (Pieza Statistics): Ensamblado responsable de cálculo aritmético o ponderado estadístico

• Fichero Mongo_Raw (Pieza DBRecorder): Configuración detalles para grabación de históricos en bruto

• Fichero Mongo_Statistics (Pieza DBRecorder): Configuración detalles para grabación de históricos estadísticos

• Ficheros DumDB, DumpEntryWCF y Dumper (Pieza DumpHistoricManager): Carga masiva de históricos

• Ficheros CommandManager, Receiver y Sender (Pieza UDPCommand): Recepción de comandos TCP

Data Recorder: Fichero CoreService

Data Recorder: Fichero UDP Entry

Data Recorder: Fichero PIDCatalog

Configuración Piezas Principales: Data Agent



• Fichero UDP Entry (Pieza UDPEntry2): Configuración individual de cada Endpoint de adquisición.


• Fichero Statistics (Pieza Statistics): Ensamblado responsable de cálculo aritmético o ponderado estadístico

• Fichero MarkedMemoryQ, MemoryQ y MemoryQD (Pieza ManagerMemoryQueue): Definición marcas RAM

• Fichero PROVRT y RTREM (Pieza RealTimeProvider): Proveedor de Tiempo Real (Puerto en escucha)

• Fichero PROVDB (Pieza RealTimeProvider): Acceso a datos para pre-cargar TR – Configuración

• Ficheros CommandManager, Receiver y Sender (Pieza UDPCommand): Recepción de comandos TCP

Data Agent: Fichero CoreService

Data Agent: Fichero UDP Entry

Data Agent: Fichero PIDCatalog

Configuración Piezas Principales: Data Notification



• Fichero UDP Entry (Pieza UDPEntry2): Configuración individual de cada Endpoint de adquisición.


• Fichero AlarmManager y AlarmList: Configuración origen de datos, ensamblados y paramétricas.

• Fichero BackupTagsGroups, BackupActiveAlarms y BackupScheduler: Ficheros temporales locales de alarmas.

• Fichero MongoLoadAlarm, MongoLoadNotificacion y MongoSaveAdvice: Configuración de históricos alarmas

• Fichero NotificationManager, NotificationMailSender, etc: Configuración tipos de notificaciones y entregas

• Ficheros RuleManager y Rules (Pieza RuleManager): Configuración y listado temporal reglas de notificación

Data Notification: Fichero CoreService

Data Notification: Fichero UDP Entry

Data Notification: Fichero PIDCatalog

Índice:




• Conectores

• Task





• BPM

4. Arquitectura


6. Referencias

Referencias. Ferroatlántica

• Monitorización, control y análisis de los parámetros de hornos eléctricos y los correspondientes

sistemas perimetrales (basculas, cintas,…).

• Operación desde los sinópticos instalados en los terminales táctiles.

• Cuadros de mando y herramientas de análisis a los directivos para la ayuda en la toma de decisiones

relevantes en la planta.

• Numero de señales: 4000 por horno.

• Frecuencia de adquisición: 1 segundo.

Referencias. Robert Bosch

• Monitorización de la planta Bosch Treto (Cantabria)

• Informes de estado de las instalaciones, refrigeración, contadores de consumo energético, líneas

de producción, logística

• Numero de señales: 2500.

• Frecuencia de adquisición: 1 segundo.

• Sistemas integrados:

Contadores de energía

Cadenas de producción

Refrigeración

Logística

• Integración con Paneles ANDON de línea

• Alarmas y notificaciones ante escenarios críticos

Referencias. Robert Bosch

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