Procedimiento de almacenamiento y de acceso optimizado para un servidor de históricos de un sistema de automatización.

Procedimiento para el almacenamiento y el procesamiento optimizados de valores de proceso de un proceso técnico o de una instalación técnica en un servidor de históricos (1),

que se integra preferiblemente en un sistema de control de proceso de una instalación técnica o de un proceso técnico, en el que

- se asigna un caché de señal propio (2) a cada valor de proceso para sus valores sin procesar proporcionados por el proceso,

- los valores sin procesar proporcionados por el proceso se almacenan en el caché de señal respectivo (2), caracterizado por que

- a cada valor sin procesar adicionalmente se asignan acumuladores de agregados de señal individual internos (11) para los agregados deseados, y

- los acumuladores de agregados (11) se modifican de manera correspondiente incrementalmente para un intervalo definido al llegar un nuevo valor sin procesar.

Procedimiento de almacenamiento y de acceso optimizado para un servidor de históricos de un sistema de automatización La invención se refiere a un procedimiento de almacenamiento y de acceso optimizado para un servidor de históricos, que está integrado preferiblemente en un sistema de control de proceso de una instalación técnica o de un proceso técnico. El procedimiento según la invención está especialmente adaptado a los requisitos en el campo técnico de la automatización y lleva a propiedades esencialmente mejores que lo que era posible hasta el momento con los medios convencionales. Además la invención se refiere a un sistema para la realización del procedimiento.

Para el archivado a largo plazo de valores de proceso, también denominados como valores de medición de proceso o datos de proceso, se almacenan los datos como series de medición, también denominados como históricos de medición o históricos de proceso, se ubican o se almacenan en un denominado servidor de históricos.

El servidor de históricos es un banco de datos especial con funciones de tiempo real para recopilar datos de proceso o de medición, mensajes e informes (archivos) , para el almacenamiento a largo plazo y para el archivado de los datos recopilados, almacenándose los datos recopilados así como informes terminados en intervalos de tiempo determinados en el disco duro de un servidor de protocolo.

El archivado de los datos en el servidor de históricos es a este respecto muy intensivo en cuanto a la memoria, dado que el sistema de automatización de una instalación técnica o de un proceso técnico proporciona una gran cantidad de datos, es decir durante la lectura de los datos deben moverse muchos datos, incluso cuando sólo se necesita un único valor medio, por ejemplo un valor medio anual de una variable de proceso, a lo largo de un gran periodo de tiempo.

Normalmente se solicitan por el servidor de históricos continuamente los denominados valores de agregados, también denominados como valores umbral o valores límite de un valor de proceso, a lo largo de periodos de tiempo muy largos. Para ello debe leerse la población de datos sin procesar totales de las señales requeridas y se determinan los agregados correspondientes. Una desventaja adicional de los procedimientos usados actualmente se basa en la sobreescritura de datos históricos. En este caso quedarían inutilizables súbitamente los valores de agregados creados previamente y sólo se encontrarían disponibles de nuevo en una nueva pasada de cálculo de agregados que ha de iniciarse manualmente.

Con los procedimientos usados actualmente en la técnica de automatización para el almacenamiento de valores de proceso, en lo sucesivo denominados también como señales, para un archivado se usan los procedimientos expuestos a continuación.

El procedimiento, que usa un planteamiento relacional por medio de un banco de datos relacional, funciona según las dos variantes expuestas a continuación.

En la variante 1 se almacenan todas las señales "controladas por acontecimientos" en una tabla con su índice de señal, sello de tiempo, valor y estado, usándose o bien el índice de señal y/o el sello de tiempo como índice primario. A este respecto los acontecimientos que desencadenan el almacenamiento son las modificaciones de valor en cierta 45 una banda de tolerancia de señal individual. Se genera un archivo no equidistante en el tiempo de todas las señales en una tabla.

En la variante 2 se almacena todas las señales en un intervalo fijo, por ejemplo cada 5 segundos en una tabla. A este respecto las columnas forman los valores de señal y la información de estado.

En ambas variantes se muestra en la práctica la siguiente desventaja: si se almacenan muchas señales, por ejemplo más de 1000 señales, en una tabla de este tipo, entonces se muestra que la lectura de series cronológicas de señales tiene lugar muy lentamente, dado que debido al acceso SQL típico para los bancos de datos relacionales deben leerse primero todos los datos o todas las tablas índices de todas señales, para entonces buscar el índice de 55 señal deseado y extraer el mismo. En la variante 2 se llega en menor medida a que en este caso sólo se registran todas las señales con la misma velocidad, por ejemplo 5 segundos. Los valores que se modifican lentamente se registran varias veces a continuación, los valores que se modifican más rápido que en 5 segundos incluso se perderán.

Con el uso del planteamiento racional se ofrece debido a la tecnología de los bancos de datos relacionales la posibilidad de determinar y asimismo almacenar los valores necesarios cíclicamente por adelantado. Por ejemplo las denominadas soluciones OLAP (Online-Analytical-Processing) se producen en la mayoría de los casos una vez cada noche y calculan así como almacenan los agregados deseados. Este proceso requiere mucho tiempo y necesita un alto caudal de datos, dado que todos los datos sin comprimir, también denominados como datos sin procesar, deben 65 leerse una vez más por el disco duro. Además la pasada OLAP debe planearse y ajustarse, lo que está relacionado con un coste de configuración considerable. Además las secuencias de comandos de compresión en el banco de datos proporcionan que se formen y se almacenen por ejemplo cada hora de todas las señales de nuevo, por ejemplo agregados de una hora.

Si bien de esta manera se acortaría teóricamente el tiempo de consulta de un valor medio anual en un informe, sin 5 embargo debe planearse y configurarse también este modo de proceder.

Debido al planteamiento general de bancos de datos relacionales, las optimizaciones descritas anteriormente alcanzan sin embargo muy rápidamente sus límites y llevan sólo debido al gran número de señales almacenadas a que el banco de datos relacional esté ocupado muy rápidamente tan sólo "consigo mismo", dado que para la generación continua de los agregados deben examinarse de nuevo los históricos, es decir por ejemplo han de leerse el último día o las últimas horas y deben examinaras todos los valores leídos.

Una desventaja adicional se genera en este caso con la sobreescritura de datos históricos. Por ejemplo, en sistemas de pronóstico, se crean los nuevos pronósticos determinados cíclicamente, es decir series cronológicas históricas en el futuro, y a este respecto se sobrescriben continuamente los pronósticos antiguos. En este caso los valores de agregados creados previamente quedarían repentinamente sin valor, dado que sólo resultan ahora otros valores y no podrían usarse de nuevo hasta la siguiente pasada. A esto se añadiría que ambas variantes relacionales no serían posibles sin más. El modelo de datos en el banco de datos debería contener ampliaciones especiales para valores futuros.

Un procedimiento adicional que usa procedimientos de almacenamiento propietarios con alta capacidad de carga, orientados al flujo de datos en un formato de banco de datos propietario en un banco de datos, se describe a continuación por medio del servidor PGIM (Power Generation Information manager) usado por la empresa ABB. A este respecto no se usa ningún modelo de datos relacional en el almacenamiento. Más bien se trata cada señal como un propio banco de datos. Este principio evita el modo de proceder del planteamiento relacional descrito previamente, no debiendo predeterminarse en la escritura ningún intervalo fijo con respecto a la tasa de datos, dado que las señales son independientes. En la lectura de una serie cronológica de una señal se direcciona directamente el banco de datos parcial de la señal buscada y no debe filtrarse de manera costosa a partir de un banco de datos global. Este planteamiento lleva a que los usuarios de instalaciones técnicas pasan a registrar todos los datos posibles y de este modo almacenan los datos originados totales como datos sin comprimir o datos sin procesar.

Como consecuencia en los últimos años se han aumentado la población de datos necesaria y con ello la capacidad de disco duro necesaria para el archivado de los datos de proceso. La población de datos que va a almacenarse se encuentra en la actualidad en el intervalo de 0, 5 a aproximadamente 5 Terabyte, siendo la tendencia, con respecto a la población de datos que va a almacenarse, a aumentar más.

En principio, el uso descrito previamente del planteamiento relacional por medio del banco de datos relacional con respecto a la tasa de almacenamiento y de lectura posible tiene menos capacidad de carga en factores que el uso de procedimientos orientados al flujo de datos,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el almacenamiento y el procesamiento optimizados de valores de proceso de un proceso técnico o de una instalación técnica en un servidor de históricos (1) , que se integra preferiblemente en un sistema de 5 control de proceso de una instalación técnica o de un proceso técnico, en el que -se asigna un caché de señal propio (2) a cada valor de proceso para sus valores sin procesar proporcionados por el proceso, -los valores sin procesar proporcionados por el proceso se almacenan en el caché de señal respectivo (2) , caracterizado por que -a cada valor sin procesar adicionalmente se asignan acumuladores de agregados de señal individual internos (11) para los agregados deseados, y -los acumuladores de agregados (11) se modifican de manera correspondiente incrementalmente para un intervalo definido al llegar un nuevo valor sin procesar.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que a los valores sin procesar se asigna un sello de tiempo, un valor y un estado.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cuando se supera un límite

de intervalo predeterminado del sello de tiempo del nuevo valor sin una operación de lectura adicional de datos históricos se forman inmediatamente todos los agregados a partir de los acumuladores, se almacenan en la memoria de agregados de señal individual (4) , preferiblemente en un disco duro, y al mismo tiempo se inicializan los acumuladores para el siguiente intervalo.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que la memoria de agregados de señal individual (4) se configura en el disco duro con una vida individual y de este modo los datos de agregados se organizan como memoria circular.

5. Sistema para el almacenamiento y el procesamiento optimizados de valores de proceso de un proceso técnico o de una instalación técnica en un servidor de históricos (1) , que está integrado preferiblemente en un sistema de control de proceso de una instalación técnica o de un proceso técnico, en el que

- puede asignarse un caché de señal individual propio (2) a cada valor de proceso para sus valores sin procesar proporcionados por el proceso.

35. los valores sin procesar proporcionados pueden almacenarse en los cachés de señal individuales, (2) ,

caracterizado por que

- a cada valor sin procesar pueden asignarse adicionalmente acumuladores de agregados de señal individual internos (11) para los agregados deseados, y -los acumuladores de agregados (11) al llegar un nuevo valor sin procesar pueden modificarse de manera

correspondiente incrementalmente para un intervalo definido.

6. Sistema según la reivindicación 5, caracterizado por que a los valores sin procesar puede asignarse un sello de tiempo, un valor y un estado.

45 7. Sistema según una de las reivindicaciones 5 a 6, caracterizado por que cuando se supera un límite de intervalo predeterminado del sello de tiempo del nuevo valor sin una operación de lectura adicional de datos históricos pueden formarse inmediatamente todos los agregados a partir de los acumuladores, pueden almacenarse en la memoria de agregados de señal individual (4) , preferiblemente en un disco duro, y al mismo tiempo pueden inicializarse los acumuladores para el siguiente intervalo.

8. Sistema según la reivindicación 7, caracterizado por que la memoria de agregados de señal individual (4) puede configurarse en el disco duro con una vida individual y de este modo pueden organizarse los datos de agregados como memoria circular.