No post anterior dessa série, levantei a questão de como os sistemas de aquisição e armazenamento nos SCADAS são sub-utilizados. Na realidade eles são sub-utilizados, pois estes sistemas são configurados de forma que não geram informações com valor agregado aos seus consumidores.
Neste post, irei relatar um processo onde tentei convencer o cliente a como maximizar a utilização do SCADA, de forma que as informações pudessem ter valor agregado, sem ter que utilizar sistemas complexos na aquisição e armazenamento destas informações.
Neste projeto estava sendo utilizado a seguinte configuração:
WinCC 6.0
Banco de Dados: SQL Server 2000 (Nativo do WinCC)
A idéia básica de meus argumentos era demonstrar como diferentes configurações afetavam diretamente a quantidade de informações armazenadas, bem como os processos de visualização e análise das mesmas.
O cliente em si, é um grande player da área de energia, sendo que está acostumado a utilizar sistemas dedicados de análise de informações, tais como oscilopertubografos e dataloggers, e não via nas informações de curvas de tendências do SCADA grande importância, tanto é, que algumas configurações básicas, a princípio, poderiam atender as suas necessidades.
O grande problema é que a utilização desses sistemas de análises complexos em certos projetos é inviável, devido ao alto custo de aquisição e implementação dos mesmos, e principalmente pelo excesso de informações geradas nesses sistemas, que pode levar ao abandono no uso de tais ferramentas por pessoas com menor nível técnico, no caso, a grande maioria dos operadores. Logo o operador acaba por não utilizar nem as ferramentas do SCADA nem as ferramentas dos oscilopertubografos.
Como o SCADA utilizado era o WinCC, não entrarei em detalhes técnicos das configurações, caso exista um interesse das pessoas que acessam o blog, poderei demonstrar futuramente como fazer tais configurações.
Para demonstrar o efeito prático dessas configurações, cadastrei 3 informações no sistemas de aquisição e armazenamento (Tag Logging), sendo que as informações seriam aquisitadas do mesmo tag no PLC, no caso uma onda senoidal representando variações de tensão do sistema, sendo que o valor desse tag oscilava entre 13300 e 14300, com período de 45s. Cada informação cadastrada no Tag Logging recebe o nome de archive, logo temos os seguintes archives:
- Curva Tensão_Continuos = Aquisição e armazenamento de 1s;
- Curva Tensão_Média = Aquisição de 1s e armazenamento da média de 30 aquisições (intervalos de 30s);
- Curva Tensão_Evento = Aquisição e armazenamento de 1 s, sendo habilitado o armazenamento quando o valor ficava acima de 13700 e sendo desabilitado quando o valor ficava abaixo de 13500.
Quando definimos se uma informação tem valor agregado, devemos levar em consideração a forma como essa informação será consumida. Exemplo, a informação representará uma variação brusca num sistema estável ou a informação representará a variação normal de um sistema instável?
Se a informação representa uma variação brusca num sistema estável, faz sentido plotar um gráfico com longos períodos, de forma a constatar essas variações.
Se a informação representa a variação normal num sistema instável, não faz muito sentido plotar um gráfico com longos períodos, pois é bem provável que a própria variação da informação “polua” visualmente o gráfico e dessa forma, não é possível analisar visualmente o gráfico, reflita um pouco sobre isso.
Para ilustrar bem esse conceito, abaixo está representado o gráfico de tendência de algumas horas, sendo que neste gráfico estão plotadas as 3 informações. Veja o quão poluido está o gráfico.
Por esse gráfico, simplesmente não é possível determinar o que aconteceu no processo, logo não seria prático nesse caso, plotar esse gráfico com o período utilizado, independente de qual curva queria se analisar.
Logo, vamos dar um zoom num período qualquer e analisar as 3 curvas ao mesmo tempo.
Perceba que agora fica mais evidente as variações sobre as informações. Lembrando que as 3 informações apontam para o mesmo tag, o que muda é a forma com as mesmas estão sendo aquisitadas e armazenadas.
Observando-se a curva Tensão_Continuos, é possível observar as variações durante todo o período de aquisição.
Observando-se a curva Tensão_Média, é possível observar que existiram variações em determinados momentos do processo. Evidentemente que toda média, ou tecnicamente falando, todo filtro de média atrasa a variação sobre uma informação, este atraso vai depender de como a média está implementada e a taxa de variação dessa informação. O importante aqui, é observar que foi possível constatar a variação da informação, mesmo com o atraso.
Alguém deve estar se perguntando, mas está faltando uma curva, a curva Tensão_Evento. E a grande sacada dessa configuração esta em avaliar que esta informação só é armazenada quando o valor da informação fica entre 13500 e 13700, logo esta curva esta sendo representada no gráfico, porém como a taxa de aquisição dessa informação é a mesma da Tensão_Continuos, elas estão sobrepostas, irei provar isso no próximo gráfico, veja você mesmo.
Se o intuito da configuração do SCADA era registrar quando o valor da informação ficava no período entre 13500 e 13700, essa seria a melhor configuração, pois otimiza o banco de dados, visto que o sistema somente irá armazenar informações no período exato da ocorrência e principalmente facilita e muito a visualização e análise dessa ocorrência por qualquer pessoa.
Só por curiosidade, com a configuração proposta o espaço necessário à aquisição de dados desse cliente despencou de 17GBytes (Não se engane, seriam 17GBytes por ano) para 1.4 GBytes, e olha que nem foram implementadas todas as sugestões que nós propomos.
Sim! Se você está achando que seria só isso que o sistema tem a oferecer, eu te digo, esqueça! Tem muito mais, seria possível cadastrar um grupo com várias informações, e com a simples mudança de um tag todos os valores desse grupo seriam salvos, ou seja, pode-se utilizar o SCADA como um Oscilopertubografo. Será que estou exagerando? Não, não estou, pois o WinCC aceita informações, qualquer que seja ela, com resolução de 1ms, logo, eventos, curvas de tendências e qualquer outra informação nas tabelas do WinCC, poderia auxiliar no processo de um trip/ocorrência. E para tanto não é necessária nenhuma licença adicional, nenhum software adicional. Estou falando do core básico do WinCC.
É possível até mesmo o WinCC receber estes dados prontinhos do CLP, na forma de buffer, restringindo o envio do buffer à 64kB por send!!!. Tá bom ou quer mais? Quer mais? É possível que o CLP leia o buffer de um datalogger, de um oscilopertubográfo e disponibilize no supervisório, tudo isso com resolução de 1ms real e não por polling. O que você prefere, polling ou change of state. Eu sempre fico com change of state, como nós programadores, gostamos de dizer, é o sistema mais elegante. Mais elegante e eficiente.
Bom, eu poderia parar por aqui, mas com eu sempre me empolgo quando o assunto é analise de informação ou tecnologia de informação, eu vou cutucar mais um pouquinho. E se você quisesse disponibilizar essas informações na web, ou mesmo verticalizar o acesso à essas informações, ou em último caso, se você quisesse simplesmente disponibilizar estas informações numa planilha Excel.
Bom, agora eu paro por aqui, até por que ainda estou fazendo meus testes com alguns Web Services, por outro lado existem algumas formas de retirar as informações do banco de dados que alguns já usam e outros não conhecem, porém tudo isso fica para um próximo post.
É importante frisar que as informações apresentadas nas curvas de tendência não possuem nenhum tratamento gráfico, como filtros gráficos, ou consultas especiais em SQL, são dados puros, direto do banco. Se eu fosse apresentar as formas como podem ser realizadas estas funções no WinCC, além de escrever um post muito grande, sendo que este já é um exagero, os usuários de outros sistemas iam ficar chateados de ter que usar SCADAS somente como gerenciadores de telinhas. Um pouco de diversão não faz mal à ninguém.
Abraços,
Márcio Roberto
