PROJEKTAS

Modbus TCP stebėjimo programinė įranga jutiklių duomenims realiuoju laiku

Individualus programinės įrangos kūrimas, Modbus TCP ryšys, Jutiklių duomenų registravimas, Stebėjimo skydeliai realiuoju laiku, Istorinių tendencijų analizė, Įspėjimai ir pranešimai, Ataskaitos ir duomenų eksportas

  • Sritis: Pramoninė įranga
  • Latvija Vieta: Latvija
  • Įgyvendinimo trukmė: 10 savaitės
  • Technologijos: Python, JavaScript / TypeScript (Node.js)
3 mėnesiai

Klientas stebi įrenginių būklę, proceso kintamuosius ir aplinkos sąlygas naudodamas prijungtą įrangą bei jutiklius. Programinė įranga yra Modbus TCP stebėjimo sistema, skirta įrangos ryšiams konfigūruoti, jutiklių ir vykdiklių duomenims nuskaityti bei realaus laiko reikšmėms rodyti inžinierių komandai. Ji taip pat įrašo matavimus, rodo istorines tendencijas, taiko įspėjimų ribas ir kuria ataskaitas. Darbo aplinka padeda sumažinti rankinį darbą stebint įrenginių duomenis.

Santrauka

Problema

Klientui reikia stebėti įrenginių būklę, proceso kintamuosius ir aplinkos rodmenis visoje prijungtoje įrangoje.

Sprendimas

Sprendimas tapo moduline Modbus TCP stebėjimo aplinka su tiesioginiais skydeliais, duomenų registravimu, įspėjimais ir ataskaitomis.

Rezultatas

Programinė įranga sukurta siekiant sumažinti rankinį stebėjimo darbą ir užtikrinti prieigą prie įrangos duomenų peržiūrai.

Kliento istorija

Klientas yra pramoninės įrangos operatorius iš Latvijos. Jis stebi įrenginių būklę, proceso kintamuosius ir aplinkos sąlygas naudodamas prijungtą įrangą bei jutiklius.

Klientas dirba su jutiklių, vykdiklių ir Modbus registrų duomenimis.

Buvo prašoma perduoti įrangos duomenis tinkamais tinklais, prireikus užtikrinti saugų perdavimą, rodyti dabartinius ir istorinius rodmenis bei palaikyti konfigūruojamus pavojaus signalus ar valdymo veiksmus.

Sprendimas suformuotas kaip modulinė stebėjimo sistema. Ypatingas dėmesys skirtas Modbus TCP sąrankai ir tiesioginiams rodmenims.

Pridėti istoriniai būklės duomenys, ribų nustatymai ir ataskaitos, paliekant galimybę vėliau rinkti aplinkos duomenis ar valdyti reles.

Klientas pageidavo

  1. Perduoti duomenis saugiais belaidžio ryšio arba tinklo protokolais
  2. Užtikrinti patikimą duomenų perdavimą nutrūkus ryšiui
  3. Rodyti dabartinius rodmenis, būseną, tendencijas, diagramas ir ataskaitas
  4. Nustatyti ribas, įspėjimus, pranešimus ir valdymo veiksmus

Kodėl netiko paruošta programinė įranga

Paruošti IoT kūrimo įrankiai teikia bendras įrenginių, debesijos ir kūrimo paslaugas, tačiau jų aprašymai neapima visos šio kliento stebėjimo užduoties vienoje pritaikytoje darbo aplinkoje. Klientui reikėjo Modbus TCP konfigūravimo, registrų nuskaitymo, įrenginių duomenų registravimo, skydelių, konkrečiam projektui skirtų ribų ir galimų valdymo veiksmų, susietų su jo įranga bei taisyklėmis.

Projekto apžvalga

Sprendimas sukurtas pagal aiškią pramoninių jutiklių ir įrangos prijungimo sąranką. Inžinierius įveda įrenginio pavadinimą, tinklo adresą ir registrų apibrėžtis.

Apklausos nustatymai ir ryšio testo rezultatas užbaigia sąranką.

Stebėjimui realiuoju laiku darbo aplinkoje pateikiamas įrenginio pasirinkimas, ryšio būsena ir jutiklių kortelės. Registrų lentelėje rodomos dabartinės reikšmės su laiko žymomis.

Viename skydelyje nuskaitomi jutiklių, vykdiklių ir temperatūros duomenys. Taip pat pateikiami drėgmės rodmenys ir įrenginio būsena.

Istoriniai įrenginių būklės duomenys įrašomi analizei laikui bėgant. Tendencijų diagramose rodomi vibracijos, temperatūros ir RPM duomenys, o žurnalo lentelėje išsaugomi matavimai.

Incidentams stebėti pridėtos konfigūruojamos ribos. Vadovai ir administratoriai gali nustatyti temperatūros, slėgio ir vibracijos ribas bei pranešimų nustatymus.

Išsaugotiems stebėjimo duomenims pateikiamos ataskaitos. Sistema generuoja JSON, CSV ir PDF išvestis bei leidžia lyginti pasirinktus duomenų šaltinius.

Modulinė struktūra leidžia vėliau pridėti aplinkos matavimus, slėgio jutiklius ir relių valdymą.

Įgyvendintos pagrindinės funkcijos

  • Modbus TCP įrenginių ir registrų konfigūravimas
  • Tiesioginių jutiklių ir vykdiklių skydelis
  • Temperatūros ir drėgmės rodmenys realiuoju laiku
  • Istorinis įrenginių būklės registravimas
  • Vibracijos ir kitų matavimų tendencijų diagramos
  • Konfigūruojamos įspėjimų ribos
  • Pranešimų apie incidentus nustatymai
  • Pasirinktų duomenų šaltinių palyginimo ataskaitos
  • JSON, CSV ir PDF duomenų eksportas

Galima pridėti

+ Aplinkos duomenų rinkimas + Slėgio jutiklių integracija + Šildymo ir vėsinimo relių valdymas + Nuotolinės vožtuvų komandos + Programinės aparatinės įrangos ir aparatinės įrangos palaikymas + Ryšys su mobiliąja aplikacija

Kas dar gali naudoti šį sprendimą

Kitos įmonės, susiduriančios su panašia jutiklių stebėjimo užduotimi, gali pritaikyti tą patį sprendimą savo įrangai, ryšio metodams ir valdymo taisyklėms.

Vandens ir aplinkosaugos operatorius

Užduotis Renka paskirstytų jutiklių ar matuoklių duomenis ir stebi lauko sąlygas.
Kaip padeda sprendimas Sprendimas nuskaito prijungtus matavimus, rodo dabartinę būseną, registruoja istoriją ir palaiko įspėjimus arba valdymo veiksmus.
Energija ir kuras

Išmaniojo ūkio operatorius

Užduotis Renka paskirstytų lauko jutiklių rodmenis ir stebi augimo sąlygas.
Kaip padeda sprendimas Sprendimas pateikia jutiklių duomenis tiesioginiuose skydeliuose, saugo matavimus laikui bėgant ir palaiko ribomis pagrįstus pranešimus.
Žemės ūkio veikla

Pastato įrangos operatorius

Užduotis Nuotoliniu būdu stebi pastato įrangą ir aplinkos sąlygas.
Kaip padeda sprendimas Sprendimas rodo tiesioginius rodmenis, saugo istorinius žurnalus ir teikia įspėjimus, ataskaitas ar valdymo funkcijas.
Buitinė įranga

Technologijų stekas

Python

Duomenų gavimas ir paslaugos

Python palaiko duomenų gavimo ir ryšio paslaugas.

JavaScript / TypeScript (Node.js)

Skydeliai ir ryšys

JavaScript ir TypeScript palaiko stebėjimo sąsajas bei tinklo ryšį.

PHP

Pagalbinės žiniatinklio paslaugos

PHP bibliotekos prireikus palaiko pasirinktas dokumentų ir aplikacijų paslaugas.

pymodbus

Python Modbus ryšys

pymodbus (Python biblioteka Modbus ryšiui) nuskaito ir apdoroja Modbus registrus.

modbus-serial

Node.js Modbus ryšys

modbus-serial (Node.js biblioteka Modbus RTU ir TCP ryšiui) palaiko ryšį su įranga.

jsmodbus

Nuoseklusis ir TCP Modbus ryšys

jsmodbus (JavaScript Modbus protokolo realizacija) palaiko nuoseklųjį ir TCP Modbus ryšį.

grafanalib

Grafana skydelių kūrimas

grafanalib (Python biblioteka Grafana skydeliams kurti) padeda kurti stebėjimo skydelius.

Plotly

Interaktyvi duomenų vizualizacija

Plotly rodo interaktyvias stebėjimo ir istorinių duomenų analizės diagramas.

httpx

HTTP duomenų ryšys

httpx (Python HTTP klientas) palaiko ryšį su prijungtomis paslaugomis.

JSON, CSV, PDF

Duomenų mainai ir ataskaitos

Sistema keičiasi duomenimis ir kuria JSON, CSV bei PDF formato ataskaitas.

Integracijos

Modbus TCP equipment

Sistema nuskaito registrus ir keičiasi jutiklių bei vykdiklių duomenimis su prijungta pramonine įranga.

HTTP and HTTPS services

Stebėjimo sistema siunčia ir gauna suformatuotus duomenis per HTTP arba saugų HTTPS ryšį.

MQTT

Sistema gali keistis jutiklių duomenimis su platformomis ir įranga per MQTT.

Grafana

Sprendimas gali susieti skydelių apibrėžtis ir vizualinius stebėjimo vaizdus su Grafana.

SCADA systems

Prireikus stebėjimo sprendimas gali keistis pramoniniais duomenimis su SCADA sistemomis.

Cloud platforms and databases

Sistema gali siųsti išsaugotus arba tiesioginius stebėjimo duomenis į prijungtas debesijos platformas ar duomenų bazes.

Rezultatas

Dabartinė įrangos būsena viename vaizde

Tiesioginis skydelis pateikia dabartinius įrenginių ir aplinkos rodmenis vienoje vietoje. Ryšio būsena ir registrų reikšmės rodomos šalia temperatūros rodmenų.

Inžinierių komanda taip pat mato drėgmę, įrenginio būseną ir gaunamų duomenų laiko žymas.

Kaip tai veikia

  1. Įrenginio pasirinkimo laukas identifikuoja skydelyje rodomą prijungtą įrangą.
  2. Tiesioginiai jutiklių, vykdiklių ir temperatūros duomenys rodomi jutiklių kortelėse.
  3. Modbus registrų lentelėje pateikiamos registrų reikšmės ir kiekvieno rodmens laiko žyma.
  • Konfigūruoti Modbus TCP ryšius
  • Peržiūrėti dabartinę ryšio būseną
  • Stebėti jutiklių duomenis realiuoju laiku
Pastaba: Skydelis sujungia tiesioginius rodmenis su jų interpretacijai reikalinga ryšio būsena.
Modbus įrenginių skydelis realiuoju laiku

Modbus įrenginių skydelis realiuoju laiku

Šiame ekrane pateikiamos funkcijos
Konfigūruoti Modbus TCP Tvarkyti jutiklių duomenis Rodyti duomenis realiuoju laiku

Istoriniai rodmenys padeda įvertinti įrangą

Būklės žurnalas paverčia išsaugotus matavimus į tendencijas laikui bėgant. Analitikai gali peržiūrėti įrenginio būklės rodiklius ir vibracijos bei temperatūros pokyčius.

RPM, poslinkio ir pagreičio rodmenys pateikiami tolesnei peržiūrai tame pačiame istorijos lange.

Kaip tai veikia

  1. Laikotarpio filtras apriboja ekrane rodomus įrašytus įrenginio matavimus.
  2. Tendencijų diagramoje vizualizuojami temperatūros, vibracijos ir RPM duomenys.
  3. Įrenginio būklės indikatorius ir istorinio žurnalo lentelė rodo įrašytą įrangos būklę.
  • Peržiūrėti įrašytus įrenginio matavimus
  • Palyginti rodmenis pasirinktu laikotarpiu
  • Peržiūrėti istorijos žurnalą
Įrenginio tendencijos ir būklės žurnalas

Įrenginio tendencijos ir būklės žurnalas

Šiame ekrane pateikiamos funkcijos
Registruoti būklės duomenis Vizualizuoti jutiklių duomenis

Ribos padeda pastebėti incidentus

Įspėjimų nustatymų ekrane klientas gali aiškiai apibrėžti veikimo ribas. Temperatūros, slėgio ir vibracijos ribos susiejamos su incidentų būsenomis bei pranešimų nustatymais.

Taip įspėjimų taisyklės lieka šalia stebimų rodiklių ir prireikus palaiko vėlesnius valdymo veiksmus.

Kaip tai veikia

  1. Rodiklio pasirinkimas identifikuoja matavimą, kuriam taikoma įspėjimo taisyklė.
  2. Ribų laukuose išsaugomos temperatūros, slėgio arba vibracijos reikšmės.
  3. Pavojaus būsenos peržiūra rodo sukonfigūruotą incidento būseną, o pranešimų nustatymai apibrėžia susijusius pranešimus.
  • Konfigūruoti įspėjimų ribas
  • Peržiūrėti pavojaus būsenas
  • Nustatyti pranešimų parinktis
Patarimas: Ribos konfigūruojamos pagal stebimai įrangai svarbius rodiklius.
Ribų ir pranešimų nustatymai

Ribų ir pranešimų nustatymai

Šiame ekrane pateikiamos funkcijos
Konfigūruojamos įspėjimų ribos

Įrangos ryšiai nustatomi aiškiai

Ryšio sąrankos ekrane kartu pateikiama įrenginio ir registrų konfigūracija . Inžinieriai apibrėžia tinklo adresą ir prijungtus registrus, tada patikrina ryšio rezultatą.

Apklausos informacija pritaiko stebėjimo sistemą prie kliento įrangos ir ryšio taisyklių.

Kaip tai veikia

  1. Įrenginio pavadinimo, IP adreso ir prievado laukai identifikuoja įrangos ryšį.
  2. Registrų apibrėžčių laukuose saugomi su jutiklių ir vykdiklių duomenimis susieti Modbus registrai.
  3. Apklausos konfigūracija ir ryšio testo rezultatas rodo, kaip sistema komunikuoja su įrenginiu.
  • Apibrėžti Modbus registrus
  • Nustatyti apklausos informaciją
  • Peržiūrėti ryšio testą
Modbus TCP ryšio sąranka

Modbus TCP ryšio sąranka

Šiame ekrane pateikiamos funkcijos
Konfigūruoti Modbus TCP

Ataskaitos paverčia išsaugotus duomenis bendrinamais failais

Ataskaitų ekrane paruošiami istoriniai stebėjimo duomenys analizei. Analitikai ir vadovai gali kurti ataskaitas bei lyginti pasirinktus šaltinius.

Sistema eksportuoja pasirinktus duomenis JSON, CSV arba PDF formatu veiklos analizei.

Kaip tai veikia

  1. Ataskaitos tipo ir laikotarpio filtrai identifikuoja į ataskaitą įtraukiamus išsaugotus jutiklių duomenis.
  2. Šaltinių palyginimo pasirinkimas palygina pasirinktus stebėjimo duomenų šaltinius.
  3. Ataskaitų generatorius iš pasirinktų duomenų sukuria JSON, CSV arba PDF išvestį.
  • Generuoti analizės ataskaitas
  • Palyginti pasirinktus duomenų šaltinius
  • Eksportuoti JSON, CSV arba PDF
Ataskaitos ir duomenų eksportas

Ataskaitos ir duomenų eksportas

Šiame ekrane pateikiamos funkcijos
Generuoti analizės ataskaitas Duomenų palyginimo ataskaitos

Ką suteikia sprendimas

Naudodamas šį sprendimą operatorius gali:

  • Vienoje darbo aplinkoje stebėti įrangą ir aplinkos rodmenis
  • Peržiūrėti įrenginio būklės duomenis su istorinėmis diagramomis ir žurnalais
  • Nustatyti temperatūros, slėgio ir vibracijos incidentų ribas
  • Gauti pranešimus pagal sukonfigūruotas stebėjimo sąlygas
  • Kurti JSON, CSV ir PDF ataskaitas
  • Plėsti sistemą valdymo veiksmais ir prijungtomis platformomis

Ar paruoštos sistemos galėtų atlikti šią užduotį?

Prieš kuriant sprendimą, užduotis buvo palyginta su paruoštais produktais pagal jų pačių aprašymus.

Ko reikia klientui IoT platformos Particle, AWS IoT, Blynk IoT platform IoT sistemos Eclipse IoT, Mozilla WebThings IoT sistemų kūrimas Niagara 4 Individualus sprendimas
Perduoti duomenis reikalingais protokolais iš dalies
Saugus ir atsparus duomenų perdavimas iš dalies
Tiesioginiai rodmenys ir istorinės ataskaitos iš dalies
Ribos, įspėjimai ir valdymas iš dalies
Atitinka kliento taisykles: etapus, vaidmenis, ataskaitas — — —
Visi veiksmai vienoje vietoje —
Jokių rankinių veiksmų tarp programų — — —

Pagal viešus produktų ir jų kategorijos aprašymus.

Pagrindinės užduoties dalys egzistuoja paruoštose IoT platformose ir sistemose, o paruošto produkto pakanka, kai reikia tik vienos dalies.

Šiam klientui reikėjo nuosavos programinės įrangos, nes stebėjimo užduotis apima Modbus TCP sąranką, konkrečius registrus, tiesioginius ir istorinius vaizdus, ribas, ataskaitas bei galimus valdymo veiksmus.

Sprendimas išlaiko šias dalis vienoje darbo aplinkoje ir pritaiko jas prie kliento įrangos bei taisyklių, todėl ryšiams tarp atskirų įrankių nereikia rankinio darbo.

Pabaigai

Galiausiai sprendimas sukurtas siekiant sumažinti rankinį darbą stebint prijungtos įrangos duomenis.

DUK

Svarstote apie panašios sistemos kūrimą? Šie atsakymai paaiškina, kaip Modbus TCP stebėjimo sprendimas gali būti pritaikytas įrangai, jutiklių duomenims, ryšio taisyklėms ir būsimiems valdymo poreikiams.

Reikia kažko panašaus? Pasikalbėkime
Arba peržiūrėkite daugiau projektų