ПРОЕКТ

Программное обеспечение для мониторинга Modbus TCP и данных датчиков в реальном времени

Индивидуальная разработка ПО, Подключение Modbus TCP, Регистрация данных датчиков, Панели мониторинга в реальном времени, Анализ исторических тенденций, Оповещения и уведомления, Отчёты и экспорт данных

  • Сфера: Промышленное оборудование
  • Латвия Местоположение: Латвия
  • Срок реализации: 10 недели
  • Технологии: Python, JavaScript / TypeScript (Node.js)
3 месяца

Клиент контролирует состояние оборудования, параметры процесса и условия окружающей среды с помощью подключённого оборудования и датчиков. Программное обеспечение представляет собой систему мониторинга Modbus TCP для настройки подключений оборудования, считывания данных датчиков и исполнительных устройств и отображения значений в реальном времени для команды инженеров. Система также сохраняет измерения, показывает исторические тенденции, применяет пороговые значения оповещений и формирует отчёты. Рабочая среда помогает сократить объём ручной работы при мониторинге данных оборудования.

Краткое содержание

Проблема

Клиенту необходимо контролировать состояние оборудования, параметры процесса и показания окружающей среды на всём подключённом оборудовании.

Решение

Решение стало модульной средой мониторинга Modbus TCP с панелями в реальном времени, регистрацией данных, оповещениями и отчётами.

Результат

ПО разработано для сокращения ручной работы при мониторинге и обеспечения доступа к данным оборудования для просмотра.

История клиента

Клиент - оператор промышленного оборудования из Латвии. Он контролирует состояние устройств, параметры процесса и условия окружающей среды с помощью подключённого оборудования и датчиков.

Клиент работает с данными датчиков, исполнительных устройств и регистров Modbus.

Требовалось передавать данные оборудования по подходящим сетям, при необходимости обеспечивать безопасную передачу, отображать текущие и исторические показания и поддерживать настраиваемые сигналы тревоги или управляющие действия.

Решение было сформировано как модульная система мониторинга. Особое внимание уделено настройке Modbus TCP и показаниям в реальном времени.

Добавлены исторические данные состояния, настройки порогов и отчёты с возможностью в будущем собирать данные окружающей среды или управлять реле.

Клиент хотел

  1. Передавать данные по безопасным беспроводным или сетевым протоколам
  2. Обеспечить надёжную передачу данных при разрыве соединения
  3. Отображать текущие показания, состояние, тенденции, графики и отчёты
  4. Настраивать пороги, оповещения, уведомления и управляющие действия

Почему готовое ПО не подошло

Готовые инструменты разработки IoT предоставляют общие функции для устройств, облачных сервисов и разработки, однако их описания не охватывают всю задачу мониторинга клиента в одной адаптированной рабочей среде. Клиенту требовались настройка Modbus TCP, считывание регистров, регистрация данных устройств, панели, проектные пороги и возможные управляющие действия, связанные с его оборудованием и правилами.

Обзор проекта

Решение создано для понятной настройки подключения промышленных датчиков и оборудования. Инженер вводит название устройства, сетевой адрес и определения регистров.

Настройки опроса и результат теста соединения завершают настройку.

Для мониторинга в реальном времени рабочая среда предоставляет выбор устройства, состояние соединения и карточки датчиков. В таблице регистров отображаются текущие значения с временными метками.

На одной панели отображаются данные датчиков, исполнительных устройств и температуры. Также представлены показания влажности и состояние устройства.

Исторические данные о состоянии устройств сохраняются для анализа во времени. На графиках тенденций отображаются вибрация, температура и RPM, а в таблице журнала сохраняются измерения.

Для контроля инцидентов добавлены настраиваемые пороговые значения. Руководители и администраторы могут задавать пределы температуры, давления и вибрации, а также настройки уведомлений.

Для сохранённых данных мониторинга доступны отчёты. Система формирует файлы JSON, CSV и PDF и позволяет сравнивать выбранные источники данных.

Модульная структура позволяет позднее добавить измерение параметров окружающей среды, датчики давления и управление реле.

Реализованные ключевые функции

  • Настройка устройств и регистров Modbus TCP
  • Панель датчиков и исполнительных устройств в реальном времени
  • Показания температуры и влажности в реальном времени
  • Историческая регистрация состояния устройств
  • Графики тенденций вибрации и других измерений
  • Настраиваемые пороговые значения оповещений
  • Настройки уведомлений об инцидентах
  • Отчёты для сравнения выбранных источников данных
  • Экспорт данных в JSON, CSV и PDF

Можно добавить

+ Сбор данных окружающей среды + Интеграция датчиков давления + Управление реле отопления и охлаждения + Удалённые команды для клапанов + Поддержка встроенного и аппаратного обеспечения + Подключение мобильного приложения

Кто ещё может использовать это решение

Другие компании с похожей задачей мониторинга датчиков могут адаптировать это решение под своё оборудование, способы подключения и правила управления.

Оператор водного хозяйства и экологических систем

Задача Собирает данные распределённых датчиков или измерительных приборов и контролирует условия на объектах.
Как помогает решение Решение считывает подключённые измерения, показывает текущее состояние, сохраняет историю и поддерживает оповещения или управляющие действия.
Энергия и топливо

Оператор умного хозяйства

Задача Собирает показания распределённых полевых датчиков и контролирует условия роста.
Как помогает решение Решение предоставляет данные датчиков на панелях в реальном времени, сохраняет измерения и поддерживает уведомления на основе порогов.
Сельское хозяйство

Оператор оборудования здания

Задача Удалённо контролирует оборудование здания и условия окружающей среды.
Как помогает решение Решение показывает текущие показания, сохраняет исторические журналы и предоставляет оповещения, отчёты или функции управления.
Бытовая техника

Технологический стек

Python

Получение данных и сервисы

Python поддерживает получение данных и сервисы подключения.

JavaScript / TypeScript (Node.js)

Панели и подключения

JavaScript и TypeScript поддерживают интерфейсы мониторинга и сетевые подключения.

PHP

Вспомогательные веб-сервисы

Библиотеки PHP при необходимости поддерживают отдельные сервисы документов и приложений.

pymodbus

Подключение Modbus через Python

pymodbus (библиотека Python для подключения Modbus) считывает и обрабатывает регистры Modbus.

modbus-serial

Подключение Modbus через Node.js

modbus-serial (библиотека Node.js для Modbus RTU и TCP) поддерживает подключение к оборудованию.

jsmodbus

Последовательное и TCP-подключение Modbus

jsmodbus (реализация протокола Modbus на JavaScript) поддерживает последовательное и TCP-подключение Modbus.

grafanalib

Создание панелей Grafana

grafanalib (библиотека Python для создания панелей Grafana) помогает создавать панели мониторинга.

Plotly

Интерактивная визуализация данных

Plotly отображает интерактивные графики мониторинга и анализа исторических данных.

httpx

Подключение данных по HTTP

httpx (HTTP-клиент Python) поддерживает подключение к подключённым сервисам.

JSON, CSV, PDF

Обмен данными и отчёты

Система обменивается данными и создаёт отчёты в форматах JSON, CSV и PDF.

Интеграции

Modbus TCP equipment

Система считывает регистры и обменивается данными датчиков и исполнительных устройств с подключённым промышленным оборудованием.

HTTP and HTTPS services

Система мониторинга отправляет и получает структурированные данные через HTTP или защищённое HTTPS-соединение.

MQTT

Система может обмениваться данными датчиков с платформами и оборудованием через MQTT.

Grafana

Решение может связывать определения панелей и визуальные представления мониторинга с Grafana.

SCADA systems

При необходимости решение может обмениваться промышленными данными с системами SCADA.

Cloud platforms and databases

Система может отправлять сохранённые или текущие данные мониторинга в подключённые облачные платформы или базы данных.

Результат

Текущее состояние оборудования на одном экране

Панель в реальном времени отображает текущие показания устройств и окружающей среды в одном месте. Рядом с показаниями температуры отображаются состояние соединения и значения регистров.

Команда инженеров также видит влажность, состояние устройства и временные метки поступающих данных.

Как это работает

  1. Поле выбора устройства определяет подключённое оборудование, отображаемое на панели.
  2. Текущие данные датчиков, исполнительных устройств и температуры отображаются в карточках датчиков.
  3. В таблице регистров Modbus представлены значения регистров и временная метка каждого показания.
  • Настраивать подключения Modbus TCP
  • Просматривать текущее состояние соединения
  • Контролировать данные датчиков в реальном времени
Примечание: Панель объединяет текущие показания с состоянием соединения, необходимым для их интерпретации.
Панель устройств Modbus в реальном времени

Панель устройств Modbus в реальном времени

Функции, представленные на этом экране
Настраивать Modbus TCP Управлять данными датчиков Отображать данные в реальном времени

Исторические показания помогают оценивать оборудование

Журнал состояния преобразует сохранённые измерения в тенденции во времени. Аналитики могут просматривать показатели состояния устройства и изменения вибрации и температуры.

Показания RPM, смещения и ускорения доступны для дальнейшего просмотра в том же окне истории.

Как это работает

  1. Фильтр периода ограничивает сохранённые измерения устройства, отображаемые на экране.
  2. На графике тенденций визуализируются данные температуры, вибрации и RPM.
  3. Индикатор состояния устройства и таблица исторического журнала показывают записанное состояние оборудования.
  • Просматривать сохранённые измерения устройства
  • Сравнивать показания за выбранный период
  • Просматривать журнал истории
Тенденции устройства и журнал состояния

Тенденции устройства и журнал состояния

Функции, представленные на этом экране
Регистрировать данные состояния Визуализировать данные датчиков

Пороговые значения помогают замечать инциденты

На экране настроек оповещений клиент может чётко определить рабочие пределы. Пределы температуры, давления и вибрации связаны с состояниями инцидентов и настройками уведомлений.

Так правила оповещений остаются рядом с контролируемыми показателями и при необходимости поддерживают последующие управляющие действия.

Как это работает

  1. Выбор показателя определяет измерение, к которому применяется правило оповещения.
  2. В полях порогов сохраняются значения температуры, давления или вибрации.
  3. Просмотр состояния тревоги показывает настроенное состояние инцидента, а настройки уведомлений определяют связанные сообщения.
  • Настраивать пороги оповещений
  • Просматривать состояния тревоги
  • Настраивать параметры уведомлений
Совет: Пороги настраиваются с учётом показателей, важных для контролируемого оборудования.
Настройки порогов и уведомлений

Настройки порогов и уведомлений

Функции, представленные на этом экране
Настраиваемые пороги оповещений

Подключения оборудования настраиваются понятно

На экране настройки подключения вместе представлены конфигурация устройства и регистров . Инженеры задают сетевой адрес и подключённые регистры, а затем проверяют результат соединения.

Информация об опросе адаптирует систему мониторинга к оборудованию и правилам подключения клиента.

Как это работает

  1. Поля названия устройства, IP-адреса и порта определяют подключение оборудования.
  2. В полях определений регистров хранятся регистры Modbus, связанные с данными датчиков и исполнительных устройств.
  3. Конфигурация опроса и результат теста соединения показывают, как система взаимодействует с устройством.
  • Определять регистры Modbus
  • Настраивать параметры опроса
  • Просматривать результат теста соединения
Настройка подключения Modbus TCP

Настройка подключения Modbus TCP

Функции, представленные на этом экране
Настраивать Modbus TCP

Отчёты превращают сохранённые данные в файлы, которыми можно делиться

На экране отчётов подготавливаются исторические данные мониторинга для анализа. Аналитики и руководители могут создавать отчёты и сравнивать выбранные источники.

Система экспортирует выбранные данные в формате JSON, CSV или PDF для анализа работы.

Как это работает

  1. Фильтры типа отчёта и периода определяют сохранённые данные датчиков, включаемые в отчёт.
  2. Функция сравнения источников сопоставляет выбранные источники данных мониторинга.
  3. Генератор отчётов создаёт из выбранных данных файл JSON, CSV или PDF.
  • Создавать аналитические отчёты
  • Сравнивать выбранные источники данных
  • Экспортировать данные в JSON, CSV или PDF
Отчёты и экспорт данных

Отчёты и экспорт данных

Функции, представленные на этом экране
Создавать аналитические отчёты Отчёты для сравнения данных

Что даёт решение

С помощью этого решения оператор может:

  • Контролировать оборудование и показания окружающей среды в одной рабочей среде
  • Просматривать данные о состоянии устройства с историческими графиками и журналами
  • Задавать пороги инцидентов для температуры, давления и вибрации
  • Получать уведомления в соответствии с настроенными условиями мониторинга
  • Создавать отчёты JSON, CSV и PDF
  • Расширять систему управляющими действиями и подключёнными платформами

Могли бы готовые системы выполнить эту задачу?

До разработки решения задача была сопоставлена с готовыми продуктами на основе их собственных описаний.

Что нужно клиенту IoT-платформы Particle, AWS IoT, Blynk IoT platform IoT-системы Eclipse IoT, Mozilla WebThings Разработка IoT-систем Niagara 4 Индивидуальное решение
Передача данных по необходимым протоколам частично
Безопасная и устойчивая передача данных частично
Показания в реальном времени и исторические отчёты частично
Пороги, оповещения и управление частично
Соответствие правилам клиента: этапам, ролям и отчётам — — —
Все действия в одном месте —
Без ручных действий между программами — — —

На основании общедоступных описаний продуктов и их категорий.

Основные части задачи существуют в готовых IoT-платформах и системах, а готового продукта достаточно, когда требуется только одна отдельная часть.

Этому клиенту требовалось собственное ПО, поскольку задача мониторинга включает настройку Modbus TCP, конкретные регистры, текущие и исторические представления, пороги, отчёты и возможные управляющие действия.

Решение объединяет эти элементы в одной рабочей среде и адаптирует их к оборудованию и правилам клиента, поэтому для связи между отдельными инструментами не требуется ручная работа.

В заключение

В итоге решение создано для сокращения ручной работы при мониторинге данных подключённого оборудования.

FAQ

Рассматриваете разработку похожей системы? Эти ответы объясняют, как решение для мониторинга Modbus TCP может быть адаптировано под оборудование, данные датчиков, правила подключения и будущие потребности в управлении.

Нужно что-то похожее? Давайте поговорим
Или посмотрите другие проекты