PROJEKT

Software pro monitorování Modbus TCP a živých dat ze senzorů

Vývoj zakázkového softwaru, Komunikace Modbus TCP, Záznam dat ze senzorů, Dashboardy pro živé monitorování, Analýza historických trendů, Upozornění a notifikace, Reporty a export dat

  • Obor: Průmyslová zařízení
  • Lotyšsko Lokalita: Lotyšsko
  • Doba realizace: 10 týdnů
  • Technologie: Python, JavaScript / TypeScript (Node.js)
3 měsíců

Klient monitoruje stav strojů, procesní veličiny a podmínky prostředí prostřednictvím připojených zařízení a senzorů. Software slouží jako systém pro monitorování Modbus TCP, konfiguraci připojení zařízení, načítání dat ze senzorů a akčních členů a zobrazování živých hodnot technickému týmu. Zaznamenává také měření, zobrazuje historické trendy, uplatňuje limity upozornění a vytváří reporty. Pracovní prostor má omezit ruční práci při monitorování dat ze strojů.

Shrnutí

Problém

Klient potřebuje monitorovat stav strojů, procesní veličiny a údaje o prostředí napříč připojenými zařízeními.

Řešení

Výsledkem je modulární pracovní prostor pro monitorování Modbus TCP s živými dashboardy, záznamem dat, upozorněními a reporty.

Výsledek

Software má omezit ruční monitorování a udržet data o zařízení dostupná pro kontrolu.

Příběh klienta

Klient je provozovatel průmyslových zařízení z Lotyšska. Prostřednictvím připojených zařízení a senzorů monitoruje stav strojů, procesní veličiny a podmínky prostředí.

Klient pracuje s daty ze senzorů, daty akčních členů a registry Modbus.

Požadavkem bylo přenášet data ze zařízení přes vhodné sítě, v případě potřeby udržet přenosy zabezpečené, zobrazovat živé i historické hodnoty a podporovat konfigurovatelné alarmy nebo řídicí akce.

Řešení bylo navrženo jako modulární monitorovací systém. Zvláštní pozornost byla věnována nastavení Modbus TCP a živým odečtům.

Součástí jsou historická data o stavu, nastavení limitů a reporty s možností pozdějšího přidání sběru dat o prostředí nebo ovládání relé.

Klient požadoval

  1. Přenášet data přes zabezpečené bezdrátové nebo síťové protokoly
  2. Udržet spolehlivý přenos dat při výpadcích připojení
  3. Zobrazovat živé hodnoty, stav, trendy, grafy a reporty
  4. Nastavovat limity, alarmy, upozornění a řídicí akce

Proč nevyhovoval hotový software

Hotové nástroje pro vývoj IoT poskytují obecné služby pro zařízení, cloud a vývoj, jejich popisy však nepokrývají celý monitorovací úkol tohoto klienta v jednom přizpůsobeném pracovním prostoru. Klient potřeboval konfiguraci Modbus TCP, načítání registrů, záznam dat o strojích, dashboardy, limity specifické pro projekt a možné řídicí akce propojené s vlastním zařízením a pravidly.

Přehled projektu

Řešení bylo navrženo s přehledným nastavením připojení průmyslových senzorů a zařízení. Technik zadá název zařízení, síťový endpoint a definice registrů.

Nastavení dotazování a výsledek testu připojení dokončí konfiguraci.

Pro živé monitorování pracovní prostor nabízí výběr zařízení, stav připojení a karty s aktuálními hodnotami senzorů. Tabulka registrů zobrazuje aktuální hodnoty s časovými údaji.

Na jednom dashboardu načítá data ze senzorů, akčních členů a teploty. K dispozici jsou také hodnoty vlhkosti a stav zařízení.

Historická data o stavu stroje se zaznamenávají pro analýzu v čase. Grafy trendů zobrazují vibrace, teplotu a otáčky, zatímco tabulka protokolu uchovává naměřené hodnoty.

Pro monitorování incidentů byly přidány konfigurovatelné limity. Vedoucí pracovníci a administrátoři mohou nastavit limity teploty, tlaku a vibrací a definovat nastavení upozornění.

Pro uložená monitorovací data jsou k dispozici reporty. Systém vytváří výstupy JSON, CSV a PDF a podporuje porovnání vybraných zdrojů dat.

Modulární struktura umožňuje pozdější rozšíření o měření prostředí, tlakové senzory a ovládání relé.

Dodané klíčové funkce

  • Konfigurace zařízení a registrů Modbus TCP
  • Živý dashboard senzorů a akčních členů
  • Hodnoty teploty a vlhkosti v reálném čase
  • Historický záznam stavu stroje
  • Grafy trendů vibrací a dalších měření
  • Konfigurovatelné limity upozornění
  • Nastavení upozornění na incidenty
  • Porovnávací reporty vybraných zdrojů dat
  • Export dat ve formátech JSON, CSV a PDF

Lze přidat

+ Sběr dat o prostředí + Integrace tlakových senzorů + Ovládání relé pro vytápění a chlazení + Vzdálené příkazy pro ventily + Podpora firmwaru a hardwaru + Připojení mobilní aplikace

Kdo další může toto řešení využít

Stejné řešení mohou přizpůsobit svému zařízení, způsobům komunikace a pravidlům řízení i další firmy s podobným úkolem monitorování senzorů.

Provozovatel vodohospodářských a environmentálních systémů

Úkol Shromažďuje data z distribuovaných senzorů nebo měřidel a monitoruje podmínky v terénu.
Jak řešení pomáhá Řešení načítá připojená měření, zobrazuje aktuální stav, zaznamenává historii a podporuje upozornění nebo řídicí akce.
Energie a paliva

Provozovatel chytré farmy

Úkol Shromažďuje hodnoty z distribuovaných senzorů v terénu a monitoruje podmínky pro růst.
Jak řešení pomáhá Řešení přivádí data ze senzorů do živých dashboardů, ukládá měření v čase a podporuje upozornění podle limitů.
Zemědělské provozy

Provozovatel objektu

Úkol Vzdáleně monitoruje zařízení budovy a podmínky prostředí.
Jak řešení pomáhá Řešení zobrazuje živé hodnoty, uchovává historické protokoly a poskytuje upozornění, reporty nebo řídicí funkce.
Zařízení pro domácnost

Technologický stack

Python

Sběr dat a služby

Python zajišťuje služby pro sběr dat a komunikaci.

JavaScript / TypeScript (Node.js)

Dashboardy a komunikace

JavaScript a TypeScript zajišťují monitorovací rozhraní a síťovou komunikaci.

PHP

Podpůrné webové služby

Knihovny PHP podle potřeby zajišťují vybrané služby pro dokumenty a aplikace.

pymodbus

Komunikace Modbus v Pythonu

pymodbus (knihovna Pythonu pro komunikaci Modbus) načítá registry Modbus a pracuje s nimi.

modbus-serial

Komunikace Modbus v Node.js

modbus-serial (knihovna Node.js pro Modbus RTU a TCP) podporuje komunikaci se zařízeními.

jsmodbus

Sériový a TCP Modbus

jsmodbus (implementace protokolu Modbus v JavaScriptu) podporuje sériové a TCP připojení Modbus.

grafanalib

Tvorba dashboardů v Grafaně

grafanalib (knihovna Pythonu pro tvorbu dashboardů Grafana) pomáhá vytvářet monitorovací dashboardy.

Plotly

Interaktivní vizualizace dat

Plotly zobrazuje interaktivní grafy pro monitorování a historickou analýzu.

httpx

Komunikace dat přes HTTP

httpx (HTTP klient pro Python) podporuje komunikaci s připojenými službami.

JSON, CSV, PDF

Výměna dat a reporty

Systém vyměňuje data a vytváří reporty ve formátech JSON, CSV a PDF.

Integrace

Modbus TCP equipment

Systém načítá registry a vyměňuje data ze senzorů nebo akčních členů s připojenými průmyslovými zařízeními.

HTTP and HTTPS services

Monitorovací systém odesílá a přijímá formátovaná data přes připojení HTTP nebo zabezpečené HTTPS.

MQTT

Systém může přes MQTT vyměňovat data ze senzorů s platformami a zařízeními.

Grafana

Řešení může propojovat definice dashboardů a vizualizace monitorování s Grafanou.

SCADA systems

Monitorovací řešení může podle potřeby vyměňovat průmyslová data se systémy SCADA.

Cloud platforms and databases

Systém může odesílat uložená nebo živá monitorovací data do připojených cloudových platforem či databází.

Výsledek

Živý stav zařízení v jednom pohledu

Živý dashboard shromažďuje aktuální hodnoty stroje a prostředí na jednom místě. Stav připojení a hodnoty registrů se zobrazují vedle údajů o teplotě.

Technický tým vidí také vlhkost, stav zařízení a časové údaje příchozích dat.

Jak to funguje

  1. Výběr zařízení určuje připojené zařízení zobrazené na dashboardu.
  2. Živá data ze senzorů, akčních členů a teploty se zobrazují na kartách senzorů.
  3. Tabulka registrů Modbus zobrazuje hodnoty registrů s časovým údajem každého odečtu.
  • Konfigurovat připojení Modbus TCP
  • Zkontrolovat aktuální stav připojení
  • Monitorovat živá data ze senzorů
Poznámka: Dashboard kombinuje živé hodnoty se stavem připojení potřebným k jejich interpretaci.
Dashboard živého monitorování zařízení Modbus

Dashboard živého monitorování zařízení Modbus

Funkce na této obrazovce
Konfigurovat Modbus TCP Spravovat data senzorů Zobrazovat data v reálném čase

Historické hodnoty podporují kontrolu zařízení

Protokol stavu převádí uložená měření na trendy v čase. Analytici mohou kontrolovat ukazatele stavu stroje a změny vibrací a teploty.

Hodnoty otáček, posunutí a zrychlení jsou pro další kontrolu dostupné ve stejném historickém pohledu.

Jak to funguje

  1. Filtr časového rozsahu omezuje zaznamenaná měření stroje zobrazená na obrazovce.
  2. Graf trendů vizualizuje údaje o teplotě, vibracích a otáčkách.
  3. Ukazatel stavu stroje a tabulka historického protokolu zobrazují zaznamenaný stav zařízení.
  • Prohlížet zaznamenaná měření stroje
  • Porovnávat hodnoty za vybrané období
  • Kontrolovat historický protokol
Trendy stroje a protokol stavu

Trendy stroje a protokol stavu

Funkce na této obrazovce
Zaznamenávat údaje o stavu Vizualizovat data senzorů

Limity zviditelňují incidenty

Obrazovka nastavení upozornění poskytuje klientovi přehledné místo pro definování provozních limitů. Limity teploty, tlaku a vibrací jsou propojeny se stavy incidentů a nastavením upozornění.

Pravidla upozornění tak zůstávají blízko měřeným hodnotám a podporují pozdější řídicí akce, pokud jsou součástí projektu.

Jak to funguje

  1. Výběr metriky určuje měření s pravidlem upozornění.
  2. Vstupní pole limitů ukládají hranice teploty, tlaku nebo vibrací.
  3. Náhled stavu alarmu zobrazuje nastavený stav incidentu a nastavení upozornění definují související notifikace.
  • Konfigurovat limity upozornění
  • Náhled stavů alarmu
  • Nastavit předvolby upozornění
Tip: Limity se nastavují podle metrik důležitých pro monitorované zařízení.
Nastavení limitů a upozornění

Nastavení limitů a upozornění

Funkce na této obrazovce
Konfigurovatelné limity upozornění

Připojení zařízení mají přehledné nastavení

Obrazovka nastavení připojení spojuje konfiguraci zařízení a registrů na jednom místě. Technici definují síťový endpoint a připojené registry před kontrolou výsledku připojení.

Podrobnosti dotazování přizpůsobují monitorovací systém zařízení klienta a jeho komunikačním pravidlům.

Jak to funguje

  1. Pole názvu zařízení, IP adresy a portu určují připojení zařízení.
  2. Pole definic registrů ukládají registry Modbus propojené s daty senzorů a akčních členů.
  3. Konfigurace dotazování a výsledek testu připojení ukazují, jak systém se zařízením komunikuje.
  • Definovat registry Modbus
  • Nastavit podrobnosti dotazování
  • Zkontrolovat test připojení
Nastavení připojení Modbus TCP

Nastavení připojení Modbus TCP

Funkce na této obrazovce
Konfigurovat Modbus TCP

Reporty převádějí uložená data na soubory pro sdílení

Obrazovka reportů připravuje historická monitorovací data k analýze. Analytici a vedoucí pracovníci mohou vytvářet reporty a porovnávat vybrané zdroje.

Systém exportuje vybraná data ve formátu JSON, CSV nebo PDF pro provozní kontrolu.

Jak to funguje

  1. Typ reportu a filtry časového rozsahu určují uložená data senzorů zahrnutá v reportu.
  2. Výběr porovnání zdrojů porovnává vybrané zdroje monitorovacích dat.
  3. Generátor reportů vytváří z vybraných dat výstup JSON, CSV nebo PDF.
  • Vytvářet analytické reporty
  • Porovnávat vybrané zdroje dat
  • Exportovat JSON, CSV nebo PDF
Reporty a export dat

Reporty a export dat

Funkce na této obrazovce
Vytvářet analytické reporty Reporty pro porovnání dat

Co řešení přináší

S tímto řešením může provozovatel:

  • Monitorovat zařízení a údaje o prostředí z jednoho pracovního prostoru
  • Kontrolovat data o stavu stroje pomocí historických grafů a protokolů
  • Nastavovat limity pro incidenty teploty, tlaku a vibrací
  • Přijímat upozornění podle nastavených monitorovacích podmínek
  • Vytvářet reporty ve formátech JSON, CSV a PDF
  • Rozšířit systém o řídicí akce a připojené platformy

Mohly by úkol zvládnout hotové systémy?

Před návrhem byl tento úkol porovnán s hotovými produkty podle jejich vlastních popisů.

Co klient potřebuje IoT platformy Particle, AWS IoT, Blynk IoT platform IoT frameworky Eclipse IoT, Mozilla WebThings Tvorba IoT systémů Niagara 4 Zakázkové řešení
Přenášet data přes požadované protokoly částečně
Bezpečný a odolný přenos dat částečně
Živé hodnoty a historické reporty částečně
Limity, upozornění a řízení částečně
Přizpůsobení vlastním pravidlům klienta: fáze, role, reporty — — —
Všechny kroky na jednom místě —
Žádné ruční kroky mezi programy — — —

Podle veřejných popisů produktů a jejich kategorií.

Hlavní části úkolu existují v hotových IoT platformách a frameworkách; hotový produkt postačí, pokud je potřeba jen jedna část.

Tento klient potřeboval vlastní software, protože monitorování kombinuje nastavení Modbus TCP, konkrétní registry, živé a historické pohledy, limity, reporty a možné řídicí akce.

Řešení udržuje tyto části v jednom pracovním prostoru a přizpůsobuje je zařízení a pravidlům klienta, místo aby propojení mezi samostatnými nástroji zůstávala na ruční práci.

Závěrem

Řešení bylo vytvořeno s cílem omezit ruční monitorování dat z připojených zařízení.

FAQ

Uvažujete o vytvoření podobného systému? Tyto odpovědi vysvětlují, jak lze řešení pro monitorování Modbus TCP přizpůsobit zařízení, datům senzorů, komunikačním pravidlům a budoucím potřebám řízení.

Potřebujete něco podobného? Promluvme si
Nebo procházet další projekty