PROJEKT

Oprogramowanie monitorujące Modbus TCP do danych z czujników na żywo

Dedykowane tworzenie oprogramowania, Komunikacja Modbus TCP, Rejestrowanie danych z czujników, Pulpity monitoringu na żywo, Analiza historycznych trendów, Alerty i powiadomienia, Raporty i eksport danych

  • Branża: Urządzenia przemysłowe
  • Łotwa Lokalizacja: Łotwa
  • Czas realizacji: 10 tygodnie
  • Technologie: Python, JavaScript / TypeScript (Node.js)
3 miesięcy

Klient monitoruje stan maszyn, parametry procesów i warunki środowiskowe za pomocą połączonych urządzeń i czujników. Oprogramowanie to system monitoringu Modbus TCP służący do konfigurowania połączeń z urządzeniami, odczytywania danych z czujników i aktuatorów oraz wyświetlania bieżących wartości zespołowi inżynierskiemu. Rejestruje również pomiary, wyświetla historyczne trendy, stosuje progi alertów i tworzy raporty. Workspace ogranicza ręczną pracę związaną z monitorowaniem danych maszyn.

Podsumowanie

Problem

Klient potrzebuje monitorować stan maszyn, parametry procesów i odczyty środowiskowe w połączonych urządzeniach.

Rozwiązanie

Rozwiązaniem stał się modułowy workspace monitoringu Modbus TCP z pulpitami na żywo, rejestrowaniem danych, alertami i raportami.

Rezultat

Oprogramowanie ogranicza ręczną pracę związaną z monitoringiem i zapewnia dostęp do danych urządzeń podczas ich analizy.

Historia klienta

Klient to operator urządzeń przemysłowych z Łotwy. Monitoruje stan maszyn, parametry procesów i warunki środowiskowe za pomocą połączonych urządzeń i czujników.

Klient pracuje z danymi z czujników, danymi z aktuatorów i rejestrami Modbus.

Celem było przesyłanie danych urządzeń przez odpowiednie sieci, zapewnienie bezpieczeństwa transferu w razie potrzeby, wyświetlanie odczytów bieżących i historycznych oraz obsługa konfigurowalnych alarmów lub działań sterujących.

Rozwiązanie przyjęło formę modułowego systemu monitoringu. Szczególną uwagę poświęcono konfiguracji Modbus TCP i odczytom na żywo.

Uwzględniono historyczne dane o stanie, ustawienia progów i raporty, pozostawiając możliwość późniejszego zbierania danych środowiskowych lub sterowania przekaźnikami.

Klient potrzebował

  1. Przesyłania danych przez bezpieczne protokoły bezprzewodowe lub sieciowe
  2. Niezawodnego transferu danych podczas przerw w łączności
  3. Wyświetlania odczytów na żywo, statusów, trendów, wykresów i raportów
  4. Ustawiania progów, alertów, powiadomień i działań sterujących

Dlaczego gotowe oprogramowanie nie pasowało

Gotowe narzędzia do tworzenia rozwiązań IoT oferują ogólne usługi dotyczące urządzeń, chmury i programowania, ale ich opisy nie obejmują pełnego zadania monitoringu klienta w jednym dopasowanym workspace. Klient potrzebował konfiguracji Modbus TCP, odczytu rejestrów, rejestrowania danych maszyn, pulpitów, progów właściwych dla projektu oraz możliwych działań sterujących połączonych z własnymi urządzeniami i regułami.

Przegląd projektu

Rozwiązanie zaprojektowano wokół przejrzystej konfiguracji połączeń z czujnikami i urządzeniami przemysłowymi. Inżynier wprowadza nazwę urządzenia, punkt końcowy sieci oraz definicje rejestrów.

Ustawienia odpytywania i wynik testu połączenia uzupełniają konfigurację.

Aby obsłużyć monitorowanie na żywo, workspace wyposażono w wybór urządzenia, status połączenia i karty czujników na żywo. Tabela rejestrów pokazuje bieżące wartości wraz ze znacznikami czasu.

Na jednym pulpicie odczytuje dane z czujników, aktuatorów i temperatury. Dostępne są również odczyty wilgotności i status urządzenia.

Historyczne dane o stanie maszyn są zapisywane do analizy w czasie. Wykresy trendów pokazują dane dotyczące wibracji, temperatury i obrotów, a tabela dziennika przechowuje zapisane pomiary.

Dodano konfigurowalne progi do monitorowania zdarzeń. Menedżerowie i administratorzy mogą ustawiać limity temperatury, ciśnienia i wibracji oraz definiować ustawienia powiadomień.

Raporty uwzględniają zapisane dane monitoringu. System tworzy pliki JSON, CSV i PDF oraz umożliwia porównywanie wybranych źródeł danych.

Modułowa struktura pozostawia miejsce na późniejsze dodatki, takie jak pomiary środowiskowe, czujniki ciśnienia i sterowanie przekaźnikami.

Dostarczone kluczowe funkcje

  • Konfiguracja urządzeń i rejestrów Modbus TCP
  • Pulpit czujników i aktuatorów na żywo
  • Bieżące odczyty temperatury i wilgotności
  • Historyczne rejestrowanie stanu maszyn
  • Wykresy trendów wibracji i innych pomiarów
  • Konfigurowalne progi alertów
  • Ustawienia powiadomień o zdarzeniach
  • Raporty porównawcze wybranych źródeł danych
  • Eksport danych do JSON, CSV i PDF

Możliwe dodatki

+ Zbieranie danych środowiskowych + Integracja czujników ciśnienia + Sterowanie przekaźnikami ogrzewania i chłodzenia + Zdalne sterowanie zaworami + Wsparcie firmware'u i sprzętu + Połączenie z aplikacją mobilną

Kto jeszcze może korzystać z tego rozwiązania

Inne firmy realizujące podobne zadania monitorowania czujników mogą dostosować to rozwiązanie do swoich urządzeń, metod komunikacji i reguł sterowania.

Operator wodociągów i ochrony środowiska

Zadanie Zbiera rozproszone dane z czujników lub liczników i monitoruje warunki w terenie.
Jak pomaga rozwiązanie Rozwiązanie odczytuje połączone pomiary, pokazuje bieżący status, zapisuje historię i obsługuje alerty lub działania sterujące.
Energia i paliwa

Operator inteligentnego gospodarstwa rolnego

Zadanie Zbiera odczyty z rozproszonych czujników terenowych i monitoruje warunki upraw.
Jak pomaga rozwiązanie Rozwiązanie gromadzi dane z czujników na żywych pulpitach, przechowuje pomiary w czasie i obsługuje powiadomienia oparte na progach.
Operacje rolnicze

Operator obiektu

Zadanie Zdalnie monitoruje urządzenia budynku i warunki środowiskowe.
Jak pomaga rozwiązanie Rozwiązanie wyświetla bieżące odczyty, zachowuje historyczne dzienniki i udostępnia alerty, raporty lub funkcje sterowania.
Wyposażenie domu

Stos technologiczny

Python

Pozyskiwanie danych i usługi

Python obsługuje usługi pozyskiwania danych i komunikacji.

JavaScript / TypeScript (Node.js)

Pulpity i komunikacja

JavaScript i TypeScript obsługują interfejsy monitoringu oraz komunikację sieciową.

PHP

Pomocnicze usługi internetowe

Biblioteki PHP obsługują wybrane usługi dokumentów i aplikacji, gdy jest to wymagane.

pymodbus

Komunikacja Modbus w Pythonie

pymodbus (biblioteka Pythona do komunikacji Modbus) odczytuje rejestry Modbus i pracuje z nimi.

modbus-serial

Komunikacja Modbus w Node.js

modbus-serial (biblioteka Node.js do Modbus RTU i TCP) obsługuje komunikację z urządzeniami.

jsmodbus

Modbus szeregowy i TCP

jsmodbus (implementacja protokołu Modbus w JavaScript) obsługuje szeregowe i TCP-owe połączenia Modbus.

grafanalib

Tworzenie pulpitów Grafana

grafanalib (biblioteka Pythona do tworzenia pulpitów Grafana) pomaga tworzyć pulpity monitoringu.

Plotly

Interaktywna wizualizacja danych

Plotly wyświetla interaktywne wykresy do monitoringu i analizy historycznej.

httpx

Komunikacja danych przez HTTP

httpx (klient HTTP dla Pythona) obsługuje komunikację z połączonymi usługami.

JSON, CSV, PDF

Wymiana danych i raporty

System wymienia dane i tworzy raporty w formatach JSON, CSV i PDF.

Integracje

Modbus TCP equipment

System odczytuje rejestry i wymienia dane z czujników lub aktuatorów z połączonymi urządzeniami przemysłowymi.

HTTP and HTTPS services

System monitoringu wysyła i odbiera sformatowane dane przez połączenia HTTP lub bezpieczne HTTPS.

MQTT

System może wymieniać dane z czujników z platformami i urządzeniami przez MQTT.

Grafana

Rozwiązanie może łączyć definicje pulpitów i widoki monitoringu z Grafaną.

SCADA systems

Rozwiązanie monitoringu może w razie potrzeby wymieniać dane przemysłowe z systemami SCADA.

Cloud platforms and databases

System może wysyłać zapisane lub bieżące dane monitoringu do połączonych platform chmurowych lub baz danych.

Rezultat

Bieżący status urządzeń w jednym widoku

Pulpit na żywo gromadzi bieżące odczyty maszyn i środowiska w jednym miejscu. Stan połączenia i wartości rejestrów są wyświetlane obok odczytów temperatury.

Zespół inżynierski widzi również wilgotność, status urządzenia i znaczniki czasu danych przychodzących.

Jak to działa

  1. Selektor urządzenia identyfikuje połączony sprzęt wyświetlany na pulpicie.
  2. Bieżące dane czujników, aktuatorów i temperatury pojawiają się na kartach czujników.
  3. Tabela rejestrów Modbus pokazuje wartości rejestrów wraz ze znacznikiem czasu każdego odczytu.
  • Konfiguracja połączeń Modbus TCP
  • Sprawdzanie bieżącego statusu połączenia
  • Monitorowanie danych z czujników na żywo
Uwaga: Pulpit łączy bieżące odczyty ze statusem połączenia potrzebnym do ich interpretacji.
Pulpit urządzeń Modbus na żywo

Pulpit urządzeń Modbus na żywo

Funkcje na tym ekranie
Konfiguracja Modbus TCP Zarządzanie danymi z czujników Wyświetlanie danych w czasie rzeczywistym

Historyczne odczyty wspierają analizę urządzeń

Dziennik stanu przekształca zapisane pomiary w trendy w czasie. Analitycy mogą analizować wskaźniki stanu maszyn oraz zmiany wibracji i temperatury.

Odczyty obrotów, przemieszczenia i przyspieszenia są dostępne do dalszej analizy w tym samym widoku historii.

Jak to działa

  1. Filtr zakresu czasu ogranicza wyświetlane zapisane pomiary maszyny.
  2. Wykres trendu wizualizuje dane temperatury, wibracji i obrotów.
  3. Wskaźnik stanu maszyny i historyczna tabela dziennika pokazują zapisany stan urządzenia.
  • Przeglądanie zapisanych pomiarów maszyny
  • Porównywanie odczytów z wybranego okresu
  • Analizowanie dziennika historycznego
Trendy maszyny i dziennik stanu

Trendy maszyny i dziennik stanu

Funkcje na tym ekranie
Rejestrowanie danych o stanie Wizualizacja danych z czujników

Progi uwidaczniają zdarzenia

Ekran ustawień alertów zapewnia klientowi przejrzyste miejsce do definiowania limitów operacyjnych. Progi temperatury, ciśnienia i wibracji są powiązane ze stanami zdarzeń i ustawieniami powiadomień.

Dzięki temu reguły alertów pozostają blisko monitorowanych metryk i umożliwiają późniejsze działania sterujące, gdy projekt je obejmuje.

Jak to działa

  1. Selektor metryki wskazuje pomiar objęty regułą alertu.
  2. Pola progów przechowują limity temperatury, ciśnienia lub wibracji.
  3. Podgląd stanu alarmu pokazuje skonfigurowany stan zdarzenia, a ustawienia powiadomień definiują powiązane powiadomienia.
  • Konfiguracja progów alertów
  • Podgląd stanów alarmowych
  • Ustawianie preferencji powiadomień
Wskazówka: Progi konfiguruje się wokół metryk istotnych dla monitorowanych urządzeń.
Ustawienia progów i powiadomień

Ustawienia progów i powiadomień

Funkcje na tym ekranie
Konfigurowalne progi alertów

Połączenia z urządzeniami mają przejrzystą konfigurację

Ekran konfiguracji połączenia łączy konfigurację urządzenia i rejestrów w jednym miejscu. Inżynierowie definiują punkt końcowy sieci i podłączone rejestry przed sprawdzeniem wyniku połączenia.

Szczegóły odpytywania dostosowują system monitoringu do urządzeń klienta i zasad komunikacji.

Jak to działa

  1. Pola nazwy urządzenia, adresu IP i portu identyfikują połączenie z urządzeniem.
  2. Pola definicji rejestrów przechowują rejestry Modbus powiązane z danymi czujników i aktuatorów.
  3. Konfiguracja odpytywania i wynik testu połączenia pokazują sposób komunikacji systemu z urządzeniem.
  • Definiowanie rejestrów Modbus
  • Ustawianie szczegółów odpytywania
  • Sprawdzanie testu połączenia
Konfiguracja połączenia Modbus TCP

Konfiguracja połączenia Modbus TCP

Funkcje na tym ekranie
Konfiguracja Modbus TCP

Raporty zamieniają zapisane dane w pliki do udostępniania

Ekran raportów przygotowuje historyczne dane monitoringu do analizy. Analitycy i menedżerowie mogą tworzyć raporty i porównywać wybrane źródła.

System eksportuje wybrane dane do formatu JSON, CSV lub PDF na potrzeby analizy operacyjnej.

Jak to działa

  1. Typ raportu i filtry zakresu dat wskazują zapisane dane czujników uwzględnione w raporcie.
  2. Selektor porównania źródeł porównuje wybrane źródła danych monitoringu.
  3. Generator raportów tworzy plik JSON, CSV lub PDF z wybranych danych.
  • Tworzenie raportów analitycznych
  • Porównywanie wybranych źródeł danych
  • Eksport do JSON, CSV lub PDF
Raporty i eksport danych

Raporty i eksport danych

Funkcje na tym ekranie
Tworzenie raportów do analizy Raporty porównawcze danych

Co zapewnia rozwiązanie

Dzięki temu rozwiązaniu operator może:

  • Monitorować urządzenia i odczyty środowiskowe w jednym workspace
  • Analizować dane o stanie maszyn za pomocą historycznych wykresów i dzienników
  • Ustawiać progi dla zdarzeń związanych z temperaturą, ciśnieniem i wibracjami
  • Otrzymywać powiadomienia na podstawie skonfigurowanych warunków monitoringu
  • Tworzyć raporty w formatach JSON, CSV i PDF
  • Rozszerzać system o działania sterujące i połączone platformy

Czy gotowe systemy mogłyby wykonać to zadanie?

Przed zaprojektowaniem rozwiązania porównano zadanie z gotowymi produktami na podstawie ich własnych opisów.

Czego potrzebuje klient Platformy IoT Particle, AWS IoT, Blynk IoT platform Frameworki IoT Eclipse IoT, Mozilla WebThings Tworzenie systemów IoT Niagara 4 Dedykowane rozwiązanie
Przesyłanie danych przez wymagane protokoły częściowo
Bezpieczny i odporny transfer danych częściowo
Odczyty na żywo i raporty historyczne częściowo
Progi, alerty i sterowanie częściowo
Dopasowanie do własnych reguł klienta: etapów, ról i raportów — — —
Wszystkie kroki w jednym miejscu —
Brak ręcznych czynności między programami — — —

Na podstawie publicznych opisów produktów i ich kategorii.

Główne elementy zadania występują w gotowych platformach i frameworkach IoT, a gotowy produkt wystarcza, gdy potrzebny jest tylko jeden z nich.

Ten klient potrzebował własnego oprogramowania, ponieważ zadanie monitoringu łączy konfigurację Modbus TCP, konkretne rejestry, widoki bieżące i historyczne, progi, raporty oraz możliwe działania sterujące.

Rozwiązanie przechowuje te elementy w jednym workspace i dostosowuje je do urządzeń oraz reguł klienta, zamiast pozostawiać ręczne łączenie oddzielnych narzędzi.

Podsumowanie

Ostatecznie rozwiązanie miało ograniczyć ręczną pracę związaną z monitorowaniem danych z połączonych urządzeń.

FAQ

Myślisz o stworzeniu podobnego systemu? Odpowiedzi wyjaśniają, jak rozwiązanie monitorujące Modbus TCP może dopasować się do urządzeń, danych z czujników, zasad komunikacji i przyszłych potrzeb sterowania.

Potrzebujesz czegoś podobnego? Porozmawiajmy
Lub zobacz więcej projektów