Ako sa váhy integrujú so SCADA v portoch a ťažbe

V rušnej prístavnej bráne alebo na expedičnom bode mín, váha robí viac, než len zobrazuje hmotnosť vozidla. Stáva sa súčasťou širšieho operačného systému zahŕňajúceho identifikáciu vozidiel, sledovanie materiálu, riadenie dopravy, hlásenie výroby a monitorovanie zariadení.

 

Váhu je možné pripojiť k kontrolnému systému a systému zberu dát, bežne známemu ako SCADA, prostredníctvom indikátora váženia, PLC, priemyselnej brány alebo lokálneho váhového servera. Systém SCADA prijíma hodnoty hmotnosti a stav vybavenia v reálnom čase, zatiaľ čo špeciálny softvér na váženie spravuje transakcie, lístky, záznamy o vozidlách a kontrolné záznamy.

 

Najlepší návrh integrácie závisí od toho, čo miesto potrebuje kontrolovať, ktoré údaje sa musia vymieňať a či musí váha pokračovať v prevádzke, keď je sieť nedostupná.

Čo je integrácia SCADA váhy?

Integrácia SCADA váhy je pripojenie nákladnej váhy a jej pridruženého vybavenia k celozávodnému-alebo terminálovému-systému monitorovania a riadenia.

Typická integrovaná váha môže poskytnúť SCADA:

Živá hmotnosť vozidla

Hrubá, tára a čistá hmotnosť

Stabilný-stav hmotnosti

Stav nuly a preťaženia

Prítomnosť a poloha vozidla

Stav bariérovej brány

Stav semaforu-

RFID alebo údaje o ŠPZ

Stav transakcie váženia

Komunikácia a alarmy zariadení

SCADA potom môže tieto informácie zobraziť na obrazovke operátora, generovať alarmy, ukladať procesné dáta alebo koordinovať váhu s inými systémami.

To nie vždy znamená, že SCADA má nahradiť softvér na váženie. Vo väčšine projektov majú tieto dva systémy rôzne zodpovednosti.

SCADA dohliada na proces a vybavenie. Vážiaci softvér riadi transakciu komerčného alebo prevádzkového váženia.

Typická architektúra z mosta{0}}do{1}}SCADA

Bežná analógová váha používa niekoľko snímačov zaťaženia inštalovaných pod plošinou váhy. Ich signály sú spojené v spojovacej skrinke a prenášané do indikátora váženia. V digitálnej automobilovej váhe môžu snímače zaťaženia digitálne komunikovať s indikátorom alebo ovládačom váženia.

Indikátor premieňa signály snímača zaťaženia na použiteľnú hodnotu hmotnosti. Táto hodnota sa potom môže preniesť do PLC, brány, priemyselného počítača alebo lokálneho servera.

Bežná dátová cesta je:

Snímače zaťaženia → Spojovacia skrinka → Indikátor váženia → PLC alebo priemyselná brána → SCADA

Pre úplnejší bezobslužný systém váženia môže architektúra zahŕňať aj:

Miestny vážiaci počítač

Kamera na rozpoznávanie ŠPZ

RFID čítačka

Snímače polohy-vozidla

Bariérové ​​brány

Semafory

LED displej

Hlasové navádzacie zariadenie

Dohľadové kamery

Centrálna databáza alebo historik

ERP, MES, TOS alebo systém riadenia výroby

Váha by si normálne mala zachovať lokálnu prevádzkovú vrstvu. Ak sa hlavný SCADA server alebo sieť lokality stane nedostupným, lokálny systém môže pokračovať v zaznamenávaní schválených transakcií a synchronizovať uložené dáta po obnovení komunikácie.

Tri spoločné integračné metódy

1. Priame prepojenie medzi indikátorom a SCADA

V základnej aplikácii indikátor váženia odosiela aktuálnu hmotnosť priamo do PLC alebo SCADA systému.

V závislosti od vybavenia môže pripojenie používať:

RS232

RS485

Ethernet

Modbus RTU

Modbus TCP

Analógový výstup, napríklad 4–20 mA

Digitálne vstupné a výstupné signály

Táto metóda je vhodná, keď SCADA potrebuje iba aktuálnu hmotnosť a niekoľko stavových signálov.

Je to pomerne jednoduché, ale nemusí poskytovať úplné informácie o transakcii, ako je číslo vozidla, materiál, zákazník, číslo lístka, operátor alebo história auditu.

 

2. Integrácia prostredníctvom softvéru miestneho váženia

V tomto usporiadaní indikátor váženia odosiela údaje do miestneho priemyselného počítača, na ktorom je spustený špeciálny softvér na váženie.

Softvér spracováva proces váženia a vymieňa si vybrané informácie so SCADA alebo inými riadiacimi systémami prostredníctvom API, databázového rozhrania alebo priemyselnej komunikačnej brány.

Táto metóda je lepšia, keď stránka vyžaduje:

Hrubé váženie a tárovanie

Automatický výpočet čistej-váhy

Záznamy vozidiel a vodičov

Informácie o materiáli a dodávateľovi

Tlač lístkov

Kamerový dôkaz

Používateľské oprávnenia

Schválenie transakcie

Kontrolné stopy

Historické správy

Softvér lokálneho váženia sa stáva systémom záznamu transakcií, zatiaľ čo SCADA prijíma informácie potrebné na monitorovanie prevádzky.

 

3. Hybridná integrácia

Veľké prístavy a bane často využívajú hybridnú architektúru.

Hmotnosť a stav zariadenia v reálnom{0}}čase sa odosielajú do SCADA cez PLC alebo priemyselnú bránu. Kompletné záznamy transakcií sa vymieňajú oddelene medzi softvérom na váženie a operačným systémom terminálu, ERP, MES alebo výrobnou databázou.

Toto usporiadanie oddeľuje rýchle prevádzkové signály od obchodných záznamov. Znižuje tiež riziko prerušenia SCADA, ktoré zastaví všetky činnosti váženia.

Komunikačné protokoly používané v projektoch váh

Výber protokolu by mal vychádzať z existujúceho riadiaceho systému, požadovaného objemu dát, politiky kybernetickej bezpečnosti a vzdialenosti medzi zariadeniami.

Modbus RTU a Modbus TCP

Modbus je široko používaný na prenos hodnôt hmotnosti a stavu zariadenia medzi indikátormi, PLC a SCADA systémami.

Modbus RTU normálne beží cez sériové pripojenie RS485. Modbus TCP využíva priemyselný Ethernet. Oba vyžadujú zdokumentovanú mapu registra, aby systémový integrátor vedel, kde má čítať hodnoty hmotnosti, stavové bity a kódy alarmov.

Mapa registra by mala uvádzať:

Registrovať adresu

Typ údajov

Poradie bajtov

Desatinná pozícia

Inžiniersky útvar

Povolenie na čítanie alebo zápis

Frekvencia aktualizácie

Neplatné-správanie údajov

Správne zobrazenú hodnotu na indikátore váženia môže SCADA stále nesprávne interpretovať, ak poradie bajtov, znamienko, desatinná pozícia alebo jednotka merania nie sú správne nakonfigurované.

OPC UA

OPC UA sa často vyberá pre priemyselné systémy od viacerých{0}}dodávateľov, pretože podporuje štruktúrovanú výmenu údajov, interoperabilitu a bezpečnostné kontroly.

Váha nepotrebuje nutne natívny OPC UA výstup. PLC, hraničná brána alebo lokálny váhový server môže zbierať informácie o hmotnosti a vystaviť ich SCADA cez OPC UA server.

OPC UA je užitočné, keď projekt potrebuje jasne pomenované dátové body, ako napríklad:

Mierka01.Živá váha

Stupnica01.WeightStable

Mierka01.VehiclePresent

Mierka01.BariéraOtvorená

Scale01.TransactionID

Scale01.CommunicationAlarm

Zmysluplné názvy značiek uľahčujú uvedenie do prevádzky a budúcu údržbu ako zoznam nevysvetlených číselných registrov.

MQTT a API

MQTT alebo webové rozhrania API sa môžu použiť, keď sa informácie o vážení musia preniesť do cloudových platforiem, dashboardov alebo podnikových aplikácií.

MQTT používa model publikovania{0}}a{1}}prihlásenia na odber a je užitočný na distribúciu vybraných údajov do viacerých autorizovaných systémov. Rozhrania REST API sa bežne používajú na transakčné dopyty, hlavnú-výmenu údajov a integráciu-do{5}}systému.

Tieto rozhrania by sa nemali považovať za náhrady za spoľahlivú vrstvu lokálneho riadenia. Porty a bane musia byť stále schopné zvládnuť dočasné zlyhania internetu alebo-rozľahlej siete.

Ako funguje integrovaný cyklus váženia

Typický automatický cyklus váženia môže prebiehať podľa týchto krokov:

Senzor deteguje blížiace sa nákladné vozidlo.

Systém načíta RFID štítok alebo poznávaciu značku vozidla.

SCADA alebo vážiaci softvér skontroluje, či je vozidlo autorizované.

Otvorí sa vjazdová závora a semafor navedie vodiča.

Snímače polohy potvrdzujú, že celé vozidlo je na váhe.

Indikátor váženia vysiela živú hmotnosť a signál stabilnej{0}}váhy.

Keď je hmotnosť stabilná, systém zaznamená schválenú hodnotu.

Fotoaparáty ukladajú obrázky spojené s transakciou.

Vážiaci softvér vytvorí záznam o transakcii.

Výstupná zábrana sa otvorí po dokončení požadovaných kontrol.

Po druhom vážení softvér vypočíta čistú hmotnosť.

Výsledný záznam sa odošle do SCADA, ERP, MES, TOS alebo iného autorizovaného systému.

Presné poradie sa líši podľa lokality. Prístav môže identifikovať kamión, kontajner a objednávku nákladu. Baňa môže zaznamenať nákladné auto, triedu materiálu, miesto nakládky, miesto určenia a posun.

Aké údaje by sa mali vymieňať?

Častou chybou integrácie je zameranie sa len na hodnotu hmotnosti. Užitočná transakcia si zvyčajne vyžaduje namerané údaje aj prevádzkový kontext.

Pred začatím programovania by mal vlastník, dodávateľ váhy, integrátor SCADA a poskytovateľ softvéru schváliť spoločný zoznam údajov-.

Integrácia portovej váhy

Prístavy musia pohybovať vozidlami rýchlo a zároveň si zachovať kontrolu nad nákladom, prístupom a dokumentáciou.

Integrovaná portová váha môže prepojiť výsledky váženia s:

Záznamy schôdzok brány

Čísla kontajnerov

Objednávky nákladu

Colné alebo terminálové referencie

Polohy dvorov

Autorizácia vstupu a výstupu

Terminálové operačné systémy

Fakturačná a logistická evidencia

SCADA dokáže ukázať, či je váha dostupná, obsadená, preťažená alebo offline. Operátori môžu vidieť fronty a alarmy zariadení bez toho, aby navštívili bránu.

Miestny vážiaci systém môže potvrdiť identitu vozidla, zachytiť dôkazy a doplniť záznam o komerčnom vážení. Konečná transakcia sa potom môže preniesť do terminálu alebo obchodného systému.

Pretože prostredie prístavov môže zahŕňať soľ, vlhkosť a hustú premávku, plánovanie integrácie by malo zvážiť aj ochranu proti korózii, vedenie káblov, ochranu proti prepätiu, odvodnenie a bezpečný prístup k údržbe.

Integrácia banskej váhy

Ťažobné prevádzky využívajú mostové váhy na sledovanie rudy, odpadovej horniny, koncentrátu, paliva a iných sypkých materiálov pohybujúcich sa medzi šachtami, spracovateľskými oblasťami, skladmi a expedičnými miestami.

Banská váha pripojená k SCADA môže pomôcť riadiacej miestnosti monitorovať:

Pohyby materiálu za smenou

Činnosť kamiónu

Dostupnosť stupnice

Udalosti preťaženia

Poruchy komunikácie

Stav nakládky a odoslania

Údaje o produkcii podľa zdroja a cieľa

Údaje o váhe možno tiež porovnať so záznamami nakladača, súčtom pásových váh alebo odhadmi zásob. Tieto meracie systémy však fungujú odlišne a nemalo by sa očakávať, že sa automaticky zhodujú. Počas zosúlaďovania sa musia zvážiť rozdiely v časových obdobiach, vlhkosti, materiálových stratách a metódach merania.

Ťažobné miesta majú často veľké vzdialenosti, prach, vibrácie, vystavenie bleskom a nestabilné sieťové podmienky. Zariadenia priemyselnej siete, chránené káblové trasy, prepäťová ochrana a lokálne ukladanie dát sú preto dôležitými súčasťami návrhu.

SCADA nenahrádza legálne metrologické požiadavky

Pripojenie mostovej váhy k SCADA samo osebe neznamená, že systém je vhodný na legálne -na-obchodné použitie.

Váhy, indikátory, inštalácia a kalibrácia musia stále spĺňať príslušné požiadavky cieľovej krajiny a projektu. Ak obchodné transakcie závisia od nameranej hodnoty, schválená hmotnosť by mala pochádzať z autorizovaných váh a mala by byť chránená pred neoprávnenou zmenou.

SCADA môže zobraziť alebo uložiť schválený výsledok, ale treba sa vyhnúť neobmedzenému diaľkovému zapisovaniu do záznamu o vážení.

Kalibrácia a testovanie komunikácie by sa tiež mali považovať za samostatné úlohy. Úspešné pripojenie Modbus alebo OPC UA potvrdzuje prenos údajov; nepotvrdzuje presnosť váženia.

Kybernetická bezpečnosť a kontrola prístupu

Pripojená váha sa stáva súčasťou prevádzkovej technologickej siete areálu. Prístup by mal byť preto obmedzený na to, čo aplikácia vyžaduje.

Odporúčané ovládacie prvky zahŕňajú:

Oddelenie siete váh od verejných a kancelárskych sietí

Používanie firewallov alebo riadených priemyselných brán

Povolenie iba požadovaných portov a protokolov

Používajú sa používateľské povolenia-založené na rolách

Ak je to možné, použite značky SCADA-iba na čítanie

Šifrovanie vzdialených pripojení

Zaznamenávanie zmien konfigurácie a transakcií

Udržiavanie synchronizovaného systémového času

Zálohovanie lokálnych údajov a konfigurácie

Ovládanie vzdialeného prístupu dodávateľa

Aktualizácia schválených zariadení v rámci postupu riadenej údržby

Usmernenie CISA pre priemyselné riadiace systémy kladie dôraz na ochranu siete a riadený prístup do prevádzkových technologických prostredí. Presné kontroly by sa mali riadiť politikou kybernetickej bezpečnosti vlastníka prístavu alebo bane.

Dôležité otázky pred integráciou

Pred výberom spôsobu komunikácie s váhou by mal projektový tím potvrdiť:

Aký indikátor alebo ovládač váženia sa použije?

Aké komunikačné rozhrania sú k dispozícii?

Ktorá platforma a verzia SCADA sú nainštalované?

Vyžaduje SCADA protokol Modbus TCP, OPC UA alebo iný protokol?

Ktoré dátové body sú potrebné?

Je SCADA povolené odosielať príkazy do vážiaceho systému?

Ktorý systém vlastní oficiálny záznam o transakcii?

Musí váženie pokračovať počas výpadku siete?

Ako dlho by sa mali uchovávať miestne údaje?

Sú súčasťou balenia kamery, RFID, závory alebo semafory?

Je potrebná integrácia s ERP, MES alebo TOS?

Aké pravidlá kybernetickej bezpečnosti a legálnej metrológie platia?

Kto bude vykonávať kalibráciu a overenie v teréne?

Aké sú kritériá prijatia FAT a SAT?

Jasné odpovede v tejto fáze zabránia väčšine oneskorení integrácie.

Testovanie a uvedenie do prevádzky

Rozhranie SCADA váhy by sa malo pred odoslaním otestovať, ak je to možné, a znova overiť na mieste.

Továrenské akceptačné testovanie môže zahŕňať:

Komunikačné spojenie

Registrácia alebo overenie značky

Kladné a záporné hodnoty hmotnosti

Desatinné a jednotkové potvrdenie

Stabilný-signál hmotnosti

Stav nuly a preťaženia

Simulácia alarmu

Stratové správanie-komunikácie

Lokálne úložisko dát

Správanie pri{0}}obnovení napájania

Akceptačné testovanie na mieste by malo potvrdiť úplný proces vozidla za skutočných prevádzkových podmienok.

Je tiež dôležité testovať abnormálne situácie. Napríklad: Čo sa stane, ak vozidlo odíde skôr, ako sa hmotnosť stabilizuje? Čo sa stane, ak je kamera offline? Môže transakcia pokračovať, ak je SCADA server nedostupný? Ako sa zabráni duplicitným záznamom po synchronizácii?

Tieto testy často odhalia viac ako bežná ukážka váženia.

Plánovanie spoľahlivého projektu SCADA mostovej váhy

Spoľahlivá integrácia začína jasným rozdelením zodpovednosti.

Dodávateľ váh by mal definovať dostupné signály, rozhranie indikátora a logiku váženia. Integrátor SCADA by mal definovať požadované značky, komunikačný štandard a správanie sa v-miestnosti. Vlastník stránky by mal definovať proces transakcie, požiadavky na kybernetickú bezpečnosť a akceptačné kritériá.

Pre predbežný návrh integrácie uveďte:

Kapacita mostovej váhy a veľkosť plošiny

Počet mostových váh

Model indikátora a komunikačný port

Značka a verzia SCADA

Požadovaný komunikačný protokol

Zoznam požadovaných údajov-

Proces váženia vozidla

Existujúci sieťový diagram

Požadované periférne zariadenia

Požiadavky na rozhranie ERP, MES alebo TOS

Weight Worth dodáva prispôsobené váhy pre nákladné autá, indikátory váženia, systémy váženia bez obsluhy a integráciu softvéru-špecifického pre projekt pre prístavy, banské prevádzky a iné priemyselné lokality.

Ak plánujete novú váhu alebo potrebujete pripojiť existujúcu váhu k SCADA, pošlite nám svoj aktuálny zoznam zariadení a požadovaný tok dát. Náš technický tím môže skontrolovať rozhranie a odporučiť vhodnú architektúru systému.

Často kladené otázky

Dá sa existujúca váha pripojiť k SCADA?

V mnohých prípadoch áno. V existujúcom indikátore je potrebné najprv skontrolovať dostupné komunikačné porty a protokoly. Ak nemôže komunikovať priamo so SCADA, možno pridať PLC, prevodník protokolov alebo priemyselnú bránu.

Nahrádza SCADA softvér váh?

Zvyčajne nie. SCADA je určená na monitorovanie procesov a riadenie zariadení. Vyhradený softvér na váženie spracováva záznamy o vozidlách, váženie brutto a tary, výpočet netto{2}}váhy, lístky, obrázky a kontrolné záznamy.

Je OPC UA lepší ako Modbus TCP pre mostovú váhu?

Ani jeden protokol nie je vždy lepší. Modbus TCP je jednoduchý a široko podporovaný pre hodnoty hmotnosti a stavové signály. OPC UA poskytuje štruktúrovanejší dátový model a ďalšie možnosti zabezpečenia. Správna voľba závisí od existujúcej architektúry riadenia.

Čo sa stane, ak zlyhá SCADA pripojenie?

Miestny vážiaci systém by mal v ideálnom prípade pokračovať v prevádzke a lokálne ukladať transakcie. Po obnovení spojenia je možné schválené záznamy synchronizovať podľa dohodnutých pravidiel.

Dokáže SCADA ovládať závory a semafory?

áno. Príkazy možno posielať cez PLC, kontrolér váženia alebo miestny automatizačný systém. Do návrhu ovládania by mali byť zahrnuté bezpečnostné blokovania a postupy manuálneho obnovenia.

Čo je potrebné na začatie integračného hodnotenia?

Poskytnite model indikátora, dostupné rozhranie, platformu SCADA, požadované dátové body, počet mostových váh a popis procesu váženia vozidla.

Jednorazové riešenie váženia

Ak chcete získať prispôsobené riešenie, kontaktujte nášho inžiniera.

Pošlite dopyt