Kuidas kaalusildad integreeruvad SCADA-ga sadamates ja kaevandamises

Tihedas sadamaväravas või miinide väljasaatmispunktis teeb kaal enamat kui ainult sõiduki massi kuvamist. Sellest saab osa laiemast töösüsteemist, mis hõlmab sõidukite identifitseerimist, materjali jälgimist, liikluse juhtimist, tootmisaruandlust ja seadmete jälgimist.

 

Kaalu saab ühendada järelevalve- ja andmehõivesüsteemiga, üldtuntud kui SCADA, kaaluindikaatori, PLC, tööstusliku lüüsi või kohaliku kaaluserveri kaudu. SCADA süsteem saab kaaluväärtusi ja seadmete oleku reaalajas, samal ajal kui spetsiaalne kaalumistarkvara haldab tehinguid, pileteid, sõidukikirjeid ja kontrolljälgi.

 

Parim integratsioonikujundus sõltub sellest, mida sait peab kontrollima, milliseid andmeid tuleb vahetada ja kas kaal peab jätkama tööd, kui võrk pole saadaval.

Mis on Weighbridge SCADA integratsioon?

Weighbridge SCADA integratsioon on veoautokaalu ja sellega seotud seadmete ühendamine tehase-või terminali-ülese jälgimis- ja juhtimissüsteemiga.

Tüüpiline integreeritud kaal võib pakkuda SCADA-le järgmist:

Sõiduki eluskaal

Bruto-, taara- ja netokaal

Stabiilne{0}}kaalu olek

Null ja ülekoormus olek

Sõiduki kohalolek ja asukoht

Tõkkevärava olek

Valgusfoori olek{0}}

RFID või numbrimärgi andmed

Kaalumise tehingu olek

Side- ja seadmete alarmid

SCADA saab seejärel kuvada selle teabe operaatori ekraanil, genereerida häireid, salvestada protsessiandmeid või koordineerida kaalu teiste süsteemidega.

See ei tähenda alati, et SCADA peaks kaalumistarkvara välja vahetama. Enamikus projektides on kahel süsteemil erinevad kohustused.

SCADA jälgib protsessi ja seadmeid. Kaalutarkvara haldab kaubanduslikku või operatiivset kaalumist.

Tüüpiline Weighbridge-to-SCADA arhitektuur

Tavaline analoogkaal kasutab mitut kaaluplatvormi alla paigaldatud koormusandurit. Nende signaalid ühendatakse harukarbis ja edastatakse kaaluindikaatorile. Digitaalses veokikaalus võivad koormusandurid digitaalselt suhelda näidiku või kaalumiskontrolleriga.

Indikaator teisendab koormusanduri signaalid kasutatavaks kaaluväärtuseks. Selle väärtuse saab seejärel üle kanda PLC-sse, lüüsi, tööstusarvutisse või kohalikku serverisse.

Levinud andmetee on:

Koormuselemendid → Ühenduskarp → Kaalunäidik → PLC või tööstusvärav → SCADA

Täielikuma järelevalveta kaalumissüsteemi jaoks võib arhitektuur hõlmata ka järgmist:

Kohalik kaalumisarvuti

Numbrimärgituvastuskaamera

RFID lugeja

Sõiduki{0}}asendiandurid

Tõkkeväravad

Valgusfoorid

LED-ekraan

Hääljuhtimisseade

Valvekaamerad

Keskandmebaas ehk ajaloolane

ERP, MES, TOS või tootmisjuhtimissüsteem

Kaal peaks tavaliselt säilitama lokaalse töökihi. Kui peamine SCADA server või saidivõrk muutub kättesaamatuks, saab kohalik süsteem pärast side taastamist jätkata heakskiidetud tehingute salvestamist ja salvestatud andmete sünkroonimist.

Kolm ühist integreerimismeetodit

1. Otseühendus indikaatori ja SCADA vahel

Põhirakenduses saadab kaaluindikaator praeguse kaalu otse PLC- või SCADA-süsteemi.

Olenevalt seadmest võib ühendus kasutada:

RS232

RS485

Ethernet

Modbus RTU

Modbus TCP

Analoogväljund, näiteks 4–20 mA

Digitaalsed sisend- ja väljundsignaalid

See meetod sobib siis, kui SCADA vajab ainult hetkekaalu ja mitut olekusignaali.

See on suhteliselt lihtne, kuid see ei pruugi anda täielikku tehinguteavet, nagu sõiduki number, materjal, klient, pileti number, operaator või auditi ajalugu.

 

2. Integreerimine kohaliku kaalumise tarkvara kaudu

Sellise paigutuse korral saadab kaaluindikaator andmed kohalikku tööstusarvutisse, mis töötab spetsiaalselt kaalumistarkvaraga.

Tarkvara tegeleb kaalumisprotsessiga ja vahetab valitud teavet SCADA või muude haldussüsteemidega API, andmebaasi liidese või tööstusliku side lüüsi kaudu.

See meetod on parem, kui sait nõuab:

Bruto- ja taarakaal

Automaatne neto{0}}kaalu arvutamine

Sõiduki ja juhi andmed

Materjali ja tarnija teave

Pileti trükkimine

Kaamera tõendid

Kasutaja õigused

Tehingu kinnitamine

Kontrolljäljed

Ajaloolised aruanded

Kohalik kaalumistarkvara muutub tehingute registreerimissüsteemiks, samas kui SCADA saab tööseireks vajalikku teavet.

 

3. Hübriidintegratsioon

Suured sadamad ja kaevandused kasutavad sageli hübriidarhitektuuri.

Reaalajas kaal ja varustuse olek{0}} saadetakse SCADA-le PLC või tööstusliku lüüsi kaudu. Täielikke tehingukirjeid vahetatakse eraldi kaalumistarkvara ja terminali operatsioonisüsteemi, ERP, MES või tootmisandmebaasi vahel.

See korraldus eraldab kiired operatiivsignaalid äridokumentidest. Samuti vähendab see riski, et SCADA katkestus peatab igasuguse kaalumise.

Weighbridge'i projektides kasutatavad sideprotokollid

Protokolli valimisel tuleks lähtuda olemasolevast juhtimissüsteemist, nõutavast andmemahust, küberturvalisuse poliitikast ja seadmetevahelisest kaugusest.

Modbus RTU ja Modbus TCP

Modbusi kasutatakse laialdaselt kaaluväärtuste ja seadmete oleku ülekandmiseks indikaatorite, PLC-de ja SCADA-süsteemide vahel.

Modbus RTU töötab tavaliselt RS485 jadaühenduse kaudu. Modbus TCP kasutab tööstuslikku Etherneti. Mõlemad nõuavad dokumenteeritud registrikaarti, et süsteemiintegraator teaks, kust lugeda kaaluväärtusi, olekubitte ja häirekoode.

Registrikaardil peaks olema kirjas:

Registreeri aadress

Andmetüüp

Baitijärjestus

Kümnendkoht

Inseneriüksus

Lugemise või kirjutamise luba

Värskendamise sagedus

Kehtetu{0}}andmete käitumine

Kaalunäidikul õigesti kuvatud väärtust võib SCADA siiski valesti tõlgendada, kui baitide järjekord, märk, kümnendkoht või mõõtühik pole õigesti konfigureeritud.

OPC UA

OPC UA valitakse sageli mitme{0}}müüja tööstussüsteemide jaoks, kuna see toetab struktureeritud andmevahetust, koostalitlusvõimet ja turvakontrolli.

Kaal ei vaja tingimata natiivset OPC UA väljundit. PLC, servalüüs või kohalik kaaluserver saab koguda kaaluteavet ja avaldada selle OPC UA serveri kaudu SCADA-le.

OPC UA on kasulik, kui projekt vajab selgelt nimetatud andmepunkte, näiteks:

Kaal01.LiveWeight

Kaal01.Kaal Stabiilne

Scale01.Vehicle Present

Scale01.BarrierOpen

Scale01.TransactionID

Scale01.CommunicationAlarm

Tähenduslikud sildinimed muudavad kasutuselevõtu ja tulevase hoolduse lihtsamaks kui seletamatute numbriliste registrite loend.

MQTT ja API-d

MQTT-d või veebi API-sid võidakse kasutada, kui kaalumisteave tuleb edastada pilveplatvormidele, armatuurlaudadele või ettevõtte rakendustesse.

MQTT kasutab avaldamise{0}}ja-tellimise mudelit ning on kasulik valitud andmete levitamiseks mitmele volitatud süsteemile. REST API-sid kasutatakse tavaliselt tehingupäringute jaoks, põhiandmevahetuseks-ja süsteemi-to{5}}integreerimiseks.

Neid liideseid ei tohiks käsitleda usaldusväärse kohaliku kontrollkihi asendajatena. Sadamad ja miinid peavad siiski suutma toime tulla ajutiste Interneti- või{1}}laivõrgu riketega.

Kuidas integreeritud kaalumistsükkel töötab

Tüüpiline automaatne kaalumistsükkel võib järgida järgmisi samme.

Andur tuvastab läheneva veoki.

Süsteem loeb sõiduki RFID-märgist või numbrimärki.

SCADA või kaalumise tarkvara kontrollib, kas sõiduk on lubatud.

Sissepääsutõke avaneb ja foor juhatab juhti.

Asendiandurid kinnitavad, et kogu sõiduk on kaalul.

Kaalunäidik saadab eluskaalu ja stabiilse{0}}kaalu signaali.

Kui kaal on stabiilne, fikseerib süsteem kinnitatud väärtuse.

Kaamerad salvestavad tehinguga seotud pildid.

Kaalutarkvara loob tehingukirje.

Väljapääsutõke avaneb pärast vajalike kontrollide lõppu.

Pärast teist kaalumist arvutab tarkvara välja netokaalu.

Lõplik kirje saadetakse SCADA, ERP, MES, TOS või muusse volitatud süsteemi.

Täpne järjestus erineb saidilt. Sadam võib identifitseerida veoki, konteineri ja lastitellimuse. Kaevandus võib registreerida veoki, materjali klassi, laadimispunkti, sihtkoha ja vahetuse.

Milliseid andmeid tuleks vahetada?

Levinud integreerimisviga on keskenduda ainult kaalu väärtusele. Kasulik tehing nõuab tavaliselt nii mõõtmisandmeid kui ka töökonteksti.

Enne programmeerimise alustamist peaksid omanik, kaalude tarnija, SCADA integraator ja tarkvara pakkuja kinnitama ühise andme{0}}punktide loendi.

Port Weighbridge integratsioon

Sadamad peavad sõidukeid kiiresti teisaldama, säilitades samal ajal kontrolli lasti, juurdepääsu ja dokumentatsiooni üle.

Integreeritud pordikaalu abil saab kaalumistulemusi ühendada:

Värava kohtumiste protokollid

Konteinerite numbrid

Lasti tellimused

Tolli või terminali viited

Hoovi asukohad

Sisse- ja väljumisluba

Terminali operatsioonisüsteemid

Arveldus- ja logistikadokumendid

SCADA suudab näidata, kas kaal on saadaval, hõivatud, ülekoormatud või võrguühenduseta. Operaatorid näevad järjekordi ja seadmete häireid ilma väravat külastamata.

Kohalik kaalumissüsteem suudab kinnitada sõiduki identiteeti, koguda tõendeid ja täita kaubandusliku kaalumise protokolli. Seejärel saab lõpliku tehingu üle kanda terminali või ärisüsteemi.

Kuna sadamakeskkond võib sisaldada soola, niiskust ja tihedat liiklust, tuleks integreerimise kavandamisel arvestada ka korrosioonikaitsega, kaablite marsruutimisega, liigpingekaitsega, drenaažiga ja ohutu juurdepääsuga hooldusele.

Kaevandamise kaalusilla integreerimine

Kaevandamisel kasutatakse kaalusid maagi, jääkkivi, kontsentraadi, kütuse ja muude puistematerjalide liikumise jälgimiseks kaevanduste, töötlemisalade, varude ja väljastuspunktide vahel.

SCADA-ga ühendatud kaevanduskaal võib aidata juhtimisruumi jälgida:

Materjali liikumine nihkega

Veoauto tegevus

Skaala kättesaadavus

Ülekoormussündmused

Sidehäired

Laadimise ja väljasaatmise olek

Tootmisandmed allika ja sihtkoha järgi

Kaaluandmeid saab võrrelda ka laaduri kirjete, lindi skaala kogusummade või laovarude hinnangutega. Need mõõtesüsteemid töötavad aga erinevalt ja ei tohiks eeldada, et need ühtivad automaatselt. Leppimisel tuleb arvesse võtta erinevusi ajavahemikes, niiskuses, materjalikadus ja mõõtmismeetodites.

Kaevandusaladel on sageli pikad vahemaad, tolm, vibratsioon, äikesekiirgus ja ebastabiilsed võrgutingimused. Tööstuslikud võrguseadmed, kaitstud kaablite trassid, liigpingekaitse ja kohalik andmepuhverdus on seetõttu disaini olulised osad.

SCADA ei asenda seaduslikke metroloogianõudeid

Kaalu ühendamine SCADA-ga ei muuda süsteemi iseenesest legaalseks-kaubanduslikuks-kasutamiseks sobivaks.

Kaal, indikaator, paigaldus ja kalibreerimine peavad siiski vastama sihtriigi ja projekti kehtivatele nõuetele. Kui kaubandustehingud sõltuvad mõõdetud väärtusest, peaks kinnitatud kaal pärinema volitatud kaalust ja olema kaitstud volitamata muutmise eest.

SCADA võib kuvada või salvestada heakskiidetud tulemuse, kuid piiranguteta kaugkirjutamist kaalumiskirjesse tuleks vältida.

Kalibreerimist ja side testimist tuleks samuti käsitleda eraldi ülesannetena. Edukas Modbusi või OPC UA ühendus kinnitab andmeedastust; see ei kinnita kaalumise täpsust.

Küberturvalisus ja juurdepääsukontroll

Ühendatud kaalusild muutub saidi töötehnoloogia võrgu osaks. Juurdepääs peaks seetõttu olema piiratud sellega, mida rakendus nõuab.

Soovitatavad juhtelemendid hõlmavad järgmist:

Kaaluvõrgu eraldamine avalikest ja kontorivõrkudest

Tulemüüride või juhitavate tööstuslike väravate kasutamine

Lubab ainult nõutavad pordid ja protokollid

Rolli{0}}põhiste kasutajaõiguste rakendamine

Võimaluse korral kasutage ainult kirjutuskaitstud{0}}SCADA-märgendeid

Kaugühenduste krüptimine

Konfiguratsiooni ja tehingumuudatuste salvestamine

Sünkroonitud süsteemiaja säilitamine

Kohalike andmete ja konfiguratsiooni varundamine

Tarnija kaugjuurdepääsu juhtimine

Heakskiidetud seadmete värskendamine hallatud hooldusprotseduuri raames

Tööstuslike juhtimissüsteemide CISA juhised rõhutavad võrgukaitset ja kontrollitud juurdepääsu töötehnoloogia keskkondadele. Täpsed kontrollid peaksid järgima sadama või kaevanduse omaniku küberjulgeolekupoliitikat.

Olulised küsimused enne integreerimist

Enne kaalu kommunikatsioonimeetodi valimist peaks projektimeeskond kinnitama:

Millist indikaatorit või kaalumiskontrollerit kasutatakse?

Millised sideliidesed on saadaval?

Milline SCADA platvorm ja versioon on installitud?

Kas SCADA nõuab Modbus TCP, OPC UA või muud protokolli?

Milliseid andmepunkte on vaja?

Kas SCADA-l on lubatud saata kaalumissüsteemi käske?

Millisele süsteemile kuulub ametlik tehingukirje?

Kas võrgukatkestuse ajal peab kaalumist jätkama?

Kui kaua tuleks kohalikke andmeid säilitada?

Kas kaamerad, RFID, tõkkepuud või foorid on komplektis?

Kas integreerimine on vajalik ERP, MES või TOS-iga?

Millised küberjulgeoleku ja seadusliku metroloogia reeglid kehtivad?

Kes teostab põllu kalibreerimist ja kontrolli?

Millised on FAT ja SAT aktsepteerimise kriteeriumid?

Selged vastused selles etapis hoiavad ära enamiku integreerimisviivitusi.

Testimine ja kasutuselevõtt

Kaalu SCADA liidest tuleks enne saatmist testida, kui see on asjakohane, ja kohapeal uuesti kontrollida.

Tehase vastuvõtutestid võivad hõlmata järgmist:

Sideühendus

Registreeru või sildi kinnitamine

Positiivsed ja negatiivsed kaaluväärtused

Kümnend- ja ühikukinnitus

Stabiilne{0}}kaalusignaal

Null ja ülekoormus olek

Häire simulatsioon

Suhtlus{0}}kahjukäitumine

Kohalik andmete salvestamine

Toite{0}}taastekäitumine

Kohapealne vastuvõtukatse peaks kinnitama kogu sõiduki protsessi tegelikes töötingimustes.

Samuti on oluline testida ebatavalisi olukordi. Näiteks: Mis juhtub, kui sõiduk lahkub enne, kui kaal stabiliseerub? Mis juhtub, kui kaamera on võrguühenduseta? Kas tehing võib jätkuda, kui SCADA server pole saadaval? Kuidas välditakse kirjete dubleerimist pärast sünkroonimist?

Need testid näitavad sageli rohkem kui tavaline kaalumise demonstratsioon.

Usaldusväärse Weighbridge SCADA projekti kavandamine

Usaldusväärne integratsioon saab alguse selgest kohustuste jagamisest.

Kaalu tarnija peaks määratlema saadaolevad signaalid, indikaatori liidese ja kaalumisloogika. SCADA integraator peaks määratlema nõutavad sildid, suhtlusstandardi ja kontrolli ruumi käitumise{1}}. Saidi omanik peaks määratlema tehinguprotsessi, küberturvalisuse nõuded ja aktsepteerimiskriteeriumid.

Esialgse integratsiooniettepaneku jaoks esitage:

Kaalu võimsus ja platvormi suurus

Kaalude arv

Indikaatori mudel ja sideport

SCADA kaubamärk ja versioon

Nõutav sideprotokoll

Nõutavate andmete{0}}punktide loend

Sõiduki kaalumise protsess

Olemasolev võrguskeem

Vajalikud välisseadmed

ERP-, MES- või TOS-liidese nõuded

Weight Worth tarnib kohandatud veokkaalusid, kaaluindikaatoreid, järelevalveta kaalumissüsteeme ja projektispetsiifilist{0}tarkvara integratsiooni sadamate, kaevandustööde ja muude tööstusobjektide jaoks.

Kui plaanite uut kaalu või peate ühendama olemasoleva kaalu SCADA-ga, saatke meile oma praegune seadmete nimekiri ja vajalik andmevoog. Meie tehniline meeskond saab liidese üle vaadata ja soovitada sobivat süsteemiarhitektuuri.

Korduma kippuvad küsimused

Kas olemasolevat kaalu saab ühendada SCADA-ga?

Paljudel juhtudel jah. Esmalt tuleb olemasolevat indikaatorit kontrollida saadaolevate sidepordide ja -protokollide osas. Kui see ei saa SCADA-ga otse suhelda, võib lisada PLC, protokollimuunduri või tööstusliku lüüsi.

Kas SCADA asendab kaalude tarkvara?

Tavaliselt mitte. SCADA on mõeldud protsesside jälgimiseks ja seadmete juhtimiseks. Spetsiaalne kaalumistarkvara käsitleb sõidukite kirjeid, bruto- ja taarakaalu, netokaalu-arvutamist, pileteid, pilte ja kontrolljälgi.

Kas OPC UA on kaalu jaoks parem kui Modbus TCP?

Kumbki protokoll pole alati parem. Modbus TCP on lihtne ja laialdaselt toetatud kaaluväärtuste ja olekusignaalide jaoks. OPC UA pakub struktureeritumat andmemudelit ja täiendavaid turbevõimalusi. Õige valik sõltub olemasolevast juhtimisarhitektuurist.

Mis juhtub, kui SCADA-ühendus ebaõnnestub?

Kohalik kaalumissüsteem peaks ideaalis jätkama tööd ja salvestama tehinguid kohapeal. Pärast ühenduse taastamist saab kinnitatud kirjeid sünkroonida vastavalt kokkulepitud reeglitele.

Kas SCADA suudab juhtida tõkkeid ja foore?

Jah. Käske saab saata PLC, kaalumiskontrolleri või kohaliku automaatikasüsteemi kaudu. Ohutusblokeeringud ja käsitsi taastamise protseduurid peaksid sisalduma juhtimisprojektis.

Mida on vaja integratsioonihindamise alustamiseks?

Esitage näidiku mudel, saadaolev liides, SCADA platvorm, nõutavad andmepunktid, kaalude arv ja sõiduki kaalumisprotsessi kirjeldus.

Ühekordne kaalumislahendus

Kohandatud lahenduse saamiseks võtke ühendust meie inseneriga.

Saatke päring kohe