PROJEKT

Modbus-TCP-Überwachungssoftware für Live-Sensordaten

Individuelle Softwareentwicklung, Modbus-TCP-Kommunikation, Protokollierung von Sensordaten, Dashboards für die Live-Überwachung, Analyse historischer Trends, Warnmeldungen und Benachrichtigungen, Berichte und Datenexport

  • Branche: Industrieausrüstung
  • Lettland Standort: Lettland
  • Umsetzungszeit: 10 Wochen
  • Technologien: Python, JavaScript / TypeScript (Node.js)
3 Monate

Der Kunde überwacht den Maschinenzustand, Prozessvariablen und Umgebungsbedingungen über vernetzte Geräte und Sensoren. Die Software ist ein Modbus-TCP-Überwachungssystem zur Konfiguration von Geräteverbindungen, zum Auslesen von Sensor- und Aktordaten sowie zur Anzeige von Live-Werten für das Engineering-Team. Außerdem zeichnet sie Messwerte auf, zeigt historische Trends an, wendet Warnschwellen an und erstellt Berichte. Der Arbeitsbereich reduziert den manuellen Aufwand bei der Überwachung von Maschinendaten.

Zusammenfassung

Problem

Der Kunde muss Maschinenzustand, Prozessvariablen und Umgebungsmesswerte über vernetzte Geräte hinweg überwachen.

Lösung

Die Lösung wurde zu einem modularen Modbus-TCP-Überwachungsarbeitsbereich mit Live-Dashboards, Datenprotokollierung, Warnmeldungen und Berichten.

Ergebnis

Die Software reduziert den manuellen Überwachungsaufwand und hält Gerätedaten zur späteren Prüfung verfügbar.

Kundengeschichte

Der Kunde ist ein Betreiber von Industrieausrüstung aus Lettland. Er überwacht Maschinenzustand, Prozessvariablen und Umgebungsbedingungen über vernetzte Geräte und Sensoren.

Der Kunde arbeitet mit Sensor- und Aktordaten sowie Modbus-Registern.

Gefordert war die Übertragung von Gerätedaten über geeignete Netzwerke, eine bei Bedarf sichere Datenübertragung, die Anzeige von Live- und historischen Messwerten sowie konfigurierbare Alarme oder Steueraktionen.

Die Lösung wurde als modulares Überwachungssystem konzipiert. Besonderes Augenmerk lag auf der Einrichtung von Modbus TCP und der Anzeige von Live-Messwerten.

Historische Zustandsdaten, Grenzwerteinstellungen und Berichte wurden integriert. Außerdem bleibt Raum für spätere Umgebungsdatenerfassung oder Relaissteuerung.

Der Kunde benötigte

  1. Datenübertragung über sichere drahtlose oder netzwerkbasierte Protokolle
  2. Zuverlässige Datenübertragung auch bei Verbindungsunterbrechungen
  3. Anzeige von Live-Messwerten, Status, Trends, Diagrammen und Berichten
  4. Festlegung von Grenzwerten, Warnungen, Benachrichtigungen und Steueraktionen

Warum Standardsoftware nicht ausreichte

Fertige IoT-Entwicklungstools bieten allgemeine Geräte-, Cloud- und Entwicklungsdienste, decken die vollständige Überwachungsaufgabe dieses Kunden jedoch nicht in einem maßgeschneiderten Arbeitsbereich ab. Benötigt wurden Modbus-TCP-Konfiguration, Registerauslesung, Maschinenprotokollierung, Dashboards, projektspezifische Grenzwerte und mögliche Steueraktionen für die eigenen Geräte und Regeln.

Projektübersicht

Die Lösung wurde auf eine übersichtliche Verbindungseinrichtung für Industriesensoren und -geräte ausgelegt. Der Ingenieur gibt Gerätenamen, Netzwerkendpunkt und Registerdefinitionen ein.

Polling-Einstellungen und das Ergebnis des Verbindungstests vervollständigen die Einrichtung.

Für die Live-Überwachung wurden Geräteauswahl, Verbindungsstatus und Live-Sensorkarten integriert. Eine Registertabelle zeigt aktuelle Werte mit Zeitstempeln.

In einem Dashboard werden Sensor-, Aktor- und Temperaturdaten ausgelesen. Auch Feuchtigkeitswerte und Gerätestatus sind verfügbar.

Historische Daten zum Maschinenzustand werden für die zeitliche Analyse aufgezeichnet. Trenddiagramme zeigen Vibrations-, Temperatur- und Drehzahldaten, während die Protokolltabelle die Messwerte bereithält.

Für die Überwachung von Vorfällen wurden konfigurierbare Grenzwerte ergänzt. Manager und Administratoren können Temperatur-, Druck- und Vibrationsgrenzen sowie Benachrichtigungseinstellungen festlegen.

Für gespeicherte Überwachungsdaten wurden Berichte integriert. Das System erstellt Ausgaben in JSON, CSV und PDF und unterstützt Vergleiche ausgewählter Datenquellen.

Die modulare Struktur lässt Raum für spätere Erweiterungen wie Umgebungsmessungen, Drucksensoren und Relaissteuerung.

Wichtige bereitgestellte Funktionen

  • Konfiguration von Modbus-TCP-Geräten und Registern
  • Live-Dashboard für Sensoren und Aktoren
  • Temperatur- und Feuchtigkeitsmesswerte in Echtzeit
  • Historische Protokollierung des Maschinenzustands
  • Trenddiagramme für Vibrationen und andere Messwerte
  • Konfigurierbare Warnschwellen
  • Benachrichtigungseinstellungen für Vorfälle
  • Vergleichsberichte für ausgewählte Datenquellen
  • Datenexport in JSON, CSV und PDF

Erweiterungen möglich

+ Erfassung von Umgebungsdaten + Integration von Drucksensoren + Relaissteuerung für Heizung und Kühlung + Fernsteuerung von Ventilen + Firmware- und Hardware-Support + Anbindung einer mobilen Anwendung

Wer diese Lösung noch nutzen kann

Andere Unternehmen mit ähnlichen Aufgaben bei der Sensorüberwachung können dieselbe Lösung an ihre Geräte, Kommunikationsmethoden und Steuerungsregeln anpassen.

Betreiber von Wasser- und Umweltanlagen

Aufgabe Er erfasst verteilte Sensor- oder Zählerdaten und überwacht die Bedingungen vor Ort.
So unterstützt die Lösung Die Lösung liest verbundene Messwerte aus, zeigt den aktuellen Status, protokolliert historische Daten und unterstützt Warnungen oder Steueraktionen.
Energie und Kraftstoff

Betreiber eines Smart-Farming-Systems

Aufgabe Er erfasst Messwerte verteilter Feldsensoren und überwacht die Wachstumsbedingungen.
So unterstützt die Lösung Die Lösung führt Sensordaten in Live-Dashboards zusammen, speichert Messwerte über einen längeren Zeitraum und unterstützt schwellenbasierte Benachrichtigungen.
Landwirtschaftliche Betriebe

Gebäudebetreiber

Aufgabe Er überwacht Gebäudeausrüstung und Umgebungsbedingungen aus der Ferne.
So unterstützt die Lösung Die Lösung zeigt Live-Messwerte an, führt historische Protokolle und bietet Warnungen, Berichte oder Steuerfunktionen.
Haushaltsgeräte

Technologie-Stack

Python

Datenerfassung und Dienste

Python unterstützt die Dienste für Datenerfassung und Kommunikation.

JavaScript / TypeScript (Node.js)

Dashboards und Kommunikation

JavaScript und TypeScript unterstützen Überwachungsoberflächen und Netzwerkkommunikation.

PHP

Unterstützende Webdienste

PHP-Bibliotheken unterstützen bei Bedarf ausgewählte Dokument- und Anwendungsdienste.

pymodbus

Python-Modbus-Kommunikation

pymodbus (eine Python-Bibliothek für Modbus-Kommunikation) liest Modbus-Register aus und verarbeitet sie.

modbus-serial

Node.js-Modbus-Kommunikation

modbus-serial (eine Node.js-Bibliothek für Modbus RTU und TCP) unterstützt die Gerätekommunikation.

jsmodbus

Serielles Modbus und Modbus TCP

jsmodbus (eine JavaScript-Implementierung des Modbus-Protokolls) unterstützt serielle Modbus- und TCP-Verbindungen.

grafanalib

Dashboard-Erstellung mit Grafana

grafanalib (eine Python-Bibliothek zur Erstellung von Grafana-Dashboards) unterstützt den Aufbau von Überwachungsdashboards.

Plotly

Interaktive Datenvisualisierung

Plotly zeigt interaktive Diagramme für Überwachung und historische Analysen.

httpx

HTTP-Datenkommunikation

httpx (ein Python-HTTP-Client) unterstützt die Kommunikation mit verbundenen Diensten.

JSON, CSV, PDF

Datenaustausch und Berichte

Das System tauscht Daten aus und erstellt Berichte in den Formaten JSON, CSV und PDF.

Integrationen

Modbus TCP equipment

Das System liest Register aus und tauscht Sensor- oder Aktordaten mit verbundenen Industrieanlagen aus.

HTTP and HTTPS services

Das Überwachungssystem sendet und empfängt formatierte Daten über HTTP- oder sichere HTTPS-Verbindungen.

MQTT

Das System kann Sensordaten über MQTT mit Plattformen und Geräten austauschen.

Grafana

Die Lösung kann Dashboard-Definitionen und visuelle Überwachungsansichten mit Grafana verbinden.

SCADA systems

Die Überwachungslösung kann bei Bedarf Industriedaten mit SCADA-Systemen austauschen.

Cloud platforms and databases

Das System kann gespeicherte oder Live-Überwachungsdaten an verbundene Cloud-Plattformen oder Datenbanken senden.

Das Ergebnis

Live-Gerätestatus in einer Ansicht

Das Live-Dashboard führt aktuelle Maschinen- und Umgebungsmesswerte an einem Ort zusammen. Verbindungsstatus und Registerwerte erscheinen neben den Temperaturmesswerten.

Das Engineering-Team sieht außerdem Feuchtigkeit, Gerätestatus und Zeitstempel der eingehenden Daten.

So funktioniert es

  1. Die Geräteauswahl identifiziert die im Dashboard angezeigte verbundene Ausrüstung.
  2. Live-Sensor-, Aktor- und Temperaturdaten erscheinen in Sensorkarten.
  3. Die Modbus-Registertabelle zeigt Registerwerte mit einem Zeitstempel für jeden Messwert.
  • Modbus-TCP-Verbindungen konfigurieren
  • Aktuellen Verbindungsstatus prüfen
  • Live-Sensordaten überwachen
Hinweis: Das Dashboard verbindet Live-Messwerte mit dem Verbindungsstatus, der für ihre Interpretation erforderlich ist.
Live-Dashboard für Modbus-Geräte

Live-Dashboard für Modbus-Geräte

Funktionen auf diesem Bildschirm
Modbus TCP konfigurieren Sensordaten verwalten Echtzeitdaten anzeigen

Historische Messwerte unterstützen die Geräteprüfung

Das Zustandsprotokoll verwandelt gespeicherte Messwerte in Trends im Zeitverlauf. Analysten können Zustandsindikatoren sowie Veränderungen bei Vibration und Temperatur prüfen.

Drehzahl-, Weg- und Beschleunigungsmesswerte stehen in derselben historischen Ansicht zur weiteren Prüfung bereit.

So funktioniert es

  1. Der Zeitraumfilter begrenzt die auf dem Bildschirm angezeigten protokollierten Maschinenmesswerte.
  2. Das Trenddiagramm visualisiert Temperatur-, Vibrations- und Drehzahldaten.
  3. Der Maschinenzustandsindikator und die historische Protokolltabelle zeigen den aufgezeichneten Gerätezustand.
  • Protokollierte Maschinenmesswerte prüfen
  • Messwerte über einen ausgewählten Zeitraum vergleichen
  • Historisches Protokoll untersuchen
Maschinentrends und Zustandsprotokoll

Maschinentrends und Zustandsprotokoll

Funktionen auf diesem Bildschirm
Zustandsdaten protokollieren Sensordaten visualisieren

Grenzwerte machen Vorfälle sichtbar

Die Ansicht für Warneinstellungen bietet dem Kunden einen übersichtlichen Ort, um Betriebsgrenzen festzulegen. Temperatur-, Druck- und Vibrationsgrenzwerte sind mit Vorfallstatus und Benachrichtigungseinstellungen verknüpft.

So bleiben Warnregeln nahe an den überwachten Messwerten und unterstützen spätere Steueraktionen, sofern diese im Projekt vorgesehen sind.

So funktioniert es

  1. Die Messwertauswahl identifiziert die Messung mit einer Warnregel.
  2. Eingabefelder speichern Temperatur-, Druck- oder Vibrationsgrenzen.
  3. Die Vorschau des Alarmstatus zeigt den konfigurierten Vorfallstatus, während die Benachrichtigungseinstellungen die zugehörigen Meldungen festlegen.
  • Warnschwellen konfigurieren
  • Alarmstatus in der Vorschau anzeigen
  • Benachrichtigungseinstellungen festlegen
Tipp: Grenzwerte werden anhand der für die überwachte Ausrüstung relevanten Messwerte konfiguriert.
Einstellungen für Grenzwerte und Benachrichtigungen

Einstellungen für Grenzwerte und Benachrichtigungen

Funktionen auf diesem Bildschirm
Konfigurierbare Warnschwellen

Geräteverbindungen folgen einer übersichtlichen Einrichtung

Die Ansicht zur Verbindungseinrichtung führt Geräte- und Registerkonfiguration zusammen. Ingenieure definieren Netzwerkendpunkt und zugehörige Register, bevor sie das Verbindungsergebnis prüfen.

Polling-Details stimmen das Überwachungssystem auf die Geräte- und Kommunikationsregeln des Kunden ab.

So funktioniert es

  1. Gerätename, IP-Adresse und Port identifizieren die Geräteverbindung.
  2. Registerdefinitionsfelder speichern die mit Sensor- und Aktordaten verknüpften Modbus-Register.
  3. Polling-Konfiguration und Verbindungstestergebnis zeigen, wie das System mit dem Gerät kommuniziert.
  • Modbus-Register definieren
  • Polling-Details festlegen
  • Verbindungstest prüfen
Einrichtung der Modbus-TCP-Verbindung

Einrichtung der Modbus-TCP-Verbindung

Funktionen auf diesem Bildschirm
Modbus TCP konfigurieren

Berichte machen gespeicherte Daten als Dateien teilbar

Die Berichtsansicht bereitet historische Überwachungsdaten für die Analyse auf. Analysten und Manager können Berichte erstellen und ausgewählte Quellen vergleichen.

Das System exportiert die ausgewählten Daten zur betrieblichen Prüfung als JSON, CSV oder PDF.

So funktioniert es

  1. Berichtstyp und Zeitraumfilter bestimmen die gespeicherten Sensordaten im Bericht.
  2. Die Auswahl zum Quellenvergleich vergleicht ausgewählte Überwachungsdatenquellen.
  3. Der Berichtsgenerator erstellt aus den ausgewählten Daten eine JSON-, CSV- oder PDF-Ausgabe.
  • Analyseberichte erstellen
  • Ausgewählte Datenquellen vergleichen
  • JSON, CSV oder PDF exportieren
Berichte und Datenexport

Berichte und Datenexport

Funktionen auf diesem Bildschirm
Analyseberichte erstellen Datenvergleichsberichte

Das bietet die Lösung

Mit dieser Lösung kann der Betreiber:

  • Geräte- und Umgebungsmesswerte in einem Arbeitsbereich überwachen
  • Maschinenzustandsdaten mit historischen Diagrammen und Protokollen prüfen
  • Grenzwerte für Temperatur-, Druck- und Vibrationsvorfälle festlegen
  • Benachrichtigungen auf Grundlage konfigurierter Überwachungsbedingungen erhalten
  • Berichte in JSON, CSV und PDF erstellen
  • Das System um Steueraktionen und verbundene Plattformen erweitern

Könnten fertige Systeme diese Aufgabe übernehmen?

Vor dem Entwurf wurde die Aufgabe anhand der jeweiligen Produktbeschreibungen mit fertigen Produkten verglichen.

Was der Kunde benötigt IoT-Plattformen Particle, AWS IoT, Blynk IoT platform IoT-Frameworks Eclipse IoT, Mozilla WebThings Erstellung von IoT-Systemen Niagara 4 Individuelle Lösung
Daten über die erforderlichen Protokolle übertragen teilweise
Sichere und ausfallsichere Datenübertragung teilweise
Live-Messwerte und historische Berichte teilweise
Grenzwerte, Warnungen und Steuerung teilweise
Passt zu den eigenen Regeln des Kunden: Stufen, Rollen, Berichte — — —
Alle Schritte an einem Ort —
Keine manuellen Schritte zwischen Programmen — — —

Auf Grundlage der öffentlichen Produktbeschreibungen und ihrer Kategorie.

Die wichtigsten Bestandteile der Aufgabe gibt es in fertigen IoT-Plattformen und Frameworks. Ein fertiges Produkt reicht aus, wenn nur ein einzelner Bestandteil benötigt wird.

Dieser Kunde benötigte eigene Software, weil die Überwachungsaufgabe Modbus-TCP-Einrichtung, spezifische Register, Live- und historische Ansichten, Grenzwerte, Berichte und mögliche Steueraktionen kombiniert.

Die Lösung hält diese Bestandteile in einem Arbeitsbereich zusammen und stimmt sie auf die Geräte und Regeln des Kunden ab, statt die Verbindungen zwischen einzelnen Tools manueller Arbeit zu überlassen.

Zum Schluss

Letztlich wurde die Lösung entwickelt, um den manuellen Überwachungsaufwand bei Daten vernetzter Geräte zu reduzieren.

FAQ

Sie möchten ein ähnliches System entwickeln? Diese Antworten zeigen, wie eine Modbus-TCP-Überwachungslösung zu Geräten, Sensordaten, Kommunikationsregeln und künftigen Steuerungsanforderungen passen kann.

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