نحوه ادغام باسکول ها با SCADA در بنادر و معدن

در یک دروازه شلوغ بندر یا نقطه اعزام معدن، یک باسکول بیشتر از نمایش وزن یک وسیله نقلیه انجام می دهد. این بخشی از یک سیستم عملیاتی گسترده تر شامل شناسایی وسیله نقلیه، ردیابی مواد، کنترل ترافیک، گزارش تولید و نظارت بر تجهیزات می شود.

 

یک باسکول را می توان از طریق یک نشانگر توزین، PLC، دروازه صنعتی یا سرور توزین محلی به یک سیستم کنترل نظارتی و جمع آوری داده، که معمولاً به عنوان SCADA شناخته می شود، متصل کرد. سیستم SCADA مقادیر وزن و وضعیت تجهیزات را در زمان واقعی دریافت می کند، در حالی که نرم افزار توزین اختصاصی معاملات، بلیط ها، سوابق خودرو و مسیرهای حسابرسی را مدیریت می کند.

 

بهترین طراحی یکپارچه سازی بستگی به این دارد که سایت باید چه چیزی را کنترل کند، چه داده هایی باید مبادله شود و آیا باسکول باید در زمانی که شبکه در دسترس نیست به کار خود ادامه دهد یا خیر.

Weighbridge SCADA یکپارچه سازی چیست؟

یکپارچه سازی SCADA باسکول، اتصال یک ترازوی کامیون و تجهیزات مرتبط با آن به یک سیستم نظارت و کنترل گسترده-یا پایانه- است.

یک باسکول یکپارچه معمولی می‌تواند موارد زیر را برای SCADA فراهم کند:

وزن وسیله نقلیه زنده

وزن ناخالص، وزن خالص و وزن خالص

وضعیت وزن ثابت-

وضعیت صفر و اضافه بار

حضور و موقعیت خودرو

وضعیت دروازه مانع

وضعیت{0}}راهنما

اطلاعات RFID یا پلاک

وزن کردن وضعیت معامله

آلارم های ارتباطی و دستگاه

سپس SCADA می تواند این اطلاعات را روی صفحه اپراتور نمایش دهد، آلارم تولید کند، داده های فرآیند را ذخیره کند یا باسکول را با سایر سیستم ها هماهنگ کند.

این همیشه به این معنی نیست که SCADA باید جایگزین نرم افزار توزین شود. در اکثر پروژه ها، این دو سیستم مسئولیت های متفاوتی دارند.

SCADA بر فرآیند و تجهیزات نظارت دارد. نرم افزار توزین معاملات توزین تجاری یا عملیاتی را مدیریت می کند.

باسکول معمولی-به-معماری اسکادا

یک باسکول آنالوگ معمولی از چندین لودسل نصب شده در زیر سکوی ترازو استفاده می کند. سیگنال های آنها در یک جعبه اتصال ترکیب شده و به یک نشانگر توزین منتقل می شود. در ترازوی دیجیتال کامیون، لودسل ها ممکن است به صورت دیجیتالی با نشانگر یا کنترل کننده توزین ارتباط برقرار کنند.

نشانگر سیگنال های لودسل را به مقدار وزن قابل استفاده تبدیل می کند. سپس این مقدار می تواند به یک PLC، دروازه، کامپیوتر صنعتی یا سرور محلی منتقل شود.

یک مسیر داده رایج این است:

لودسل → جعبه اتصال → نشانگر وزن → PLC یا دروازه صنعتی → SCADA

برای یک سیستم توزین بدون مراقبت کامل تر، معماری ممکن است شامل موارد زیر نیز باشد:

کامپیوتر توزین محلی

دوربین تشخیص پلاک

خواننده RFID

حسگرهای موقعیت-خودرو

دروازه های مانع

چراغ راهنمایی و رانندگی

نمایشگر LED

دستگاه هدایت صوتی

دوربین های مدار بسته

پایگاه داده مرکزی یا مورخ

ERP، MES، TOS یا سیستم مدیریت تولید

باسکول معمولاً باید یک لایه عملیاتی محلی را حفظ کند. اگر سرور اصلی SCADA یا شبکه سایت در دسترس نباشد، سیستم محلی می تواند به ثبت تراکنش های تایید شده ادامه دهد و پس از بازیابی ارتباط، داده های ذخیره شده را همگام سازی کند.

سه روش متداول ادغام

1. ارتباط مستقیم بین اندیکاتور و اسکادا

در یک کاربرد اساسی، نشانگر توزین وزن فعلی را مستقیماً به یک سیستم PLC یا SCADA ارسال می کند.

بسته به تجهیزات، اتصال ممکن است از موارد زیر استفاده کند:

RS232

RS485

اترنت

Modbus RTU

Modbus TCP

خروجی آنالوگ مانند 4-20 میلی آمپر

سیگنال های ورودی و خروجی دیجیتال

این روش زمانی مناسب است که SCADA فقط به وزن فعلی و چندین سیگنال وضعیت نیاز دارد.

این نسبتاً ساده است، اما ممکن است اطلاعات کامل تراکنش مانند شماره وسیله نقلیه، مواد، مشتری، شماره بلیط، اپراتور یا سابقه ممیزی را ارائه نکند.

 

2. یکپارچه سازی از طریق نرم افزار توزین محلی

در این ترتیب، نشانگر توزین داده ها را به یک کامپیوتر صنعتی محلی که نرم افزار توزین اختصاصی را اجرا می کند، ارسال می کند.

این نرم افزار فرآیند توزین را انجام می دهد و اطلاعات انتخاب شده را با SCADA یا سایر سیستم های مدیریتی از طریق یک API، رابط پایگاه داده یا دروازه ارتباط صنعتی مبادله می کند.

این روش زمانی بهتر است که سایت نیاز داشته باشد:

وزن ناخالص و وزن خالص

محاسبه خودکار وزن خالص-

سوابق خودرو و راننده

اطلاعات مواد و تامین کننده

چاپ بلیط

شواهد دوربین

مجوزهای کاربر

تایید معامله

مسیرهای حسابرسی

گزارش های تاریخی

نرم افزار توزین محلی به سیستم ثبت تراکنش تبدیل می شود، در حالی که SCADA اطلاعات مورد نیاز برای نظارت عملیاتی را دریافت می کند.

 

3. یکپارچه سازی ترکیبی

بنادر و معادن بزرگ اغلب از معماری ترکیبی استفاده می کنند.

وزن زمان واقعی و وضعیت تجهیزات از طریق PLC یا دروازه صنعتی به SCADA ارسال می شود. سوابق کامل تراکنش به طور جداگانه بین نرم افزار توزین و سیستم عامل ترمینال، ERP، MES یا پایگاه داده تولید مبادله می شود.

این ترتیب سیگنال های عملیاتی سریع را از سوابق تجاری جدا می کند. همچنین خطر وقفه SCADA را کاهش می دهد که تمام فعالیت های وزن کشی را متوقف می کند.

پروتکل های ارتباطی مورد استفاده در پروژه های Weighbridge

انتخاب پروتکل باید بر اساس سیستم کنترل موجود، حجم داده های مورد نیاز، خط مشی امنیت سایبری و فاصله بین دستگاه ها باشد.

Modbus RTU و Modbus TCP

Modbus به طور گسترده ای برای انتقال مقادیر وزن و وضعیت تجهیزات بین نشانگرها، PLC ها و سیستم های SCADA استفاده می شود.

Modbus RTU معمولاً از طریق یک اتصال سریال RS485 اجرا می شود. Modbus TCP از اترنت صنعتی استفاده می کند. هر دو به یک نقشه ثبت مستند نیاز دارند تا یکپارچه‌ساز سیستم بداند که در آن مقادیر وزن، بیت‌های وضعیت و کدهای هشدار را بخواند.

در نقشه ثبت باید قید شود:

آدرس ثبت نام

نوع داده

ترتیب بایت

موقعیت اعشاری

واحد مهندسی

مجوز خواندن یا نوشتن

فرکانس به روز رسانی

رفتار داده‌ها-نامعتبر است

اگر ترتیب بایت، علامت، موقعیت اعشاری یا واحد اندازه گیری به درستی پیکربندی نشده باشد، مقداری که به درستی روی نشانگر وزن نمایش داده می شود، همچنان می تواند توسط SCADA به اشتباه تفسیر شود.

OPC UA

OPC UA اغلب برای سیستم‌های صنعتی چند فروشنده انتخاب می‌شود زیرا از تبادل ساختاری داده‌ها، قابلیت همکاری و کنترل‌های امنیتی پشتیبانی می‌کند.

باسکول لزوماً به خروجی OPC UA بومی نیاز ندارد. یک PLC، دروازه لبه یا سرور توزین محلی می تواند اطلاعات وزن را جمع آوری کرده و از طریق یک سرور OPC UA در معرض SCADA قرار دهد.

OPC UA زمانی مفید است که پروژه به نقاط داده با نام واضحی مانند:

Scale01.LiveWeight

Scale01.WeightStable

Scale01.VehiclePresent

Scale01.BarrierOpen

Scale01.TransactionID

Scale01.CommunicationAlarm

نام برچسب های معنی دار راه اندازی و نگهداری آینده را آسان تر از لیستی از رجیسترهای عددی غیرقابل توضیح می کند.

MQTT و API ها

MQTT یا APIهای وب ممکن است زمانی استفاده شوند که سنجیدن اطلاعات باید به پلتفرم های ابری، داشبوردها یا برنامه های کاربردی سازمانی منتقل شوند.

MQTT از یک مدل انتشار-و-اشتراک استفاده می‌کند و برای توزیع داده‌های انتخابی در چندین سیستم مجاز مفید است. APIهای REST معمولاً برای جستجوهای تراکنش، مبادله اصلی-داده و ادغام سیستم به-سیستم-استفاده می‌شوند.

این رابط ها نباید به عنوان جایگزینی برای یک لایه کنترل محلی قابل اعتماد در نظر گرفته شوند. پورت‌ها و معادن هنوز باید قادر به رسیدگی به خرابی‌های موقت اینترنت یا شبکه گسترده{1}} باشند.

چرخه توزین یکپارچه چگونه کار می کند

یک چرخه توزین خودکار معمولی ممکن است مراحل زیر را دنبال کند:

یک سنسور کامیونی که در حال نزدیک شدن است را تشخیص می دهد.

این سیستم برچسب RFID یا پلاک خودرو را می خواند.

SCADA یا نرم افزار توزین بررسی می کند که آیا خودرو مجاز است یا خیر.

سد ورودی باز می شود و چراغ راهنمایی راننده را راهنمایی می کند.

سنسورهای موقعیت تأیید می کنند که کل وسیله نقلیه روی باسکول قرار دارد.

نشانگر توزین سیگنال وزن زنده و پایدار-را ارسال می کند.

هنگامی که وزن ثابت است، سیستم مقدار تایید شده را می گیرد.

دوربین ها تصاویر مرتبط با تراکنش را ذخیره می کنند.

نرم افزار توزین یک رکورد تراکنش ایجاد می کند.

پس از اتمام بررسی های لازم، مانع خروج باز می شود.

نرم افزار پس از توزین دوم وزن خالص را محاسبه می کند.

رکورد نهایی به SCADA، ERP، MES، TOS یا سیستم مجاز دیگری ارسال می شود.

توالی دقیق بر اساس سایت متفاوت است. یک بندر ممکن است سفارش کامیون، کانتینر و محموله را شناسایی کند. یک معدن ممکن است کامیون، درجه مواد، نقطه بارگیری، مقصد و شیفت را ثبت کند.

چه داده هایی باید رد و بدل شوند؟

یک اشتباه رایج در ادغام این است که فقط روی مقدار وزن تمرکز کنید. یک تراکنش مفید معمولاً هم به داده های اندازه گیری و هم به زمینه عملیاتی نیاز دارد.

قبل از شروع برنامه‌نویسی، مالک، تأمین‌کننده باسکول، ادغام‌کننده SCADA و ارائه‌دهنده نرم‌افزار باید فهرست امتیازات مشترک-داده‌ها را تأیید کنند.

ادغام باسکول بندری

بنادر باید با حفظ کنترل محموله، دسترسی و اسناد، وسایل نقلیه را به سرعت جابجا کنند.

یک باسکول پورت یکپارچه می تواند نتایج توزین را با موارد زیر مرتبط کند:

سوابق قرارهای دروازه

شماره کانتینر

سفارشات بار

مراجع گمرکی یا ترمینال

مکان های حیاط

مجوز ورود و خروج

سیستم عامل های ترمینال

سوابق صورتحساب و تدارکات

SCADA می تواند نشان دهد که آیا یک باسکول در دسترس است، اشغال شده، بیش از حد بارگذاری شده یا آفلاین است. اپراتورها می توانند صف ها و آلارم تجهیزات را بدون مراجعه به گیت ببینند.

سیستم توزین محلی می تواند هویت وسیله نقلیه را تأیید کند، شواهد را ضبط کند و رکورد توزین تجاری را تکمیل کند. تراکنش نهایی می تواند سپس به ترمینال یا سیستم تجاری منتقل شود.

از آنجایی که محیط‌های بندری ممکن است شامل نمک، رطوبت و ترافیک سنگین باشد، برنامه‌ریزی یکپارچه‌سازی باید حفاظت در برابر خوردگی، مسیریابی کابل، حفاظت از نوسانات، زهکشی و دسترسی ایمن به تعمیر و نگهداری را نیز در نظر بگیرد.

ادغام باسکول معدن

عملیات معدنی از باسکول ها برای ردیابی سنگ معدن، سنگ های باطله، کنسانتره، سوخت و سایر مواد فله ای که بین چاله ها، مناطق فرآوری، انبارها و نقاط ارسال حرکت می کنند، استفاده می کند.

یک باسکول ماینینگ متصل به SCADA می تواند به نظارت اتاق کنترل کمک کند:

حرکت مواد با شیفت

فعالیت کامیون

در دسترس بودن مقیاس

بارگذاری بیش از حد رویدادها

خطاهای ارتباطی

وضعیت بارگیری و ارسال

داده های تولید بر اساس منبع و مقصد

داده‌های باسکول را می‌توان با سوابق لودر، مجموع مقیاس تسمه یا تخمین‌های انبار مقایسه کرد. با این حال، این سیستم های اندازه گیری متفاوت عمل می کنند و نباید انتظار داشت که به طور خودکار مطابقت داشته باشند. تفاوت در دوره های زمانی، رطوبت، تلفات مواد و روش های اندازه گیری باید در هنگام تطبیق در نظر گرفته شود.

سایت های معدن اغلب دارای فواصل طولانی، گرد و غبار، ارتعاش، قرار گرفتن در معرض رعد و برق و شرایط شبکه ناپایدار هستند. بنابراین تجهیزات شبکه صنعتی، مسیرهای کابل محافظت شده، حفاظت از نوسانات و بافر داده های محلی بخش های مهم طراحی هستند.

SCADA جایگزین الزامات اندازه‌شناسی قانونی نمی‌شود

اتصال یک باسکول به SCADA به خودی خود سیستم را برای استفاده قانونی-برای-تجاری مناسب نمی‌کند.

ابزار توزین، نشانگر، نصب و کالیبراسیون همچنان باید الزامات قابل اجرا کشور مقصد و پروژه را برآورده کند. در مواردی که معاملات تجاری به ارزش اندازه گیری شده بستگی دارد، وزن تایید شده باید از دستگاه توزین مجاز گرفته شود و در برابر تغییرات غیرمجاز محافظت شود.

SCADA ممکن است نتیجه تایید شده را نمایش یا ذخیره کند، اما از نوشتن نامحدود از راه دور در رکورد وزن باید اجتناب شود.

کالیبراسیون و تست ارتباط نیز باید به عنوان وظایف جداگانه در نظر گرفته شود. اتصال موفق Modbus یا OPC UA انتقال داده را تأیید می کند. دقت توزین را تایید نمی کند.

امنیت سایبری و کنترل دسترسی

یک باسکول متصل بخشی از شبکه فناوری عملیاتی سایت می شود. بنابراین دسترسی باید به آنچه برنامه نیاز دارد محدود شود.

کنترل های توصیه شده عبارتند از:

جداسازی شبکه باسکول از شبکه های عمومی و اداری

استفاده از فایروال ها یا دروازه های صنعتی کنترل شده

فقط پورت ها و پروتکل های مورد نیاز را مجاز می کند

اعمال مجوزهای کاربر مبتنی بر نقش{0}}

در صورت امکان از برچسب‌های SCADA فقط خواندنی- استفاده کنید

رمزگذاری اتصالات از راه دور

ضبط پیکربندی و تغییرات تراکنش

حفظ زمان سیستم هماهنگ

پشتیبان گیری از داده های محلی و پیکربندی

کنترل دسترسی از راه دور فروشنده

به روز رسانی دستگاه های تایید شده تحت یک روش تعمیر و نگهداری مدیریت شده

راهنمای CISA برای سیستم های کنترل صنعتی بر حفاظت شبکه و دسترسی کنترل شده برای محیط های فناوری عملیاتی تأکید دارد. کنترل های دقیق باید از خط مشی امنیت سایبری پورت یا مالک معدن پیروی کند.

سوالات مهم قبل از ادغام

قبل از انتخاب روش ارتباطی باسکول، تیم پروژه باید تأیید کند:

چه شاخص یا کنترل کننده وزنی استفاده خواهد شد؟

کدام رابط های ارتباطی در دسترس هستند؟

کدام پلتفرم و نسخه اسکادا نصب شده است؟

آیا SCADA به Modbus TCP، OPC UA یا پروتکل دیگری نیاز دارد؟

کدام نقاط داده مورد نیاز است؟

آیا اسکادا مجاز به ارسال دستورات به سیستم توزین است؟

رکورد رسمی تراکنش متعلق به کدام سیستم است؟

آیا توزین در هنگام قطع شبکه باید ادامه یابد؟

چه مدت باید داده های محلی حفظ شود؟

آیا دوربین ها، RFID، موانع یا چراغ های راهنمایی گنجانده شده اند؟

آیا ادغام با ERP، MES یا TOS لازم است؟

چه قوانینی در زمینه امنیت سایبری و اندازه شناسی قانونی اعمال می شود؟

چه کسی کالیبراسیون و راستی آزمایی میدان را انجام خواهد داد؟

معیارهای پذیرش FAT و SAT چیست؟

پاسخ های واضح در این مرحله از اکثر تاخیرهای ادغام جلوگیری می کند.

تست و راه اندازی

یک رابط SCADA باسکول باید قبل از حمل و نقل آزمایش شود و دوباره در محل تأیید شود.

تست پذیرش کارخانه ممکن است شامل موارد زیر باشد:

ارتباط ارتباطی

ثبت نام یا تأیید برچسب

ارزش وزنی مثبت و منفی

تایید اعشاری و واحد

سیگنال وزن پایدار-

وضعیت صفر و اضافه بار

شبیه سازی آلارم

رفتار از دست دادن ارتباط-

ذخیره سازی داده های محلی

رفتار بازیابی قدرت-

آزمایش پذیرش سایت باید فرآیند کامل خودرو را تحت شرایط عملیاتی واقعی تأیید کند.

آزمایش موقعیت های غیرعادی نیز مهم است. به عنوان مثال: اگر وسیله نقلیه قبل از تثبیت وزن حرکت کند، چه اتفاقی می‌افتد؟ اگر دوربین آفلاین باشد چه اتفاقی می‌افتد؟ اگر سرور SCADA در دسترس نباشد، آیا تراکنش ادامه می یابد؟ چگونه از رکوردهای تکراری پس از همگام سازی جلوگیری می شود؟

این آزمایشات اغلب بیش از یک وزن معمولی نشان می دهد.

برنامه ریزی یک پروژه SCADA باسکول قابل اعتماد

یکپارچگی قابل اعتماد با تقسیم روشن مسئولیت ها شروع می شود.

تامین کننده باسکول باید سیگنال های موجود، رابط نشانگر و منطق توزین را تعریف کند. یکپارچه‌ساز SCADA باید برچسب‌ها، استانداردهای ارتباطی و کنترل رفتار اتاق را تعریف کند. مالک سایت باید فرآیند تراکنش، الزامات امنیت سایبری و معیارهای پذیرش را تعریف کند.

برای پیشنهاد ادغام اولیه، ارائه کنید:

ظرفیت باسکول و اندازه سکو

تعداد باسکول

مدل نشانگر و پورت ارتباطی

برند و نسخه اسکادا

پروتکل ارتباطی مورد نیاز

داده‌های مورد نیاز{0}}فهرست امتیاز

فرآیند توزین خودرو

نمودار شبکه موجود

وسایل جانبی مورد نیاز

الزامات رابط ERP، MES یا TOS

Weight Worth ترازوهای سفارشی کامیون، نشانگرهای توزین، سیستم‌های توزین بدون مراقبت و یکپارچه‌سازی نرم‌افزارهای خاص پروژه- برای بنادر، عملیات معدن و سایر سایت‌های صنعتی را فراهم می‌کند.

اگر در حال برنامه ریزی یک باسکول جدید هستید یا نیاز به اتصال ترازو موجود به SCADA دارید، لیست تجهیزات فعلی و جریان داده های مورد نیاز خود را برای ما ارسال کنید. تیم فنی ما می تواند رابط کاربری را بررسی کرده و یک معماری سیستم مناسب را توصیه کند.

سوالات متداول

آیا می توان باسکول موجود را به SCADA متصل کرد؟

در بسیاری از موارد، بله. شاخص موجود ابتدا باید برای پورت ها و پروتکل های ارتباطی موجود بررسی شود. اگر نمی تواند به طور مستقیم با SCADA ارتباط برقرار کند، ممکن است یک PLC، مبدل پروتکل یا دروازه صنعتی اضافه شود.

آیا اسکادا جایگزین نرم افزار باسکول می شود؟

معمولا نه. SCADA برای نظارت بر فرآیند و کنترل تجهیزات طراحی شده است. نرم افزار توزین اختصاصی سوابق خودرو، وزن ناخالص و وزن، محاسبه وزن خالص، بلیط ها، تصاویر و مسیرهای حسابرسی را کنترل می کند.

آیا OPC UA بهتر از Modbus TCP برای باسکول است؟

هیچ کدام از این دو پروتکل همیشه بهتر نیستند. Modbus TCP ساده است و به طور گسترده برای مقادیر وزن و سیگنال های وضعیت پشتیبانی می شود. OPC UA یک مدل داده ساختار یافته تر و قابلیت های امنیتی اضافی را ارائه می دهد. انتخاب صحیح به معماری کنترل موجود بستگی دارد.

اگر اتصال SCADA از کار بیفتد چه اتفاقی می افتد؟

سیستم توزین محلی در حالت ایده آل باید به کار خود ادامه دهد و معاملات را به صورت محلی ذخیره کند. پس از بازیابی اتصال، رکوردهای تایید شده را می توان طبق قوانین توافق شده همگام سازی کرد.

آیا اسکادا می تواند موانع و چراغ های راهنمایی را کنترل کند؟

بله. دستورات را می توان از طریق یک PLC، کنترل کننده توزین یا سیستم اتوماسیون محلی ارسال کرد. اینترلاک های ایمنی و روش های بازیابی دستی باید در طراحی کنترل گنجانده شوند.

برای شروع ارزیابی ادغام چه چیزی لازم است؟

مدل نشانگر، رابط موجود، پلت فرم SCADA، نقاط داده مورد نیاز، تعداد باسکول ها و شرحی از فرآیند توزین خودرو را ارائه دهید.

محلول توزین یک مرحله ای

لطفا با مهندس ما تماس بگیرید تا راه حل سفارشی خود را دریافت کنید.

اکنون درخواست را ارسال کنید