PROJETO

Software de monitoramento Modbus TCP para dados de sensores em tempo real

Desenvolvimento de software personalizado, Comunicação Modbus TCP, Registro de dados de sensores, Dashboards de monitoramento em tempo real, Análise de tendências históricas, Alertas e notificações, Relatórios e exportação de dados

  • Setor: Equipamentos industriais
  • Letônia Localização: Letônia
  • Prazo de entrega: 10 semanas
  • Tecnologias: Python, JavaScript / TypeScript (Node.js)
3 meses

O cliente monitora o estado das máquinas, as variáveis de processo e as condições ambientais por meio de equipamentos e sensores conectados. O software é um sistema de monitoramento Modbus TCP para configurar conexões com equipamentos, ler dados de sensores e atuadores e exibir valores em tempo real para a equipe de engenharia. Também registra medições, exibe tendências históricas, aplica limites de alerta e cria relatórios. O workspace foi desenvolvido para reduzir o trabalho manual de monitoramento dos dados das máquinas.

Resumo

Problema

O cliente precisava monitorar o estado das máquinas, as variáveis de processo e as leituras ambientais em equipamentos conectados.

Solução

A solução tornou-se um workspace modular de monitoramento Modbus TCP com dashboards em tempo real, registro de dados, alertas e relatórios.

Resultado

O software foi desenvolvido para reduzir o trabalho manual de monitoramento e manter os dados dos equipamentos disponíveis para consulta.

História do cliente

O cliente é um operador de equipamentos industriais da Letônia. Ele monitora o estado das máquinas, as variáveis de processo e as condições ambientais por meio de equipamentos e sensores conectados.

O cliente trabalha com dados de sensores, dados de atuadores e registros Modbus.

A solicitação era transmitir os dados dos equipamentos por redes adequadas, manter as transferências seguras quando necessário, exibir leituras atuais e históricas e permitir alarmes ou ações de controle configuráveis.

A solução foi estruturada como um sistema modular de monitoramento. Foi dada atenção especial à configuração do Modbus TCP e às leituras em tempo real.

Foram incluídos dados históricos de integridade, configurações de limites e relatórios, com espaço para futuras coletas de dados ambientais ou controle de relés.

O cliente solicitou

  1. Transmitir dados por protocolos sem fio ou de rede seguros
  2. Manter a transferência de dados confiável durante interrupções de conectividade
  3. Exibir leituras em tempo real, status, tendências, gráficos e relatórios
  4. Definir limites, alertas, notificações e ações de controle

Por que o software pronto não atendia às necessidades

As ferramentas prontas de desenvolvimento de IoT oferecem serviços gerais de dispositivos, nuvem e desenvolvimento, mas suas descrições não abrangem toda a tarefa de monitoramento deste cliente em um único workspace personalizado. O cliente precisava de configuração Modbus TCP, leitura de registros, registro de dados das máquinas, dashboards, limites específicos do projeto e possíveis ações de controle conectadas aos seus próprios equipamentos e regras.

Visão geral do projeto

A solução foi desenvolvida com uma configuração clara de conexão para sensores e equipamentos industriais. O engenheiro informa o nome do dispositivo, o endpoint de rede e as definições dos registros.

As configurações de polling e o resultado do teste de conexão concluem a configuração.

Para o monitoramento em tempo real, o workspace recebeu seleção de dispositivos, status da conexão e cartões de sensores ao vivo. Uma tabela de registros mostra os valores atuais com data e hora.

O sistema lê dados de sensores, atuadores e temperatura em um único dashboard. Leituras de umidade e status dos dispositivos também estão disponíveis.

Os dados históricos de integridade das máquinas são registrados para análise ao longo do tempo. Os gráficos de tendência mostram vibração, temperatura e RPM, enquanto a tabela de logs mantém as medições registradas disponíveis.

Foram adicionados limites configuráveis para o monitoramento de incidentes. Gestores e administradores podem definir limites de temperatura, pressão e vibração, além das configurações de notificação.

Foram incluídos relatórios para os dados de monitoramento armazenados. O sistema gera arquivos JSON, CSV e PDF e permite comparar fontes de dados selecionadas.

A estrutura modular permite futuras adições, como medições ambientais, sensores de pressão e controle de relés.

Principais recursos entregues

  • Configuração de dispositivos e registros Modbus TCP
  • Dashboard de sensores e atuadores em tempo real
  • Leituras de temperatura e umidade em tempo real
  • Registro histórico da integridade das máquinas
  • Gráficos de tendência para vibração e outras medições
  • Limites de alerta configuráveis
  • Configurações de notificação para incidentes
  • Relatórios comparativos para fontes de dados selecionadas
  • Exportação de dados em JSON, CSV e PDF

Pode ser adicionado

+ Coleta de dados ambientais + Integração com sensores de pressão + Controle de relés para aquecimento e refrigeração + Comandos remotos para válvulas + Suporte a firmware e hardware + Conexão com aplicativo móvel

Quem mais pode usar esta solução

Outras empresas com tarefas semelhantes de monitoramento de sensores podem adaptar a mesma solução aos seus equipamentos, métodos de comunicação e regras de controle.

Operador de água e meio ambiente

Tarefa Coleta dados distribuídos de sensores ou medidores e monitora as condições em campo.
Como a solução ajuda A solução lê medições conectadas, mostra o status atual, registra o histórico e permite alertas ou ações de controle.

Operador de fazenda inteligente

Tarefa Coleta leituras de sensores distribuídos em campo e monitora as condições de cultivo.
Como a solução ajuda A solução reúne dados de sensores em dashboards em tempo real, armazena as medições ao longo do tempo e permite notificações baseadas em limites.

Operador de instalações

Tarefa Monitora remotamente os equipamentos do edifício e as condições ambientais.
Como a solução ajuda A solução exibe leituras em tempo real, mantém logs históricos e oferece alertas, relatórios ou funções de controle.

Stack tecnológico

Python

Aquisição e serviços

Python oferece suporte aos serviços de aquisição de dados e comunicação.

JavaScript / TypeScript (Node.js)

Dashboards e comunicação

JavaScript e TypeScript dão suporte às interfaces de monitoramento e à comunicação de rede.

PHP

Serviços web de suporte

Bibliotecas PHP dão suporte a serviços selecionados de documentos e aplicações quando necessário.

pymodbus

Comunicação Modbus com Python

pymodbus (uma biblioteca Python para comunicação Modbus) lê e trabalha com registros Modbus.

modbus-serial

Comunicação Modbus com Node.js

modbus-serial (uma biblioteca Node.js para Modbus RTU e TCP) oferece suporte à comunicação com equipamentos.

jsmodbus

Modbus serial e TCP

jsmodbus (uma implementação JavaScript do protocolo Modbus) oferece suporte a conexões Modbus seriais e TCP.

grafanalib

Criação de dashboards Grafana

grafanalib (uma biblioteca Python para criar dashboards Grafana) ajuda a criar dashboards de monitoramento.

Plotly

Visualização interativa de dados

Plotly exibe gráficos interativos para monitoramento e análise histórica.

httpx

Comunicação de dados HTTP

httpx (um cliente HTTP Python) oferece suporte à comunicação com serviços conectados.

JSON, CSV, PDF

Troca de dados e relatórios

O sistema troca dados e cria relatórios nos formatos JSON, CSV e PDF.

Integrações

Modbus TCP equipment

O sistema lê registros e troca dados de sensores ou atuadores com equipamentos industriais conectados.

HTTP and HTTPS services

O sistema de monitoramento envia e recebe dados formatados por conexões HTTP ou HTTPS seguras.

MQTT

O sistema pode trocar dados de sensores com plataformas e equipamentos por meio de MQTT.

Grafana

A solução pode conectar definições de dashboards e visualizações de monitoramento ao Grafana.

SCADA systems

A solução de monitoramento pode trocar dados industriais com sistemas SCADA quando necessário.

Cloud platforms and databases

O sistema pode enviar dados de monitoramento armazenados ou em tempo real para plataformas de nuvem ou bancos de dados conectados.

O resultado

Status dos equipamentos em tempo real em uma única tela

O dashboard em tempo real reúne leituras atuais das máquinas e do ambiente em um só lugar. O estado da conexão e os valores dos registros aparecem junto às leituras de temperatura.

A equipe de engenharia também vê a umidade, o status dos dispositivos e as datas e horas dos dados recebidos.

Como funciona

  1. O seletor de dispositivos identifica o equipamento conectado exibido no dashboard.
  2. Os dados de sensores, atuadores e temperatura aparecem em cartões de sensores.
  3. A tabela de registros Modbus mostra os valores dos registros com uma data e hora para cada leitura.
  • Configurar conexões Modbus TCP
  • Consultar o status atual da conexão
  • Monitorar dados de sensores em tempo real
Observação: O dashboard combina leituras em tempo real com o status da conexão necessário para interpretá-las.
Dashboard de dispositivos Modbus em tempo real

Dashboard de dispositivos Modbus em tempo real

Funções nesta tela
Configurar Modbus TCP Gerenciar dados de sensores Exibir dados em tempo real

Leituras históricas apoiam a análise dos equipamentos

O log de integridade transforma as medições armazenadas em tendências ao longo do tempo. Os analistas podem consultar indicadores de integridade das máquinas e mudanças na vibração e na temperatura.

Leituras de RPM, deslocamento e aceleração ficam disponíveis para análise adicional na mesma visualização histórica.

Como funciona

  1. O filtro de período limita as medições registradas da máquina exibidas na tela.
  2. O gráfico de tendências visualiza dados de temperatura, vibração e RPM.
  3. O indicador de integridade da máquina e a tabela de logs históricos mostram o estado registrado do equipamento.
  • Consultar medições registradas da máquina
  • Comparar leituras em um período selecionado
  • Inspecionar o log histórico
Tendências da máquina e log de integridade

Tendências da máquina e log de integridade

Funções nesta tela
Registrar dados de integridade Visualizar dados de sensores

Limites tornam os incidentes visíveis

A tela de configurações de alertas oferece ao cliente um local claro para definir limites operacionais. Os limites de temperatura, pressão e vibração estão vinculados aos estados de incidentes e às configurações de notificação.

Isso mantém as regras de alerta próximas das métricas monitoradas e permite futuras ações de controle quando incluídas no projeto.

Como funciona

  1. O seletor de métricas identifica a medição associada a uma regra de alerta.
  2. Os campos de limite armazenam limites de temperatura, pressão ou vibração.
  3. A prévia do estado do alarme mostra o estado de incidente configurado, enquanto as configurações de notificação definem as notificações relacionadas.
  • Configurar limites de alerta
  • Visualizar estados de alarme
  • Definir preferências de notificação
Dica: Os limites são configurados com base nas métricas relevantes para os equipamentos monitorados.
Configurações de limites e notificações

Configurações de limites e notificações

Funções nesta tela
Limites de alerta configuráveis

As conexões dos equipamentos seguem uma configuração clara

A tela de configuração de conexão mantém a configuração de dispositivos e registros em conjunto. Os engenheiros definem o endpoint de rede e os registros associados antes de verificar o resultado da conexão.

Os detalhes do polling alinham o sistema de monitoramento aos equipamentos e às regras de comunicação do cliente.

Como funciona

  1. Os campos de nome do dispositivo, endereço IP e porta identificam a conexão do equipamento.
  2. Os campos de definição de registros armazenam os registros Modbus associados aos dados de sensores e atuadores.
  3. A configuração de polling e o resultado do teste de conexão mostram como o sistema se comunica com o dispositivo.
  • Definir registros Modbus
  • Configurar detalhes do polling
  • Consultar o teste de conexão
Configuração da conexão Modbus TCP

Configuração da conexão Modbus TCP

Funções nesta tela
Configurar Modbus TCP

Os relatórios transformam dados armazenados em arquivos compartilháveis

A tela de relatórios prepara os dados históricos de monitoramento para análise. Analistas e gestores podem criar um relatório e comparar fontes selecionadas.

O sistema exporta os dados selecionados em JSON, CSV ou PDF para análise operacional.

Como funciona

  1. Os filtros de tipo de relatório e período identificam os dados de sensores armazenados incluídos no relatório.
  2. O seletor de comparação de fontes compara as fontes de dados de monitoramento selecionadas.
  3. O gerador de relatórios cria arquivos JSON, CSV ou PDF a partir dos dados selecionados.
  • Gerar relatórios de análise
  • Comparar fontes de dados selecionadas
  • Exportar em JSON, CSV ou PDF
Relatórios e exportação de dados

Relatórios e exportação de dados

Funções nesta tela
Gerar relatórios para análise Relatórios de comparação de dados

O que a solução oferece

Com esta solução, o operador pode:

  • Monitorar equipamentos e leituras ambientais em um único workspace
  • Consultar dados de integridade das máquinas com gráficos e logs históricos
  • Definir limites para incidentes de temperatura, pressão e vibração
  • Receber notificações com base nas condições de monitoramento configuradas
  • Criar relatórios em JSON, CSV e PDF
  • Ampliar o sistema com ações de controle e plataformas conectadas

Sistemas prontos poderiam realizar esse trabalho?

Antes do desenvolvimento, a tarefa foi comparada com produtos prontos com base em suas próprias descrições.

O que o cliente precisa Plataformas de IoT Particle, AWS IoT, Blynk IoT platform Frameworks de IoT Eclipse IoT, Mozilla WebThings Construção de sistemas de IoT Niagara 4 Solução personalizada
Transmitir dados pelos protocolos necessários parcialmente
Transferência de dados segura e resiliente parcialmente
Leituras em tempo real e relatórios históricos parcialmente
Limites, alertas e controle parcialmente
Adaptar-se às regras do cliente: etapas, funções e relatórios — — —
Todas as etapas em um só lugar —
Sem etapas manuais entre programas — — —

Com base nas descrições públicas dos produtos e de sua categoria.

As principais partes da tarefa existem em plataformas e frameworks de IoT prontos, e um produto pronto é suficiente quando apenas uma parte é necessária.

Este cliente precisava de um software próprio porque a tarefa de monitoramento combina configuração Modbus TCP, registros específicos, visualizações atuais e históricas, limites, relatórios e possíveis ações de controle.

A solução mantém essas partes em um único workspace e as alinha aos equipamentos e às regras do cliente, em vez de deixar a conexão entre ferramentas separadas depender de trabalho manual.

No final

No final, a solução foi desenvolvida para reduzir o trabalho manual de monitoramento dos dados dos equipamentos conectados.

FAQ

Pensando em criar um sistema semelhante? Estas respostas explicam como uma solução de monitoramento Modbus TCP pode se adaptar aos equipamentos, dados de sensores, regras de comunicação e futuras necessidades de controle.