Mein Produktionsmonitoring setzt auf ein neuartiges Konzept aus:
- RaspberryPI mit PXE Boot
- InfluxDB mit Telegraf
- Grafana
- SQL Server
- MQTT Server
- Syslog Server
Ein grober Überblick kann dabei durch folgendes Diagramm gegeben werden:
Der RPI bootet sein Betriebsystem über das Netzwerk via PXE. Dabei wird ein OS, welches vollständig konfigurierbar auf einem Server liegt ( CHROOT ). Dabei stehen verschiedene Betriebssysteme zur Auswahl.
Um eine IP Adresse zu bekommen nutze ich einen PiServer, welcher entweder als eigenständiger DHCP Server oder als DHCP Relay mit einem bereits existierenden DHCP Server koexistent betrieben werden kann.
Nachdem das OS gebootet wurde, startet ein eigenständiges Programm, welches hochkonfigurierbar die Kommunikation mit den verschiedenen Systemen regelt. Sämtliche Parameter welche das Programm entgegen nehmen kann, werden dabei in Kombination mit der MAC Adresse in einer relationalen Datenbank gespeichert.
Die Events der Maschinen werden per GPIO Pins abgefragt. Dabei können neben einfachen Bauteilen auch komplexe Maschinensteuerungen angeschlossen werden, welche Potentialfrei mittels 24V / 3,3V Relais angesteuert werden.
Neben einem lesenden Zugriff bietet mein System zusätzlich auch eine steuernde Komponente, welche es ermöglicht Ausgänge abhängig von den Eingangssignalen zu schalten.
Sämtliche Events werden dabei per MQTT an einen Server schickt, von welchem die anfallenden Daten mittels Telegraf an eine Influxdatenbank übertragen werden. Auf Basis dieser Zeitreihendatenbank werden grafische Auswertung mittels Grafana ermöglicht.
Neben der reinen Auswertung und dem Erfassen von Maschinendaten, habe ich eine weitere App entwickelt, welche es ermöglicht, die Daten welche direkt an der Maschine anfallen zusätzlich um personenbezogene Daten zu erweitern. Dabei ist es mögich:
- Mitarbeiter einzelnen Linien oder Maschinen zuordnen ( die Mitarbeiter können dabei selbst „anstempeln“ oder „abstempeln“. Ermöglicht wird dies, in Kombination mit einem Chipleser oder Kartenleser, welcher individuell auf ihre bereits vorhandene Infrastruktur ausgerichtet wird.
- Störungsgründe rückmelden, sobald vom System ein Stillstand erkannt wurde ( sowohl Prozess als auch Signalzeiten können pro Sensor oder Maschine individuell konfiguriert werden.
- Fertigungsaufträge starten oder beenden ( in Kombination mit der optionalen SAP Schnittstelle )
- Zusatzinformationen anzeigen ( Wartungszeiträume, Ziele usw.)
Sämtliche Komponenten innerhalb meines Systems sind konfigurier- / austauschbar. So kann anstelle des SQL Server auch eine MYSQL, Maria Db usw. verwendet werden. Neben der grafischen Darstellung innerhalb von Grafana, hat meine Konfigurationsanwendung auch eigene Reports welche den Zustand des Systems abbilden.
Entwickelt ist mein System vollständig auf .NET / C# Basis. Auch der Linuxteil der Anwendung ist in .NET umgesetzt. Die App zur Erfassung der Zusatzdaten ist sowohl als Androidbasierte App, als auch als klassiche Winforms Anwendung Verfügbar.