Grafana+Zabbix: הדמיה של פעולת קו הייצור

במאמר זה אני רוצה לחלוק את הניסיון שלי בשימוש במערכות קוד פתוח Zabbix ו-Grafana כדי להמחיש את פעולת קווי הייצור. המידע עשוי להיות שימושי למי שמחפש דרך מהירה להציג או לנתח נתונים שנאספו באופן חזותי באוטומציה תעשייתית או בפרויקטי IoT. המאמר אינו מדריך מפורט, אלא קונספט למערכת ניטור המבוססת על תוכנת קוד פתוח עבור מפעל ייצור.

ערכת כלים

זאביקס - אנו משתמשים בו במשך זמן רב כדי לנטר את תשתית ה-IT של המפעל. המערכת התגלתה כל כך נוחה ואוניברסלית שהתחלנו להזין לתוכה נתונים מקווי ייצור, חיישנים ובקרים. זה איפשר לנו לאסוף את כל נתוני המדדים במקום אחד, ליצור גרפים פשוטים של צריכת משאבים וביצועי ציוד, אבל באמת היה חסר לנו אנליטיות וגרפים יפים.

גרפנה הוא כלי רב עוצמה לניתוח והדמיית נתונים. מספר רב של תוספים מאפשרים לך לקחת נתונים ממקורות שונים (zabbix, clickhouse, influxDB), לעבד אותם תוך כדי תנועה (לחשב את הערך הממוצע, סכום, הפרש וכו') ולשרטט כל מיני גרפים (מקווים פשוטים, מדי מהירות, טבלאות ועד דיאגרמות מורכבות).

draw.io – שירות המאפשר לצייר מתרשים בלוקים פשוט לתכנית קומה בעורך מקוון. יש הרבה תבניות מוכנות וחפצים מצוירים. ניתן לייצא נתונים לכל הפורמטים הגרפיים העיקריים או ל-xml.

מחברים את הכל ביחד

יש הרבה מאמרים שנכתבו על איך להתקין ולהגדיר את Grafana ו- Zabbix, אני אספר לכם על נקודות התצורה העיקריות.

נוצר "צומת רשת" (מארח) בשרת Zabbix, שיהיו בבעלותו "אלמנטים נתונים" (פריטים) עם מדדים מהחיישנים שלנו. רצוי לחשוב מראש על שמות של צמתים ורכיבי נתונים ולהפוך אותם לכמה שיותר מובנים, שכן נגיע אליהם מגראפנה דרך ביטויים רגולריים. גישה זו נוחה מכיוון שניתן לקבל נתונים מקבוצת אלמנטים באמצעות בקשה אחת.

כדי להגדיר את גראפנה תצטרך להתקין תוספים נוספים:

• Zabbix מאת אלכסנדר זובנין (alexanderzobnin-zabbix-app) - אינטגרציה עם zabbix
• natel-discrete-panel – תוסף להדמיה בדידה על גרף אופקי
• pierosavi-imageit-panel – תוסף להצגת נתונים על גבי התמונה שלך
• agenty-flowcharting-panel – תוסף להדמיה דינמית של דיאגרמה מ-draw.io

האינטגרציה עם Zabbix עצמה מוגדרת בגראפנה, פריט תפריט ConfigurationData sourcesZabbix. שם אתה צריך לציין את הכתובת של שרת api zabbix, זה מה שיש לי http://zabbix.local/zabbix/api_jsonrpc.php, והתחבר עם סיסמה לגישה. אם הכל נעשה נכון, בעת שמירת ההגדרות תופיע הודעה עם מספר גרסת ה-API: zabbix API גרסת: 5.0.1

יצירת לוח מחוונים

כאן מתחיל הקסם של Grafana והתוספים שלו.

תוסף Natel-discrete-panel
יש לנו נתונים על מצב המנועים בקווים (עובד = 1, לא עובד =0). באמצעות הגרף הדיסקרטי נוכל לצייר סולם שיראה: מצב המנוע, כמה דקות/שעות או % הוא עבד ובאיזו תדירות הוא הופעל.

הדמיה של מצבי מנוע

לדעתי, זהו אחד הגרפים הטובים ביותר להמחשת ביצועי החומרה. אתה יכול מיד לראות כמה זמן הוא לא היה פעיל ובאילו מצבים הוא עובד לעתים קרובות יותר. יכולים להיות הרבה נתונים, אפשר לצבור אותם לפי טווחים, להפוך אותם לפי ערכים (אם הערך הוא "1", אז הצג אותו כ- "ON")

תוסף pierosavi-imageit-panel

Imageit נוח לשימוש כאשר כבר יש לך דיאגרמה או תכנית קומה מצוירת עליה ברצונך ליישם נתונים מחיישנים. בהגדרות ההדמיה, עליך לציין את כתובת האתר לתמונה ולהוסיף את רכיבי החיישן הדרושים לך. האלמנט מופיע בתמונה וניתן למקם אותו במקום הרצוי עם העכבר.

דיאגרמת תנור עם מדדי טמפרטורה ולחץ

תוסף Agenty-flowcharting-panel

אני רוצה לדבר בפירוט רב יותר על יצירת ויזואליזציה של FlowCharting, מכיוון שזהו כלי פונקציונלי להפליא. זה מאפשר לך ליצור דיאגרמת מנמונית דינמית, שמרכיביה יגיבו לערכי המדדים (שינוי צבע, מיקום, שם וכו').

מקבל מידע

יצירת כל אלמנט הדמיה בגראפאנה מתחילה בבקשת נתונים מהמקור, במקרה שלנו זה zabbix. באמצעות שאילתות, עלינו לקבל את כל המדדים שבהם אנו רוצים להשתמש בתרשים. פרטי מדד הם שמות של רכיבי נתונים ב- Zabbix; אתה יכול לציין מדד בודד או קבוצה מסוננת באמצעות ביטוי רגולרי. בדוגמה שלי, השדה פריט מכיל את הביטוי: "/(^שורה 1)|(זמינות)|(קישוא)/" - פירוש הדבר: בחר את כל המדדים ששמם מתחיל לחלוטין ב-"שורה 1" או מכיל את המילה "זמינות" " או מכיל את המילה "קישוא"

דוגמה להגדרת בקשה לנתונים על מנועי קו ראשון וזמינות חומרי גלם

נתוני מרה

ייתכן שנתוני המקור לא תמיד יהיו בצורה שבה אנו צריכים להציג אותם. לדוגמה, יש לנו נתונים מדקה אחר דקה על משקל מוצר במיכל (ק"ג), ועלינו להציג את קצב המילוי בשעה לשעה. אני עושה זאת בצורה הבאה: אני לוקח את נתוני המשקל והופך אותם עם פונקציית הדלתא של גרפנה, שמחשבת את ההפרש בין הערכים המטריים, כך שהמשקל הנוכחי הופך לק"ג/דקה. ואז אני מכפיל ב-0.06 כדי לקבל את התוצאה בטונות/שעה. מכיוון שמדד המשקל משמש במספר שאילתות, אני מציין עבורו כינוי חדש (setAlias) ואשתמש בו בכלל ההדמיה.

דוגמה לשימוש בפרמטר דלתא ומכפיל ושינוי שם המדד בשאילתה

הנה דוגמה נוספת להמרת נתונים: הייתי צריך לספור את מספר האצוות (התחלת מחזור = התנעת מנוע). המדד מחושב לפי מצב המנוע "קו 1 - משאבת משאבה ממיכל 1 (סטטוס)". טרנספורמציה: אנו משנים את הנתונים של המדד המקורי עם פונקציית הדלתא (הבדל של ערכים), כך שלמדד יהיה הערך "+1" להתנעת המנוע, "-1" לעצירה ו-"0" כאשר המנוע עושה זאת. לא לשנות את הסטטוס שלו. ואז אני מסיר את כל הערכים שפחות מ-1 ומסכם אותם. התוצאה היא מספר התנעות המנוע.

דוגמה להמרת נתונים מהסטטוס הנוכחי למספר ההתחלות

עכשיו לגבי ההדמיה עצמה

בהגדרות התצוגה יש כפתור "ערוך ציור"; הוא משיק עורך שבו אתה יכול לצייר דיאגרמה. לכל אובייקט בתרשים יש פרמטרים משלו. לדוגמה, אם תציין הגדרות גופנים בעורך, הן יחולו על הדמיית נתונים ב-Grafana.

כך נראה העורך ב-Draw.io

לאחר שמירת התרשים, הוא יופיע בגראפנה ותוכל ליצור כללים לשינוי אלמנטים.

בפרמטרים() אנו מציינים:

• אפשרויות—הגדר את שם הכלל, השם או הכינוי של המדד שהנתונים שלו ישמשו (החל על מדדים). סוג צבירת הנתונים (Aggregation) משפיע על התוצאה הסופית של המדד, ולכן Last פירושו שהערך האחרון ייבחר, ​​avg הוא הערך הממוצע לתקופה שנבחרה בפינה השמאלית העליונה.
• סף - פרמטר ערכי הסף מתאר את ההיגיון של יישום הצבע, כלומר, הצבע הנבחר יוחל על אלמנטים בתרשים בהתאם לנתונים המטריים. בדוגמה שלי, אם ערך המדדים הוא "0", הסטטוס הוא "בסדר", הצבע יהיה ירוק, אם הערך הוא ">1", הסטטוס יהיה קריטי והצבע יהיה אדום.
• מיפויי צבע/טיפים" ו"מיפויי תווית/טקסט" - בחירת אלמנט סכימה ותרחיש להתנהגותו. בתרחיש הראשון, האובייקט ייצבע מעל, בשני, יהיה עליו טקסט עם נתונים מהמדד. כדי לבחור אובייקט בתרשים, עליך ללחוץ על סימן המעגל וללחוץ על הדיאגרמה.

בדוגמה זו, אני צובע את המשאבה ואת החץ שלה באדום אם זה עובד וירוק אם זה לא עובד.

באמצעות תוסף תרשימי הזרימה, הצלחתי לצייר תרשים של הקו כולו, שבו:

1. צבע היחידות משתנה בהתאם למעמדן
2. יש אזעקה להיעדר מוצר במיכלים
3. הגדרת תדר המנוע מוצגת
4. מהירות מילוי/השלכת מיכל ראשונה
5. מספר מחזורי פעולת הקו (אצווה) מחושב

הדמיה של פעולת קו הייצור

תוצאה

הדבר הקשה ביותר עבורי היה לקבל נתונים מהבקרים. הודות לרבגוניות של Zabbix במונחים של קבלת נתונים והגמישות של Grafana עקב תוספים, נדרשו רק כמה ימים ליצור מסך ניטור מקיף של קו ייצור. הדמיה אפשרה צפייה בגרפים ובסטטיסטיקות של מצבים, בתוספת גישה נוחה דרך האינטרנט לכל המעוניינים - כל זה איפשר לזהות במהירות צווארי בקבוק ושימוש לא יעיל ביחידות.

מסקנה

מאוד אהבתי את השילוב של Zabbix+Grafana ואני ממליץ לשים לב אליו אם אתה צריך לעבד במהירות נתונים מבקרים או חיישנים מבלי לתכנת או ליישם מוצרים מסחריים מורכבים. כמובן שזה לא יחליף מערכות SCADA מקצועיות, אבל זה יספיק ככלי לניטור מרוכז של כל הייצור.

מקור: www.habr.com